Actualment està creixent molt l'ús de sistemes d'alliberament controlat de fàrmacs en la indústria farmacèutica ja que aquests permeten alentir la seva velocitat d'alliberament, i a la vegada permeten reduir el nombre de dosis sense arribar a nivells tòxics plasmàtics.Aquestes propietats són de gran interès i no s'obtenen amb els medicaments tradicionals que podem trobar comercialment. Aquests sistemes estan formats generalment per un principi actiu i una matriu polimèrica responsable de la modulació de la velocitat d'alliberament del fàrmac.Aquesta tesi doctoral està dividida en dues parts: en primer lloc, la preparació de diferents sistemes d'alliberament controlat utilitzant tecnologies supercrítiques que impliquen l'ús de CO2. Aquests processos supercrítics es consideren tecnologies netes, ja que es proposen com a alternativa de les tècniques convencionals que utilitzen solvents orgànics. Així doncs, s'han elaborat diversos sistemes d'alliberament dels següents fàrmacs model: el triflusal, la 5-azacitidina, el naproxèn i el ketoprofèn. Els polímers escollits com a transportadors de fàrmacs són biodegradables o biològicament compatibles i està aprovat el seu ús en humans i en aplicacions in vivo.En segon lloc, s'han determinar les característiques fisicoquímiques d'aquests sistemes mitjançant tècniques analítiques adequades. Aquestes característiques inclouen la determinació morfològica de les mostres a nivell macroscòpic i la determinació de les temperatures característiques dels sistemes polimèrics per comprovar la possible dispersió dels fàrmacs a nivell molecular. Les tècniques utilitzades han estat la microscòpia confocal de rastreig (SEM), la microscòpia confocal de fluorescència i la calorimetria diferencial d'escombratge (DSC). També s'han desenvolupat mètodes en flux continu amb detecció UV i de cromatografia de líquids amb detecció UV i de florescència per al seguiment de les diferents cinètiques d'alliberament i la determinació de les quantitats de fàrmac en cada mostra preparada.S'ha fet especial èmfasi en l'estudi del fàrmac antineoplàstic 5-azacitidina ja que és molt inestable en solucions aquoses. S'han estudiat les característiques àcid-base del fàrmac i la seva estabilitat en funció del pH i la temperatura per tenir-ne un coneixement previ abans de recobrir-lo amb la matriu polimèrica de PLA. Els diferents estudis cinètics, termodinàmics i àcid base s'han resolt mitjançant la utilització de mètodes de resolución multivariant de corbes per mínims quadrats alternats (MCR-ALS). La estabilitat in vitro de la 5-azacitidina ha millorat considerablement gràcies a la protecció que li proporciona el polímer.S'han estudiat els sistemes preparats en els diferents medis en que es pretén que siguin alliberats. Així, els de via oral s'han estudiat a valors de pH del tracte gastrointestinal, és a dir, de l'estómac i l'intestí. Aquells tòpics o transdèrmics s'han estudiat a valors de pH pròxims als de la pell mitjançant l'ús de cel·les de difusió de Franz. Com ja s'ha comentat en el paràgraf anterior, s'ha focalitzat l'interès en la millora de l'estabilitat d'aquests sistemes en les noves formulacions amb matrius protectores.Els sistemes d'alliberament de fàrmacs han estat preparats satisfactoriamente mitjançant diferents tècniques supercrítiques. En els diversos sistemes estudiats s'han observat comportaments diferenciats en l'alliberament, però sempre corresponents al tipus d'aplicació a la qual van destinats. Les quantitats de fàrmacs impregnats o recoberts han estat elevades. A més a més, s'ha observat també la dispersió a nivell molecular dels fàrmacs en totes les matrius polimèriques implicades. / Nowadays the use of drug delivery systems in the pharmaceutical industry is growing since these provide control over the rate of drug release. This and other properties of great interest are not obtained when drugs are administered in conventional dosage forms. These systems are made of an active ingredient and a polymeric matrix responsible for the modulation of the rate of drug delivery.This thesis is divided into two parts: firstly, the preparation of some controlled release systems using supercritical CO2 technologies. These supercritical processes are considered clean technologies to be used as an alternative of conventional techniques using organic solvents. Thus, several drugs were selected as model compounds: triflusal, 5-azacytidine, naproxen and ketoprofen. The polymers chosen as drug carriers were biodegradable or biologically compatible.Secondly, the physicochemical properties of these systems were determined through suitable analytical techniques. These properties included the investigation of macroscopic morphology and the determination of characteristic temperatures of the polymeric systems. The used techniques were: scanning electron microscopy (SEM), confocal fluorescence microscopy and differential scanning calorimetry (DSC). Continuous flow methods with UV detection and HPLC-DAD and HPLC-FLD methods were also developed for the monitoring of release kinetics and the determination of drug amounts in each prepared sample.Special emphasis was laid on the study of 5-azacytidine since its high instability in aqueous solutions. Its acid-base properties and its stability depending on pH and temperature were studied to have a previous knowledge before coating it with L-PLA polymeric matrix. Several kinetic, thermodynamic and acid-base studies were solved through the use of Multivariate Curve Resolution-Alternated Least Squares (MCR-ALS). Moreover, in vitro 5-azacytidine stability was improved considerably thanks to polymer protection.The systems prepared were followed in different environments simulating physiological body conditions. Aims were focused on the stability improvement of these new formulations with protective polymeric matrices. Drug delivery systems were prepared successfully through several supercritical techniques. Different behaviours of the systems studied were observed. High amounts of impregnated or coated drugs were obtained. Besides, the dispersion at molecular level of the drugs was also observed in all the polymeric systems studied.

