En esta Tesis de Doctorado se han desarrollado sistemas lab-on-a-chip (LOC) funcionalizados de bajo coste para su uso como herramientas analíticas en aplicaciones medio ambientales y biomédicas. Inicialmente se exploró el potencial de LOCs fotónicos (PhLOC) previamente definidos en nuestro grupo, como sistemas en análisis. Se aplicaron sistemas microfluídicos de Reflexión Interna Múltiple (MIR) fabricados en polímeros de bajo coste, como polydimetilsiloxano (PDMS), siguiendo un procedimiento rápido de fabricación, en la detección de diferentes analitos (células e iones de metales pesados) y su funcionamiento se comparó con el de otras técnicas analíticas más convencionales. Para dotar de selectividad a los PhLOCs se desarrollaron y compararon diferentes protocolos de modificación de superficies para la inmovilización de proteínas en los materiales poliméricos utilizados para la fabricación de estos sistemas. Estos métodos mantienen inalteradas las propiedades ópticas y estructurales del material. Se utilizó la peroxidasa de rábano (HRP) como proteína modelo para estos estudios, y las superficies biofuncionalizadas resultantes se testaron mediante la medición de la actividad enzimática en la reacción de reducción de peróxido de hidrógeno en presencia del mediador redox 2,2’azino-bis (3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS), cuyo producto enzimático de color verde pudo ser detectado mediante medidas de absorbancia. Se midió la robustez del proceso de inmovilización mediante la medida de la actividad del HRP durante un periodo superior a un mes. Finalmente, se añadieron nuevos componentes fluídicos y funcionalidades a los PhLOCs previamente aplicados para mejorarsu desempeño. Estructuras microfluídicas tales como mezcladores biofuncionalizados (actuando en consecuencia como reactores) se integraron monolíticamente con el MIR, dando lugar a un PhLOC con mejores prestaciones analíticas. Estos nuevos elementos disminuyeron el tiempo de análisis y el volumen de muestra y reactivo. Con la integración de una celda electroquímica de oro en el substrato, se desarrolló un LOC con lectura de medida dual (DLOC), que permitió la transducción simultánea óptica y electroquímica e hizo el sistema desarrollado autoverificable, mejorando así su fiabilidad. Se mostró el potencial de este DLOC mediante el desarrollo de una herramienta analítica para la medida de glucosa. Se inmovilizaron glucosa oxidasa (GOx) y HRP siguiendo el protocolo desarrollado en esta Tesis y se aplicaron como receptores específicos para la detección de glucosa basada en una reacción enzimática en cascada utilizando el mediador redox ABTS. Como estudio adicional, se testó la aplicabilidad del protocolo de funcionalización en diferentes polímeros y también se llevó a cabo la inmovilización de componentes biológicos diferentes a enzimas. / In this PhD Thesis low-cost functionalized Lab-on-(bio)Chip systems (LOC) for their use as analytical tools for environmental and biomedical applications have been developed. Based on photonic LOC approaches (PhLOC) previously defined in our group, the potential of these devices in analysis was explored first. Multiple Internal Reflection (MIR) optofluidic systems made of cost-effective polymers, such as polydimethylsiloxane (PDMS), using rapid fabrication processes were applied for the detection of different analytes (cells and heavy metal ions) and their performance compared with other more conventional analytical techniques. In order to confer selectivity to the PhLOCs, different surface modification protocols for protein immobilization on the polymeric materials used in this work were developed and compared. These methods keep the optical and structural properties of the material unaltered. Horseradish peroxidase (HRP) was chosen as a model protein in these studies, and the resulting biofunctionalized surfaces tested by measuring the enzymatic activity to hydrogen peroxide in the presence of 2,2’azino-bis (3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) redox mediator, whose green colored enzymatic product could be detected by absorbance measurements. The stability of the immobilized HRP was also tested for periods longer than one month. Finally, other fluidic components and functionalities were added to the previously applied PhLOCs in order to enhance their performance. Microfluidic structures such as biofunctionalized mixers (therefore also playing the role of reactors) were monolithically integrated with a MIR, resulting in a PhLOC with enhanced analytical performance. These new elements decreased the analysis time and sample / reagent volumes. With the integration of a gold electrochemical cell in the substrate, a dual readout LOC (DLOC) was developed, which enabled simultaneous optical and electrochemical transduction and made the developed system self-verifying, thereby improving its reliability. The potential of this DLOC was shown by developing an analytical tool for measuring glucose. Glucose oxidase (GOx) and HRP were immobilized following the protocol developed in this Thesis and applied as the specific receptors for the detection of glucose based on an enzymatic cascade reaction also using ABTS redox mediator. As an additional study, the applicability of the developed functionalization protocol was tested on different polymers and the immobilization of biological components other than enzymes was also carried out.

Aquesta tesi tracta l’estudi de xarxes quàntiques amb una estructura complexa, les implicacions que aquesta estructura té en la distribució d’entrellaçament i com el seu funcionament pot ser millorat mitjançant operacions en el règim quàntic. Primer considerem xarxes complexes d’estats bipartits, tant purs com mescla, i estudiem la distribució d’entrellaçament a llargues distàncies. Després passem a analitzar xarxes de canals sorollosos i estudiem la creació i distribució de grans estats multipartits. El treball contingut en aquesta tesi està motivat principalment per la idea que la interacció entre la informació quàntica i les xarxes complexes pot donar lloc a una nova comprensió i caracterització dels sistemes naturals. Les xarxes complexes tenen una importància particular en les infraestructures de comunicació, ja que la majoria de xarxes de telecomunicació tenen una estructura complexa. En el cas de xarxes quàntiques, que són el marc necessari per al processament distribuït d’informació i comunicació quàntica, és ben possible que en el futur adquireixin una topologia complexa semblant a la de les xarxes existents, o que fins i tot es desenvolupin mètodes per a utilitzar les infraestructures actuals en el règim quàntic. Una tasca central en les xarxes quàntiques és dissenyar estratègies per distribuir entrellaçament entre els seus nodes. En la primera part d’aquesta tesi, considerem la distribució d’entrellaçament bipartit com un procés de percolació d’entrellaçament en una xarxa complexa. Des d’aquest enfocament, s’estableix entrellaçament perfecte de manera probabilística entre dos nodes arbitraris. Veiem que, per a xarxes grans, la probabilitat d’aconseguir-ho és una constant estrictament major que zero (i independent de la mida de la xarxa) si la quantitat inicial d’entrellaçament està per sobre d’un cert valor crític. La mecànica quàntica ofereix aquí la possibilitat de canviar l’estructura de la xarxa sense necessitat d’establir nous canals “físics”. Mitjançant una transformació local adequada de la xarxa, es pot disminuir l’entrellaçament crític i augmentar la probabilitat. Apliquem aquesta transformació a models de xarxes complexes amb una distribució de graus arbitrària. En el cas de xarxes sorolloses d’estats mescla, veiem que per algunes classes d’estat es pot utilitzar el mateix enfocament de percolació d’entrellaçament. Per a estats mescla generals considerem una percolació de llargada de camí limitada per la quantitat de soroll de les connexions. Veiem com les xarxes complexes ofereixen encara un gran avantatge en la probabilitat de connectar dos nodes. En la segona part, passem a l’escenari multipartit. Estudiem la creació i distribució d’estats graf amb una estructura que imita la de la xarxa de comuicació subjacent. En aquest cas, utilitzem una xarxa complexa arbitrària amb canals sorollosos, i considerem que les operacions i mesures són també sorolloses. Proposem un mètode eficient per a distribuir i purificar petits subgrafs, que després es fusionen per a reproduir l’estat desitjat. Comparem aquest enfocament amb dos protocols bipartits basats en un node central i coneixement complet de l’estructura de la xarxa. Mostrem que la fidelitat dels estats graf generats es pot escriure com la funció de partició d’un sistema desordenat de spins clàssics (un vidre de spins), i la seva taxa de decaïment és l’anàleg de l’energia lliure. Utilitzant els tres protocols en una xarxa unidimensional i en xarxes complexes veiem que són tots comparables, i que en alguns casos el protocol de subgrafs proposat, que necessita només informació local de la xarxa, té inclús un comportament millor. / This thesis deals with the study of quantum networks with a complex structure, the implications this structure has in the distribution of entanglement and how their functioning can be enhanced by operating in the quantum regime. We first consider a complex network of bipartite states, both pure and mixed, and study the distribution of long-distance entanglement. Then, we move to a network with noisy channels and study the creation and distribution of large, multipartite states. The work contained in this thesis is primarily motivated by the idea that the interplay between quantum information and complex networks may give rise to a new understanding and characterization of natural systems. Complex networks are of particular importance in communication infrastructures, as most present telecommunication networks have a complex structure. In the case of quantum networks, which are the necessary framework for distributed quantum processing and for quantum communication, it is very plausible that in the future they acquire a complex topology resembling that of existing networks, or even that methods will be developed to use current infrastructures in the quantum regime. A central task in quantum networks is to devise strategies to distribute entanglement among its nodes. In the first part of this thesis, we consider the distribution of bipartite entanglement as an entanglement percolation process in a complex network. Within this approach, perfect entanglement is established probabilistically between two arbitrary nodes. We see that for large networks, the probability of doing so is a constant strictly greater than zero (and independent of the size of the network) if the initial amount of entanglement is above a certain critical value. Quantum mechanics offer here the possibility to change the structure of the network without need to establish new, "physical" channels. By a proper local transformation of the network, the critical entanglement can be decreased and the probability increased. We apply this transformation to complex network models with arbitrary degree distribution. In the case of a noisy network of mixed states, we see that for some classes of states, the same approach of entanglement percolation can be used. For general mixed states, we consider a limited-path-length entanglement percolation constrained by the amount of noise in the connections. We see how complex networks still offer a great advantage in the probability of connecting two nodes. In the second part, we move to the multipartite scenario. We study the creation and distribution of graph states with a structure that mimic the underlying communication network. In this case, we use an arbitrary complex network of noisy channels, and consider that operations and measurements are also noisy. We propose an efficient scheme to distribute and purify small subgraphs, which are then merged to reproduce the desired state. We compare this approach with two bipartite protocols that rely on a central station and full knowledge of the network structure. We show that the fidelity of the generated graphs can be written as the partition function of a classical disordered spin system (a spin glass), and its decay rate is the analog of the free energy. Applying the three protocols to a one-dimensional network and to complex networks, we see that they are all comparable, and in some cases the proposed subgraph protocol, which needs only local information of the network, performs even better.