En aquesta tesi s'estudia l'efectivitat de diferents tractaments antipsicòtics en pacients amb esquizofrènia a partir de les dades d'un estudi longitudinal observacional multicèntric. Diferents aproximacions metodològiques són proposades tant des del punt de vista de la mesura de l'efectivitat dels tractaments (resposta, manteniment del tractament, remissió) com des del punt de vista de l'anàlisi estadística de l'efectivitat dels tractaments (models GEE, anàlisi de supervivència, models estructurals marginals). En particular es proposa una metodologia per a comparar múltiples tractaments mitjançant models estructurals marginals. Els resultats mostren diferències d'efectivitat entre els antipsicòtics que són consistents amb els resultats previs d'estudis aleatoritzats. Aquesta tesi reforça la idea que els resultats dels estudis observacionals amb un disseny i una metodologia d'anàlisi adients són consistents amb els corresponents resultats provinents d'estudis aleatoritzats. / This thesis studies the effectiveness of different antipsychotic treatments in patients with schizophrenia based on data from a multicentre observational longitudinal study. Different approaches are proposed from both the point of view of measuring the treatment effectiveness (response, treatment maintenance, remission) and of the statistical modeling of treatment effectiveness (GEE models, survival analysis, marginal structural models). In particular, it proposes a methodology to compare multiple treatments using marginal structural models. The results show differences among the effectiveness of antipsychotics that are consistent with previous results of randomized studies. This thesis reinforces the idea that the results of observational studies, with appropriate designs and analysis strategies, are consistent with the corresponding results of randomized studies.

INTRODUCCIÓN: La heparina no fraccionada (HNF) se utiliza en el tratamiento del ictus desde varias décadas como fármaco anticoagulante. Los ensayos clínicos aleatorizados no han demostrado eficacia de este tratamiento, por lo que se desaconseja su uso. Sin embargo estos estudios tienen numerosas limitaciones como un excesivo retraso en el inicio del tratamiento, la vía de administración del fármaco y la falta de monitorización. En los últimos años se han descrito numerosas propiedades antiinflamatorias de la HNF que podrían ser beneficiosas en la isquemia cerebral aguda. OBJETIVOS: establecer un modelo animal de tratamiento continuo con HNF que permita mantener una heparinemia dentro de los márgenes terapéuticos deseados y determinar si la HNF administrada de la manera adecuada es neuroprotectora en un modelo de isquemia-reperfusión cerebral focal en rata, estudiar si hay mecanismos antiinflamatorios involucrados en este efecto neuroprotector, analizar marcadores séricos de inflamación en pacientes con ictus para determinar si existe un efecto antiinflamatorio al usar HNF y desarrollar un ensayo clínico aleatorizado comparando la HNF con la aspirina en el tratamiento del ictus isquémico agudo para evaluar la superioridad de este tratamiento. MÉTODOS Y RESULTADOS: Evaluamos la farmacocinética de la HNF en diferentes grupos de rata mediante reactivos cromógenos y encontramos que la dosis que mantenía una heparinemia constante de 0.3 a 0.6 U/mL fue un bolus de 200 U/kg seguido de una perfusión intraperitoneal de 70 U/kg/h. Mediante la técnica de oclusión endoluminal de la arteria cerebral media determinamos que la HNF iniciada a las 3 horas de la isquemia reducía el volumen de infarto cerebral en un 46% respecto al grupo control. Este efecto neuroprotector se acompañó de una elevación de los niveles plasmáticos de IL-10, de una mayor expresión de hemooxigenasa-1, y de una menor expresión de VCAM-1. En pacientes con isquemia cerebral agudo, encontramos una mayor respuesta de fase aguda (leucocitos totales, porcentaje de polimorfonucleares y velocidad de sedimentación globular) en los tratados con aspirina que en los que recibieron HNF. La reacción de fase aguda fue menor que presentaban una recuperación completa al alta. Además se demostró una asociación positiva entre el uso de HNF y la recuperación completa, sobre todo en el ictus no lacunar. En otro estudio el aumento de VCAM-1 sérica a las 48 horas se asoció de forma independiente con una peor recuperación a