Estudiamos los conjuntos suaves en el sentido de nido por Hungerford en espacios eucl deos. Probamos una versin ms fuerte del Teorema de Hungerford sobre la dimensi on de Haus- dor de la frontera de estos conjuntos y mostramos la invariancia de la de nici on mediante una clase de homeomor smos del espacio ambiente. Despu es consideramos las sucesiones de muestreo del espacio de Dirichlet a cierto espacio de sucesiones. Proporcionamos condiciones su cientes y condiciones necesarias para que una sucesi on sea de muestreo. Tambi en proporcionamos una condici on su ciente distinta, expresada en t erminos de la medida arm onica en determinados dominios de tipo champ an. Finalmente, para funciones f en espacios de tipo Dirichlet D , damos m etodos para determinar constructivamente polinomios optimos pn que minimizan kpf ��1k entre todos los polinomios p de grado n como m aximo. Entonces obtenemos estimaciones nas para la tasa de decaimiento de kpnf �� 1k a medida que n tiende hacia 1, para ciertas clases de funciones f. Por ultimo, inspirados por la conjetura de Brown-Shields, probamos que determinadas condiciones logar tmicas sobre f implican la ciclicidad, y describimos algunos fen omenos computacionales correspondientes a los ceros de polinomios optimos. / We study smooth sets in the sense de ned by Hungerford on Euclidean spaces. We prove a sharp form of Hungerford's Theorem on the Hausdor dimension of the boundary of these sets and show the invariance of the de nition under a class of homeomorphisms of the ambient space. We then consider sampling sequences from the Dirichlet space into a certain space of sequences. We provide some su cient and some necessary conditions for a sequence to be sampling. We also provide a di erent su cient condition, which is expressed in terms of harmonic measure in some champagne-type domains. Finally, for functions f in Dirichlet-type spaces D , we give methods to determine constructively optimal polynomials pn that minimize kpf � 1k among all polynomials p of degree at most n. We then obtain sharp estimates for the rate of decay of kpnf �1k as n approaches 1, for certain classes of functions f. To conclude, inspired by the Brown- Shields conjecture, we prove that certain logarithmic conditions on f imply cyclicity, and we describe some computational phenomena pertaining to the zeros of optimal polynomi- als.

Aquesta tesi doctoral tracta sobre C*-àlgebres i els seus invariants de Teoria K. Ens hem centrat principalment en l’estructura d’una classe de C*-àlgebres anomenada camps continus i l’estudi d’un dels seus invariants: el semigrup de Cuntz. Més concretament, analitzem el següent: (1)- Estructura dels camps continus : A la literatura hi ha dos exemples que donen una idea clara sobre la complexitat dels camps continus de C*-àlgebres. El primer va ser construït per M. Dadarlat i G. A. Elliott al 2007 i és un camp continu A sobre l’interval unitat amb fibres mútuament isomorfes, Teoria K no finitament generada i que no és localment trivial enlloc. El segon exemple mostra que, fins i tot quan la Teoria K de les fibres s’anul·la, el camp pot ser no trivial enlloc si l’espai base té dimensió infinita (Dadarlat, 2009). Veient aquests exemples és natural preguntar-se quina és l’estructura dels camps continus d’àlgebres de Kirchberg sobre un espai de dimensió finita, amb fibres mútuament isomorfes i Teoria K finitament generada. Tractem aquesta qüestió al Capítol 2 de la memòria. (2)- El semigrup de Cuntz de camps continus : Per a C*-àlgebres de dimensió baixa sense obstruccions cohomològiques, una descripció del seu semigrup de Cuntz, a través d’avaluació puntual, s’ha obtingut en termes de funcions semicontínues sobre l’expectre que prenen valors en els enters positius estesos (Robert, 2009). Per camps més generals la clau està en descriure l’aplicació següent: _: Cu(A) ! Q x2X Cu(Ax) donada per _hai = (ha(x)i)x2X; on Cu(Ax) és el semigrup de Cuntz de la fibra Ax. En el Capítol 3 de la