los 6 meses. Los niveles de VCAM-1 sérica fueron 1.24 veces mayores en los pacientes tratados con aspirina. Por último, realizamos un ensayo aleatorizado, el estudio RAPID, comparando la eficacia de la aspirina y de la HNF en el ictus isquémico no lacunar de menos de 12 horas de evolución. El estudio se cerró prematuramente con 67 pacientes incluidos. La HNF demostró un perfil de seguridad igual al de la aspirina. CONCLUSIONES: La HNF administrado de forma adecuada es neuroprotectora en el modelo de isquemia-reperfusión cerebral focal de rata, ya que reduce en un 46% el volumen de infarto. La acción neuroprotectora de la HNF está mediada por mecanismos antiinflamatorios, como el incremento de la IL-10 plasmática, el aumento de la expresión de la hemooxigenasa-1 y la inhibición de la inducción de la VCAM-1. En pacientes con ictus tratados con HNF se observa una menor respuesta de fase aguda y niveles séricos más bajos de VCAM-1. Esta disminución de marcadores inflamatorios se asoció con una mejor recuperación funcional.La medicina basada en la evidencia no tiene, en estos momentos, datos suficientes para evaluar la eficacia y seguridad del tratamiento con HNF en las primeras 12 horas tras un ictus isquémico no lacunar. No obstante, el estudio RAPID aporta que el perfil de seguridad de la HNF puede ser similar al de la aspirina y una mayor eficacia en la prevención de recurrencias tempranas.

La present Tesi Doctoral es situa en el context de l’estudi d’estratègies sintètiques per a la formació d’anells en l’àrea heterocíclica. En particular, s’han avaluat les possibilitats sintètiques de la combinació de dues reaccions d’eficàcia prou reconeguda per a la formació d’enllaços carboni-carboni, la reacció de RCM i la reacció intramolecular de Heck d’halurs vinílics, per a la construcció de les estructures policíliques amb pont característiques dels alcaloides ervitsina i aparicina, així com també de la unitat superior de la vinorelbina. Els principals aconseguiments del treball i les conclusions més significatives que se’n deriven s’exposen a continuació: • La reacció de RCM de diens indòlics ha mostrat ser un bon procediment per a la formació d’anells de 8 baules fusionats amb el nucli indòlic. L’eficiència de la ciclació, combinada amb la facilitat de preparació dels substrats diènics a partir de compostos indòlics senzills, determina que l’estratègia pugui ser emprada com a via d’accés a les subestructures tricícliques tant de l’alcaloide aparicina com de la unitat superior de la vinorelbina. • L’aminació reductora d’indole-3-carbaldehids amb alquenilamines permet instal•lar cadenes d’alquenilaminometil a la posició 3 de l’heterocicle, d’interès per la preparació dels substrats diènics precursors de diversos azacicles per RCM. En el cas particular de 2-vinil-3-indolecarbaldehids, el procés d’aminació reductora no és compatible amb la presència d’un grup fenilsulfonil a l’àtom de nitrogen indòlic, ja que en comptes d’obtenir-se la corresponent amina secundària, s’observa la formació ràpida del nucli de tetrahidro-γ-carbolina. L’anulació és el resultat de l’addició conjugada de l’amina primària a l’agrupació d’aldehid γ, δ insaturat del substrat, seguida d’un procés d’aminació reductora intramolecular. • La metodologia de doble anulació RCM-Heck possibilita l’accés al sistema amb pont de 2-azabiciclo[4.3.1]decà característic de l’alcaloide ervitsina. En concret, la reacció de RCM quimioselectiva d’un triè indòlic genera un ciclohepta[b]indole, amb un doble enllaç adequat per al tancament subsegüent de l’anell de piperidina mitjançant un acoblament intramolecular de Heck amb l’halur vinílic, connectat al sistema anular a través de l’àtom de nitrogen. Si bé s’ha accedit al sistema tetracíclic de l’alcaloide que incorpora el substituent E-etilidè a la posició 20, l’estratègia no s’ha pogut estendre a la preparació de compostos tetracíclics funcionalitzats a la posició 3. • S’ha dut a terme la primera síntesi total de l’alcaloide aparicina mitjançant una via sintètica concisa que implica com a etapas clau: (i) la reacció de RCM d’un diè indòlic per construir l’anell central de 8 baules; (ii) la isomerització promoguda per base del doble enllaç resultant de la ciclació, amb desprotecció concomitant de l’àtom de nitrogen indòlic; i (iii) la ciclació de Heck d’un halur vinílic per completar la formació de