memòria, l’aplicació _ s’estudia en el cas que X tingui dimensió petita i totes les fibres de la C(X)-àlgebra A no són necessàriament isomorfes entre sí. Més concretament, demostrem que és possible recuperar el semigrup de Cuntz d’una classe adequada de camps continus com el semigrup de seccions globals de tx2XCu(Ax) a X. Això s’utilitza posteriorment per reescriure un resultat de classificació degut a Dadarlat, Elliott i Niu (2012) utilitzant un sol invariant en comptes d’un feix de grups. (3)-Funcions de dimensió en una C*-algebra : L’estudi de funcions de dimensió va ser iniciat per Cuntz a 1978, i desenvolupat posteriorment per Blackadar i Handelman al 1982. En el seu article van aparèixer dues preguntes naturals: decidir si l’espai afí de funcions de dimensió és un símplex, i si també el conjunt de funcions de dimensió semicontínues inferiorment és dens a l’espai de totes les funcions de dimensió. En el Capítol 4 calculem el rang estable d’algunes classes de camps continus i això ens ajuda a provar que les dues conjectures anteriors tenen resposta afirmativa per camps continus A sobre espais de dimensió 1 i amb hipòtesis febles en les seves fibres. / This thesis deals with C*-algebras and their K-theoretical invariants. We have mainly focused on the structure of a class of C*-algebras called continuous fields, and the study of one of its invariants, the Cuntz semigroup. More concretely, we analyse the following: (1)-Structure of Continuous Fields of C*-algebras : In the literature there are two examples which clearly give an idea about the complexity of continuous field C*-algebras. The first one was constructed by M. Dadarlat and G. A. Elliott in 2007, and it is a continuous field C*- algebra A over the unit interval with mutually isomorphic fibers, with non-finitely generated K-theory and such that it is nowhere locally trivial. The second example shows that, even if the K-theory of the fibers vanish, the field can be nowhere locally trivial if the base space is infinite-dimensional (Dadarlat, 2009). From the above examples, it is natural to ask which is the structure of continuous fields of Kirchberg algebras over a finite-dimensional space with mutually isomorphic fibers and finitely generated K-theory. This question has been adressed in Chapter 2 of the memoir. (2)-The Cuntz semigroup of continuous field C*-algebras : For commutative C*-algebras of lower dimension where there are no cohomological obstructions, a description of their Cuntz semigroup via point evaluation has been obtained in terms of (extended) integer valued lower semicontinuous functions on their spectrum (Robert, 2009). For more general continuous fields, the key is to describe the map : Cu(A) ! Q x2X Cu(Ax) given by hai = (ha(x)i)x2X; where Cu(Ax) is the Cuntz semigroup of the fiber Ax. In Chapter 3 of the memoir, the map is studied in the case when X has low dimension and all the fibers of the C(X)-algebra A are not necessarily mutually isomorphic. Concretely, we prove that it is possible to recover the Cuntz semigroup of a suitable class of continuous fields as the semigroup of global sections of tx2XCu(Ax) to X. This is further used to rephrase a classification result by Dadarlat, Elliott and Niu (2012) by using a single invariant instead of a sheaf of groups. (3)-Dimension Functions on a C*-algebra : The study of dimension functions on C -algebras was started by Cuntz in 1978, and further developed by B. Blackadar and D. Handelman in 1982. In the latter article, two natural questions arised: to decide whether the affine space of dimension functions is a simplex, and also whether the set of lower semicontinuous dimension functions is dense in the space of all dimension functions. In Chapter 4 we compute the stable rank of some class of continuous field C*-algebras, which helps us to move on to show that the above two conjectures have affirmative answers for continuous fields A over one-dimensional spaces and with mild assumptions on their fibers.