l’esquelet amb pont d’1-azabiciclo[4.2.2]decà i al mateix temps introduïr els dos dobles enllaços exocíclics de l’alcaloide. • La inserció de l’agrupació de 2-etilpropè entre l’àtom de nitrogen alifàtic i la posició 4 d’un azocino[4,3-b]indole mitjançant una seqüència d’N-alquilació seguida de ciclació de Heck permet la formació del sistema amb pont d’1-azabiciclo[5.3.1]undecà característic de la unitat superior de la vinorelbina. Aquest resultat, juntament amb l’obtingut en el context de la síntesi de l’aparicina, posa de manifest la validesa dels acoblaments intramoleculars de Heck en els quals intervenen dobles enllaços inclosos en anells mitjans. / The first part of this thesis work focus attention to: • The new synthetic route to the azocino[4,3-b]indole system relying on RCM of 2-allyl-3-(allyl-aminomethyl)indoles. The efficiency of the cyclization combined with the easy preparation of the dienic precursors from simple indolic derivates make this strategy attractive for the construccion of medium-sized indolo 2,3-fused carbo- and azacycles, which are scaffolds found in many bioactive compounds. • Our efforts in getting more azepinoindole systems leads to tetrahydro γ-carbolines. The reaction of N-(phenilsulfonyl)-2-vynil-3-indolecarbaldehydes with primary amines under mild reductive amination conditions leads to tetrahydro-γ-carbolines. The process can be suppressed by changing the protecting group at the indole nitrogen for a methoxymethil group, thus allowing the preparation of RCM substrates for azepinoindole synthesis. In the second part: • An efficient approach to the bridged framework of the indole alkaloid ervitsine have been done. The RCM reaction from a 2,3-disubstituted indole followed by a vynil halide Heck cyclazation upon the resulting cycloheptene ring gives short access to the Ervitsine alkaloid skeleton. • The first total synthesis of (±)-apparicine has been accomplished by a concise route employing a vynil halide Heck cyclization to close the bridged piperidine ring in the last synthetic step. • An efficient approach to the high subunit of Vinorelbin has been done. The subunit has been successfully assembled developing an indole-templated RMC followed by an intramolecular Heck cyclization.

Conceptualment el dismorfisme defineix una alteració morfològica, congènita o adquirida, d'una part o de la totalitat d'un aparell o d'un òrgan. Així l'engrandiment gingival és un dismorfisme per excés d'aquest teixit que s'ha relacionat amb diferents factors: inflamatoris, farmacològics, neoplàsics i d'altres.Clàssicament els fàrmacs que s'havien relacionat amb el sobrecreixement gingival eren els antiepilèptics, fonamentalment la fenitoïna. A partir de la dècada dels vuitanta aquesta alteració morfològica també s'ha relacionat amb l'administració d'altres fàrmacs com la ciclosporina A i els bloquejadors dels canals del calci: dihidropiridines, verapamil i diltiazem.L'engrandiment gingival induït per fàrmacs presenta unes característiques clíniques i anàtomo-patològiques similars, tot i tractar-se de fàrmacs amb una acció terapèutica molt diferent. Això ha fet pensar a molts autors de l'existència d'alguna característica comuna entre ells que expliqués la patogènia del sobrecreixement gingival. En la literatura existeixen nombroses hipòtesis que pretenen explicar aquest dismorfisme, y sembla ser que el mecanisme patogènic seria la combinació de diferents factors: placa bacteriana, presència de fibroblastes gingivals predeterminats genèticament "responder" i l'acció del propi fàrmac. Una característica farmacodinà.mica comuna dels fàrmacs reconeguts com inductors de l'engrandiment gingival és la d'alterar el flux de calci transmembrana, que alhora modificaria el metabolisme dels fibroblastes del teixit connectiu gingival, produint-se un increment dels components de la matriu extracel.lular: fibres de col.làgena i/o substància fonamental amorfa. És per això que el concepte que millor definiria aquesta alteració des d'una vessant clínica seria el d'engrandiment o sobrecreixement gingival, encara que el terme hiperplasia gingival hagi estat utilitzat en la majoria de publicacions científiques.El sobrecreixement gingival que habitualment s'inicia a la regió de la papil.la interdental, pot afavorir l'aparició de símptomes i signes clínics que inclouen: dolor, sagnat i friabilitat dels teixits, moviments anormals de les dents, alteracions estètiques, fonètiques i de l'oclusió, a més a més d'afavorir l'aparició de càries i d'altres disfuncions periodontals. Constatàrem que la majoria d'individus que presentaven engrandiment gingival aquest havia passat desapercebut tant pel pacient com pel clínic, encara que els afectats per un sobrecreixement més sever si que mañifestaren alguns d'aquests símptomes. L'engrandiment gingival induït per fàrmacs, i en el nostre cas pels calcioantagonistes, s'ha demostrat que pot ser reduït o previngut amb un bon control de la placa bacteriana dirigit a eliminar la inflamació gingival; i en els casos més severs la cirurgia periodontal resectiva és el mètode utilitzat per l'eliminació de l'excés de teixit.La majoria de publicacions referents a l'engrandiment gingival induït per calciantagonistes, són series de casos amb un nombre reduït de pacients que els realment necessaris en funció de la prevalença estimada per aquest dismorfisme; tampoc s'hi reflecteixen valors que indiquin el risc atribuïble al consum d'aquests fàrmacs, ni comparacions respecte a una població control.Desenvolupàrem un estudi clínic transversal en l'àmbit de l'atenció primària, CAP Rambla de Terrassa (Barcelona), on s'examinaren els pacients que de forma consecutiva eren visitats en les consultes de medicina general i cardiologia, per conèixer la prevalença, severitat i risc d'engrandiment gingival en la població tractada amb calciantagonistes, i que es comparà amb una població que no rebia cap dels fàrmacs reconeguts com inductors. En l'estudi s'inclogueren 265 pacients: 72 tractats amb dihidropiridines fonamentalment la nifedipina, 32 amb diltiazem, 14 amb verapamil i els 147 subjectes restants foren els controls de la mostra. Es valorà el grau de sobrecreixement gingival en un sentit àpico-coronari (vertical) amb l'índex d'Angelopoulos i Goaz modificat per Miller i Damm -GO-, i en un sentit àntero-posterior (horitzontal/nòdul-papil.lar) amb l'índex de Seymour modificat per Miranda i Brunet MB-. Es considerà que existia engrandiment gingival quan el valor d'algun dels dos índexs era >0 en qualsevol localització. També s'enregistraren: l'índex gingival, l'índex de placa i la profunditat de sondatge, així com les variables sòcio-demogràfiques i qualitatives de tots els individus. Estadísticament s'establiren les diferents comparacions de les variables analitzades amb la prova de Chi Quadrat i quan fou necessari s'utilitzà el Test exacte de Fischer. Es realitzà l'anàlisi bivariant dels factors que poguessin exercir alguna influència sobre els índexs de sobrecreixement gingival. S'evaluà mitjançant un anàlisi mu1tivariant de regressió logística l'Odds Ratio o risc atribuïble al calciantagonista ajustat per les variables de confusió. I finalment es determinà el test de concordança Kappa dels dos índexs utilitzats en la valoració de l'engrandiment gingival (GO i MB).La prevalença d'engrandiment gingival en la població control fou del 4.1% per l'índex GO i del 7.5% pel d'MB. La prevalença d'engrandiment pel grup casos -bloquejadors dels canals del calci- dels diferents subgrups farmacològics fou: per les dihidropiridines 33.3% (GO) i 51.4% (ME); pel diltiazem 31.3% (GO) i 50% (MB); i pel verapamil 21.4% (GO) - 35.7% (MB); siguent les localitzacions anteriors ínfero-vestibular i súpero-vestibular les més freqüents per ambdós registres. Degut a que l'inici del sobrecreixement habitualment es localitza a nivell de la papil.la interdental, i degut a que l'índex d'MB enregistra l'engrandiment en aquesta regió, això ens explicaria aquesta diferència de freqüències.En el subgrup de pacients tractats amb nifedipina (n=65) es relacionà la dosi acumulada d'aquest fàrmac amb el grau de sobrecreixement, i encara que a dosis acumulades altes existia una major prevalença d'engrandiment per ambdós índexs, aquest dismorfisme no el podem considerar dosi-depenent. L'edat i el sexe no semblen ser factors determinants en el desenvolupament d'aquest dismorfisme; tampoc per les altres variables qualitatives registrades. Pel que fa a la salut gingival els valors elevats de l'índex gingival (inflamació severa) condicionaren de forma significativa la presència d'engrandiment gingival. Respecte a l'acúmul de placa bacteriana, ambdós grups -casos i controls- presentaren uns índexs similars.Ja que l'engrandiment