El agua de consumo subministrada a través de las redes de distribución deviene alterada durante su circulación en el mismo debido a la actividad microbiana. Estos cambios en la calidad a menudo afectan al sabor, color y al olor. En otros casos, la calidad sanitaria de agua es alterada debido al recrecimiento bacteriano. La masa del agua, es el mayor hábitat de un sistema de aguas potables, aunque la mayoría de cambios significativos en sus propiedades tienen lugar en las superficies de contacto las cuales están colonizadas por microorganismos creciendo en diferentes comunidades microbianas adaptadas a los bajos niveles de nutrientes, altos niveles de cloro, formando biopelículas. Este trabajo demuestra que el agotamiento de cloro en el suministro de agua es clave para la proliferación microbiana en todo el sistema. Un nivel adecuado de cloro (~ 0,5 mg / l) es suficiente para garantizar la ausencia de biopelículas incluso después de eventos de contaminación microbiana o la entrada de carbono orgánico en el sistema. Sin embargo, la reducción de los niveles de cloro, incluso sin la adición de carbono o el aumento de la carga microbiana suspendida, permite el desarrollo de una comunidad unida en aproximadamente 2 semanas. En este escenario, la liberación de células microbianas en la fase acuosa se incrementó 10 veces en la ausencia de cloro. Episodios posteriores de agotamiento del cloro pueden acelerar el desarrollo de las comunidades microbianas con susceptibilidad reducida a la desinfección en los sistemas de agua potable real. Se necesitan enfoques alternativos de desinfección, no sólo para la distribución de agua potable, sino también para el control del crecimiento de biopelículas En este trabajo se ha evaluado la aplicabilidad de una nueva familia de desinfectantes llamados tiol bismuto (BT), que representan una nueva generación de agentes antibacterianos. Estos agentes están basados en el Bismuto, pero su actividad antibacteriana se ha mejorado notablemente en combinación con ciertos compuestos de tiol lipófilos. BTs exhiben efectos residuales más persistentes que el cloro a pesar de su acción relativamente lenta. BTs podrían ser especialmente útiles para los ecosistemas de agua artificiales en las que es muy difícil mantener un nivel constante de cloro libre, tales como sistemas de agua caliente o torres de refrigeración. Los BT tienen efectos residuales más persistentes que el cloro y la hiper-calefacción en los sistemas de agua. Eficiencia del BT aumentó con la temperatura, pero, al igual que los iones de cobre y plata, su acción es relativamente lenta. La combinación de efectos bactericidas y residuales puede prevenir la acumulación de limo en sistemas de agua caliente. / The water supply released into the distribution system is altered during its passage through the system due to a large extent to microbial activity. These quality changes most often result in complaints about taste, odour, and colour. In other cases, the sanitary quality of water is altered due to bacterial regrowth. The water body is the major habitat of drinking water systems, though the most significant changes in drinking water properties are at contact surfaces, which are colonized by microorganisms growing in diverse microbial communities adapted to low nutrient and high chlorine levels, forming biofilms. This work demonstrates that chorine depletion in the water supply is key to microbial proliferation throughout the system. An adequate level of chlorine (~0.5 mg/l) is enough to ensure the absence of biofilms, even after microbial contamination events or the input of organic carbon into the system. However, reducing chlorine levels, even without adding carbon or increasing the suspended microbial load, allows the development of an attached community in approximately 2 weeks. In this scenario, the release of microbial cells into the water phase increased 10-fold in the absence of chlorine. Subsequent episodes of chlorine depletion may accelerate the development of microbial communities with reduced susceptibility to disinfection in real drinking water systems. Alternative disinfection approaches are needed, not only for the distribution of safe water, but also for the control of biofilm growth. In this job has been evaluated the applicability of a new family of disinfectant called bismuth thiol (BT), which represents a new generation of antibacterial agents. These agents are bismuth based, but their antibacterial activity has been enhanced markedly in combination with certain lipophilic thiol compounds. BTs exhibit more persistent residual effects than chlorine despite their relatively slow action. BTs could be especially useful for artificial water ecosystems in which it is very difficult to maintain a constant level of free chlorine, such as hot water systems or cooling towers. BTs have more persistent residual effects than chlorine and hyper-heating in water systems. BT efficiency increased with temperature but, like copper–silver ions, its action is relatively slow. The combination of bactericidal and residual effects may prevent slime build-up in hot water systems.

Els extractes d’algunes plantes de la família Stemonaceae (gèneres Stemona i Croomia) han estat àmpliament utilitzats en la medicina popular de la Xina i el Japó. Els constituents principals dels extractes d’aquestes espècies són una sèrie de metabòlits secundaris amb estructures relacionades, els alcaloides d’Stemona, que són els responsables dels seus efectes terapèutics. Actualment, es coneixen més de 150 d’aquests alcaloides d’Stemona que presenten una diversitat estructural considerable. Tots ells són compostos policíclics i la gran majoria es caracteritza per incorporar a la seva estructura un nucli d’1-azabiciclo[5.3.0]decà o, menys freqüentment, un nucli d’1-azabiciclo[5.4.0]undecà, així com un o més anells d’α-metil-γ-butirolactona units al sistema azabicíclic, ja sigui de forma espirànica, fusionada o com a substituent de l’anell de pirrolidina L’estratègia plantejada pel nostre grup de recerca parteix de l’àcid L-màlic com a font de quiralitat i passa per l’intermedi clau 2, potencial precursor comú de tres dels esmentats alcaloides d’Stemona, stenia i sessilifoliamides B i C (Esquema 1). La formació dels sistema bicíclic pirroloazepina s’aconsegueix mitjançant una reacció de Morita-Baylis-Hillman com a etapa clau, la qual s’ha estudiat en detall amb diferents grups protectors per tal d’obtenir l’intermedi 2 amb la màxima estereoselectivitat possible. Al dur a terme la reacció amb una protecció de tert-butildifenilsilil, s’ha obtingut pràcticament només un dels dos possibles isòmers. Així que s’ha utilitzat aquesta protecció per avançar en la síntesi dels alcaloides objectiu. Tanmateix, s’han estudiat diverses metodologies d’introducció dels fragments etil i butenolida que conté l’intermedi avançat 3, però aquest últim no s’ha pogut introduir a hores d’ara de manera reproduïble. / The extracts of several plants of the Stemonaceae family have long been used in Asian countries against different diseases and for their antiparasitic properties. Significant constituents of these extracts are a serie of structurally related secondary metabolites named as Stemona alkaloids. All the Stemona alkaloids are polycyclic and most of them present a central pyrrolo[1,2-a]azepine system as a characteristic structural feature. The majority also incorporates at least one substructure of α-methyl-δ-butyrolactone, which can be linked to the azabicyclic core in a spiro or fused manner or as a substituent. Our research group has followed a strategy which uses L-malic acid as the source of chirality and proceeds through the key intermediate 2, from which would be possible to achieve different Stemona alkaloids as stenine, sessilifoliamide B or C (Scheme 1). The pyrroloazepine system was generated by a Morita-Baylis-Hillman reaction from intermediate 1 as a key step, which has been studied with different protecting groups in order to achieve intermediate 2 estereoselectively. This reaction yields almost only one of the two possible isomers. Thus, this protection has been used to advance in the sequence towards these alkaloids. With this aim, different methodologies of ethyl and butenolide fragments introduction have been studied, but the last one has not reproducibly obtained yet.