induït per fàrmacs és per tant un engrandiment combinat, explicable per la pròpia acció del fàrmac i a la inflamació gingival sobreafegida, és important determinar en quina proporció aquest engrandiment és provocat per un factor o un altre. D'aquesta manera en el grup tractat amb dihidropiridines, quan no es considera la dosi, el risc atribuible al fàrmac seria de 10.6-14.4 (GO-MB) i l'atribuïble a l'alteració de la salut gingival seria de 9.6 per ambdós índexs. En el subgrup tractat amb nifedipina a dosi acumulada alta, el risc atribuïble a aquest fàrmac fou superior, entre 17.4-23.6 (GO-MB) i el relacionat amb la salut gingival es mantingué .invariable per ambdós índexs (9.4). Respecte als altres calciantagonistes, diltiazem i verapamil, el risc fou més superior per l'alteració de la salut gingival que no pas per la presència del fàrmac inductor; aquest fet podria ser degut segurament a la reduïda grandària de la mostra d'aquests dos grups. Es varen detectar diferències de freqüencia d'engrandiment per ambdós índexs; l'índex MB detectava un sobrecreixement en les fases incipients de l'engrandiment que no diagnosticava l'índex GO, encara que després de determinar el grau de concordança o Kappa constàrem que ambdós índexs eren fiables.L'engrandiment gingival és un dismorfisme habitualment poc conegut pels clínics responsables d'aquests pacients; és per això important difondre valors de prevalença i risc de sobrecreixement gingival pel bon control de la salut periodontal en la població tractada amb bloquejadors dels canals del calci. En un futur caldrà analitzar mostres més àmplies de pacients tractats amb el diltiazem i sobretot amb el verapamil, per així poder determinar les freqüències de sobrecreixement gingival i valorar altres aspectes estudiats amb la nifedipina. Finalment és de suposar que el major consum de dihidropiridines diferents de la nifedipina, permetrà determinar si aquests també són fàrmacs inductors, tal com ja alguns autors estableixen en estudis experimentals i en casos clínics aïllats, i alhora establir en cada cas la seva prevalença. / Gingival enlargement is an abnormal growth of the gingival tissue. It is mainly associated with dental-plaque-related inflammation, some diseases and drug therapy. It has been reported with the use of phenytoin, cyclosporin, and calcium channel antagonist, including dihydropyridinederivatives, veraparnil and diltiazem. This research was designed to study the prevalence of gingival enlargement in general population and in patients taking calcium antagonists. Subjects (n=265) were selected using predefined inclusion-exclusion criteria. The non-treated-control group included 147 patients attended in a general practice center (none had been treated with calcium antagonists). The treated-group included 118 patients taking calcium antagonists (at inclusion time and at least during the last six months). It included 72 patients taking dihydropyridines (65 receiving nifedipine), 32 treated with diltiazem, and 14 with verapamil. Medical history and a complete oral and odontological exploration were done in all patients. It included plaque index, gingival index, probing depth and measures of gingival enlargement in the vertical (GO) and the horizontal (MB) directions. The prevalence of gingival enlargement in the non-treated-control group was 4.1-7.5% when measured by GO and MB, respectively. The patients receiving dihydropyridines had an enlargement prevalence of 33.3-51.4%. Those under diltiazem were 31.3-50% and in the case of verapamil 21.4-35.7%. The most frequents locations for both GO/MB indexes were the anterior lower and the upper-buccal jaw. In the case of nifedipine, the enlargement showed a dose/response relationship when total drog exposition was considered. High rates of gingival index (severe inflammation) produced significant differences in relation to gingival enlargement (p<0.01). No differences were observed in the plaque index. Age and gender did not seem to be determinant factors in the development of overgrowth, the same results were obtained for all other qualitative variables registered. Multivariate statistical analysis showed that the attributable risk (Odds Ratio, OR) of gingival overgrowth related to dihydropyridine treatment was 10.6-14.4 (OR for GO/MB), and the risk related to gingival inflammation was 9.6 for both GO/MB.