La Interleucina 6 (IL-6) és una citocina altament multifuncional, amb moltes accions pleiotròpiques, considerada una de les principals citocines controlant el sistema immune i coordinant-lo amb els sistemes nerviós i endocrí. La IL-6 es produeix en molts tipus cel·lulars dins del sistema nerviós central (SNC) i al seu torn, múltiples cèl·lules hi poden respondre. Per tant, és necessari caracteritzar quina és la contribució específica de cada tipus cel·lular en el paper global de la IL-6, tant en condicions fisiològiques com patològiques. Com que els astròcits tenen una important resposta enfront la IL-6 i, a més, són un dels principals productors de IL-6, hem produït per primera vegada ratolins amb una deficiència de IL-6 específica als astròcits (ratolins Ast-IL-6 KO) i ratolins amb una supressió del receptor de IL-6 en astròcits (ratolins Ast-IL-6R KO). Els nostres resultats indiquen que IL-6 i IL-6R astrocitaris influeixen en la supervivència inicial, presumptament per mitjà de la mortalitat intrauterina, i que estan involucrats en diferents graus en el control del pes corporal en adults i en el comportament (activitat locomotora, ansietat, exploració, agressivitat, aprenentatge i memòria), entre d’altres. A més, per tal d’estudiar el seu paper durant la neuro-inflamació, hem usat el model animal àmpliament usat de l’Esclerosis múltiple, la encefalitis autoimmune experimental (EAE), i un model de lesió traumàtica en escorça encefàlica (criolesió) en ratolins Ast-IL-6 KO i Ast-IL-6R KO. En referència a la EAE, els resultats indiquen que la deficiència en IL-6 i IL-6R astrocitàries no prevé completament la simptomatologia típica de paràlisis ascendent de la EAE però que si que modifica la seva simptomatologia d’una manera diferent segons el sexe. En referència a la lesió traumàtica a l’escorça, resultats inicials suggereixen un paper de la deficiència de IL-6 astrocitària en la resolució de la lesió traumàtica. En algunes ocasions, eliminar el IL-6R astrocitari imita el fenotip dels ratolins Ast-IL-6 KO, mentre que en altres casos s’observava el contrari, suggerint accions autocrines i paracrines de la IL-6 astrocitaria. Els nostres resultats indiquen importants funcions de la IL-6 i el IL-6R astrocitaris, en alguns casos totalment diferent d’aquelles que s’havien vist amb els animals IL-6 KO totals. Finalment, com que la IL-6 és capaç de senyalitzar sense unir-se al receptor de membrana mIL-6R sinó unint-se al receptor soluble (sIL-6R) (trans-senyalització), és necessari estudiar la importància d’aquesta via en les accions de la IL-6 al SNC, la qual cosa s’ha fet en ratolins bigènics (GFAP-IL6/sgp130) amb expressió restringida als astròcits de IL-6 i d’un inhibidor específic de la trans-senyalitazació, el sgp130. El bloqueig de la trans-senyalització en SNC redueix varis dels efectes perjudicials que té la IL-6 en un model animal de neuroinflamació (ratolins GFAP-IL6) com la gliosis severa, alteracions vasculars, neurogènesis malmesa i neurodegeneració. / Interleukin-6 (IL-6) is a highly plurifunctional cytokine, with many pleiotropic actions, considered one of the main cytokines controlling the immune system and coordinating it with the nervous and endocrine systems. IL-6 is produced in multiple cell types in the central nervous system (CNS), and in turn many cells do respond to it. It is therefore important to ascertain which the contribution of each cell type is in the overall role of IL-6, during both physiological and pathological conditions. As astrocytes are major responders to IL-6 as well as one of the main CNS producers of IL-6, we have produced for the first time mice with astrocyte-derived IL-6 deficiency (Ast-IL-6 KO mice) and mice with deletion of IL-6 receptor in astrocytes (Ast-IL-6R KO mice). Our results indicate that astrocyte IL-6 system influenced the early survival, presumably due to intrauterine death, and was also involved to various degrees in the control of adult body weight and behavior (such as locomotor activity, anxiety, exploration, aggressiveness, learning and memory), among others. Also, in order to test its role during neuroinflammation, we studied an extensively used animal model of Multiple sclerosis, experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), and a traumatic brain injury model (cryolesion) in Ast-IL-6 KO and Ast-IL-6R KO mice. Regarding EAE, results indicate that lack astrocytic IL-6 and IL-6R deficiency did not fully prevent EAE's prototypical ascending paralysis course but they modified its symptomatology in a gender-dependent manner. Regarding traumatic injury to the cortex, preliminary results obtained suggest a role of astrocytic IL-6 deficiency in traumatic brain injury resolution. In some occasions deleting IL-6R in astrocytes mimicked the phenotype of Ast-IL-6 KO mice, while in others the opposite was observed, suggesting autocrine and paracrine roles of astrocytic IL-6. Our results suggest important roles of the astrocyte IL-6 system, in some cases totally unexpected from previous results with animals with total deletion in IL-6 (IL-6 KO mice). Finally, as IL-6 is able to signal without binding to the membrane bound mIL-6R but by binding to a soluble receptor (sIL-6R) (trans-signaling), it is necessary to assess the importance of this pathway in mediating IL-6 actions in CNS. Bigenic mice (GFAP-IL6/sgp130 mice) with astrocyte-targeted production of IL-6 and coproduction of the specific inhibitor of IL-6 trans-signaling, human sgp130 were studied. Blockade of trans-signaling in the CNS reduced many of the detrimental effects that IL-6 have in the GFAP-IL-6 mice model of neuroinflammation; such as the severity of the gliosis, vascular alterations, impaired neurogenesis and neurodegeneration.

No description available.

Les transformacions catalitzades per enzims s’utilitzen cada cop més per a la síntesis d’intermediaris útils destinats a les indústries farmacèutiques, agroalimentàries i de química fina. La utilització d’enzims en síntesi química compleix amb els principis de la “química verda”, com per exemple en la utilització de solvents més segurs (les reaccions enzimàtiques són realitzades usualment, en medi aquós), en el disseny de reaccions amb millor eficiència energètica (les reaccions enzimàtiques es realitzen, sovint, a T ambient), i en la utilització de catalitzadors (els enzims ho són) entre d’altres. La majoria de molècules amb interès farmacèutic o emprades en la “química fina” posseeixen al menys un centre quiral i donades les propietats de quimioselectivitat, regioselectivitat i estereoselectivitat dels enzims, fan que aquests siguin òptims, per a la síntesi d’aquestes molècules. Diversos diols, com 1,3-propàdiol, 1,2-propàdiol, 2,3-butàdiol i 1,4-butàdiol, es consideren productes químics bàsics (“plattform chemicals”) a causa de les seves moltes aplicacions en la indústria, incloent la síntesi de productes químics especials i el seu ús com a precursors de polímers. A més, el 2,3-butàdiol s'ha utilitzat com un agent anticongelant (la forma de l’estereoisòmer (2R,3R)-2,3-butàdiol té un punt de congelació -60 ° C) i com un precursor de diversos compostos, a través de reaccions de deshidratació (obtenint metil etil cetona, que es pot utilitzar com un additiu de combustible), deshidrogenació (donant compostos aromatitzants com acetoïna i diacetil) i esterificació (donant precursors de fàrmacs i plastificants) En el nostre laboratori hem caracteritzat l’enzim Bdh1p de Saccharomyces cerevisiae, implicat en la síntesi de acetoïna i 2,3-butàdiol, que són productes del metabolisme del llevat. També hem caracteritzat l’activitat diacetil reductasa depenent de NADH dels enzims Bdh1p i Adh2p; així com l’activitat diacetil reductasa depenent de NADPH de l’enzim Ara1p. El primer objectiu d’aquesta Tesi és emprar el potencial biotecnològic de Bdh1p en la síntesi de molècules amb dos grups hidroxil veïns amb configuració R, en concret: (2R,3R)-2,3-butàdiol, (2R,3R)-2,3-pentàdiol, (2R, 3R)-2,3-hexàdiol i (3R,4R)-3,4-hexàdiol. Aquesta síntesi s’ha fet a partir de precursors (dicetones) i a diferents nivells: enzims purs (incloent enzims de regeneració de coenzim), soques de llevat que els sobre-expressen i una proteïna de fusió entre Bdh1p i formiat deshidrogenasa. El segon objectiu de la Tesi és estudiar la estereoselectivitat de diferents aldo-ceto reductases (tant de llevat, com humanes) i la seva utilització en la síntesi d’hidroxicetones i diols derivats de dicetones veïnes. El tercer objectiu de la Tesi és desenvolupar una tècnica d’autoclonació per llevat que permeti introduir mutacions específiques en el DNA, sense la introducció d'elements extra que pertorbin el context cromosomal dels gens. El seu ús en soques industrials evitarà la presència de gens que produeixin resistència a antibiòtics i en general de DNA forà a l'organisme. Aquesta tècnica s’ha aplicat per la construcció de soques de llevat que sobre-expressin Bdh1p des de un promotor activable per galactosa. També s’ha