El programa de la síndrome de la immunodeficiència adquirida (SIDA o sida) de les Nacions Unides va estimar a finals de 2008 que més de 33 milions de persones arreu del món vivien amb el virus de la immunodeficiència humana (VIH). En l’estudi de les dianes terapèutiques contra l’agent etiològic de la sida s’han validat com a tals els coreceptors CXCR4 i CCR5 d’unió i fusió del virus a la cèl•lula hoste. Actualment hi ha un inhibidor d’entrada i un de fusió per al tractament de la infecció per aquest retrovirus, tot i que cap d’ells inhibeix el coreceptor CXCR4. Això, unit a la capacitat del virus de desenvolupar resistència als fàrmacs actuals, fa necessària la cerca de noves famílies de compostos que hi facin front. El Grup d’Enginyeria Molecular (GEM) de l’IQS ha descrit prèviament una quimioteca combinatòria d’anàlegs de l’AMD3100, el cap de sèrie més actiu, formats per unitats estructurals polinitrogenades (que consisteixen en un heterocicle nitrogenat, un seguit de baules metilèniques i un grup amina primària terminal) unides a un espaiador p xililènic. La selecció d’aquesta quimioteca va dur a la identificació d’un nou candidat amb dos centres quirals amb activitat submicromolar contra el VIH. Aquest treball presenta diverses modificacions estructurals sobre ambdós caps de sèrie, en la cerca de nous inhibidors potencials del coreceptor d’entrada CXCR4. En primer lloc, per tal de rebaixar la basicitat de l’AMD3100, s’han substituït els seus anells ciclàmics per sistemes pirido[2,3 d]pirimidínics, en la síntesi dels quals es té molta experiència en el GEM. La baixa solubilitat en dissolvents comuns d’alguns dels compostos obtinguts es presenta com un greu inconvenient per al seu desenvolupament com a fàrmac. D’altra banda, tenint en compte el disseny racional descrit anteriorment al grup de recerca, s’amplia la quimioteca amb l’objectiu d’avaluar l’efecte de la distància entre àtoms de nitrogen i la presència de major impediment estèric entre l’espaiador aromàtic i el nitrogen que hi està directament unit. Tot i que no s’ha aconseguit millorar l’activitat del cap de sèrie, els compostos obtinguts presenten activitats prou satisfactòries. Igualment, s’obtenen els tres estereoisòmers del cap de sèrie amb activitat submicromolar i se n’avalua l’activitat antiviral per separat. Finalment, es duu a terme un disseny de novo de fàrmacs basat en l’estructura per buscar nous candidats que permetin obrir la porta a altres famílies de compostos amb activitat anti-VIH, a través de l’enumeració de la quimioteca virtual, la selecció i la posterior síntesi. / El programa del síndrome de la inmunodeficiencia adquirida (SIDA o sida) de las Naciones Unidas estimó a finales de 2008 que más de 33 millones de personas en todo el mundo vivían con el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH). En el estudio de las dianas terapéuticas contra el agente etiológico del sida se han validado como tales los correceptores CXCR4 y CCR5 de unión y fusión del virus a la célula huésped. Actualmente existe un inhibidor de entrada y uno de fusión para el tratamiento de la infección por este retrovirus, aunque ninguno de ellos inhibe el correceptor CXCR4. Ello, unido a la capacidad del virus de desarrollar resistencia a los fármacos actuales, hace necesaria la búsqueda de nuevas familias de compuestos que le hagan frente. El Grup d’Enginyeria Molecular (GEM) del IQS ha descrito previamente una quimioteca combinatoria de análogos del AMD3100, el candidato más activo, formados por unidades estructurales polinitrogenadas (que consisten en un heterociclo nitrogenado, una serie de eslabones metilénicos y un grupo amina primaria terminal) unidas a un espaciador p xililénico. La selección de esta quimioteca llevó a la identificación de un nuevo candidato con dos centros quirales con actividad submicromolar contra el VIH. Este trabajo presenta diversas modificaciones estructurales sobre ambos candidatos, en la búsqueda de nuevos inhibidores potenciales del correceptor de entrada CXCR4. En primer lugar, para rebajar la basicidad del AMD3100, se han substituido sus anillos ciclámicos por sistemas pirido[2,3 d]pirimidínicos, en la síntesis de los cuales se tiene mucha experiencia en el GEM. La baja solubilidad en disolventes comunes de algunos de los compuestos obtenidos se presenta como un grave inconveniente para su desarrollo como fármaco. Por otra parte, teniendo en cuenta el diseño racional descrito anteriormente en el grupo de investigación, se amplía la quimioteca con el objetivo de evaluar el efecto de la distancia entre átomos de nitrógeno y la presencia de mayor impedimento estérico entre el espaciador aromático y el nitrógeno que está directamente unido a él. Aunque no se ha conseguido mejorar la