utilitzat per introduir mutacions específiques en el gen ADH1de llevat, de manera que s'alteri la seva preferència de coenzim. S’han estudiat els efectes d’aquestes mutacions puntuals en les corbes de creixement de les soques de llevat modificades, en diferents fonts de carboni. / Summary The transformations catalyzed by enzymes are increasingly used for the synthesis of intermediates used in pharmaceutical, food processing and fine chemicals. The use of enzymes in chemical synthesis complies with the principles of "green chemistry", such as the use of safer solvents (enzymatic reactions are usually performed in aqueous medium), the design of reactions with greater efficiency in the use of energy (enzymatic reactions are performed often at ambient T), and the use of catalysts (as enzymes are). Most molecules with pharmaceutical interest or used in "fine chemical" have at least one chiral center and given the properties of chemoselectivity, regioselectivity and stereoselectivity of enzymes, make them an optimal choice for the synthesis of these molecules. Several diols such as 1,3-propanediol, 1,2, 2,3 and 1,4-butanediol are considered basic chemicals ("Plattform chemicals") because of their many applications in industry, including the synthesis of specialty chemicals and their use as precursors of polymers. In addition, 2,3-butanediol has been used as an antifreeze agent (the stereoisomeric form (2R, 3R) -2,3-butanediol has a freezing point of -60 ° C) and as a precursor of several compounds through reactions of dehydration (obtaining methyl ethyl ketone, which can be used as a fuel additive) dehydrogenation (giving flavoring compounds, as acetoin and diacetyl) and esterification (giving precursors of drugs and plasticizers). In our laboratory, we characterized the enzyme Bdh1p from Saccharomyces cerevisiae involved in the synthesis of acetoin and 2,3-butanediol, which are products of the metabolism of the yeast. We have also characterized the diacetyl reductase activities, NADH-dependent of Bdh1p, Adh2p as well as the diacetyl reductase activity of the NADPH-dependent enzyme Ara1p. The first objective of this thesis is to use the potential biotechnological use of Bdh1p in the synthesis of molecules with two neighbors hydroxyl groups, in R configuration, namely: (2R, 3R) -2,3-butanediol (2R, 3R) -2 3-pentanediol (2R, 3R) -2,3-hexanediol and (3R, 4R) -3.4-hexanediol. These syntheses were made from precursors (diketones) at different levels: pure enzymes (including enzymes for coenzyme regeneration) yeast strains that over-express a fusion protein between Bdh1p and formate dehydrogenase. The second aim of the thesis is to study the stereoselectivity different aldo-keto reductase (both yeast and human) and their use in the synthesis of diols and hydroxy derivatives diketone neighbors. The third objective of the thesis is to develop a technique that allows “self-cloning” in yeast to introduce specific mutations in DNA, without introducing extra elements that disturb the context of chromosomal genes. Its use in industrial strains avoids the presence of genes that cause antibiotic resistance and overall foreign DNA of the organism. This technique has been applied to the construction of yeast strains that over-express Bdh1p from a promoter activated by galactose. It has also been used to introduce specific mutations in the yeast gene ADH1, which altered its preference for the coenzyme. We also studied the effects of these mutations on the growth curves of the modified yeast strains in different carbon sources.

The thesis here presented is inspired on functionalized materials (magnetic sensitive stimuli materials (M-SSM) as well as the actuation principles (magnetic and photo-thermic) and material with tuneable magnetic and opto-thermal properties and on the fabrication techniques such as soft- , photolithography and inkjet printing techniques implemented in micro-opto-electro-mechanical systems (MOEMS). This thesis is focused on the development of MOEMS based on new polymeric functionalized materials. Concretely, PDMS cantilevers acting as VOA are achieved by obtaining M-SSMs based on PDMS and ferrofluid (FF). Additionally, light-sensitive materials based on SU-8 and color dyes are characterized and implemented in an all-polymer light actuated VOAs. Each of these systems is obtained with the most suitable technology, such as soft lithography, ink jet printing or UV-lithography and detailed information is presented throughout this work.