actividad de la estructura de referencia, los compuestos obtenidos presentan actividades satisfactorias. Asimismo, se obtienen los tres estereoisómeros del candidato con actividad submicromolar y se evalúa la actividad antiviral por separado. Finalmente, se lleva a cabo un diseño de novo de fármacos basado en la estructura para buscar nuevos candidatos que permitan abrir la puerta a otras familias de compuestos con actividad anti-VIH, a través de la enumeración de la quimioteca virtual, la selección y la posterior síntesis. / The Joint United Nations Programme on Acquired Immunodeficiency Syndrome (AIDS) estimated in 2008 that more than 33 million people around the world lived with the human immunodeficiency virus (HIV). HIV cell fusion and entry coreceptors CXCR4 and CCR5 have been validated as targets for therapeutic intervention. Nowadays, there is one entry and one fusion inhibitor available for the treatment of this retrovirus infection, although none of them inhibits CXCR4 coreceptor. Due to this fact, added to the virus’ capacity of developing resistance to actual drugs, the search of new families of compounds facing up to these situations becomes necessary. The Grup d’Enginyeria Molecular (GEM) at IQS previously described a combinatorial library of analogues of the currently most active lead AMD3100, whose polinitrogenated building block consisted of a nitrogen-containing heterocycle, a saturated chain spacer and a terminal primary amine group, bonded to a p xylylene spacer. Library selection led to the identification of a new lead with two chiral centres and submicromolar activity against HIV. This work presents various structural modifications on both leads, looking for new potential CXCR4 inhibitors. First of all, in order to reduce basicity of AMD3100, cyclam rings were substituted by pyrido[2,3 d]pyrimidinic systems, whose synthesis has been widely studied at GEM. Low solubility in common solvents of some of the obtained compounds remains as a great inconvenience for their development as a drug. Furthermore, regarding the rational design previously described by the research group, the library has been expanded with the aim of evaluating the effect of the distance between nitrogen atoms and the steric effects between the linker and the nitrogen atom directly connected to it. Although biological activities do not improve the lead’s one, the obtained compounds present interesting activities. Moreover, the three stereoisomers of the lead compound with submicromolar activity have been synthesised and their activity has been evaluated separately. Finally, a de novo structure based drug design has been carried out looking for new hits allowing to identify new families of compounds with anti-HIV activity, by enumeration of the virtual library, selection of candidates and their synthesis.

El trabajo presentado en esta tesis cubre varios campos de investigación relacionados con el desarrollo de moléculas bioactivas. Se compone de cinco partes distintas que se resumen aquí. Predicción de la utilidad farmacológica de dianas terapéuticas. El desarrollo de fármacos está generalmente dirigido a inhibir la función de una proteína específica. Pero para validar esta proteína como diana terapéutica, al principio de un proyecto de descubrimiento de fármacos se tiene que saber si una molécula de tipo fármaco puede unirse con suficiente afinidad a la proteína como para alterar su función. Existen métodos que predicen si una potencial diana terapéutica es tratable o no por vía farmacológica, lo que se ha dado en llamar ‘druggability’. El problema es que estos métodos no están accesibles libremente y su validación es discutible. En la primera parte de la tesis se ha compilado un conjunto extensivo de datos de cavidades en proteínas cuyo novel de ‘druggability’ es conocido, haciéndolo accesible en una plataforma web pública (http://fpocket.sourceforge.net/dcd). Estos datos pueden ser modificados por cualquier persona que quiera contribuir al desarrollo de este conjunto de datos, aumentando su volumen o mejorando su calidad. En estudios previos, los sitios druggable se han asociado a cavidades profundas e hidrofóbicas, ignorando la importancia que tiene los grupos polares en el sitio de unión y su posible relación con la ‘druggability’. Utilizando el set de datos compilado previamente, hemos encontrado que aunque las cavidades ‘druggables’ son mas hidrofóbicas, también tienen grupos polares más expuestos pero con poca superficie de interacción. Esta observación es objeto de posteriores investigaciones en la segunda parte de la tesis. Finalmente, se ha utilizado un algoritmo de búsqueda de sitios de unión, fpocket, que empecé a desarrollar como proyecto de master. Este programa se ha utilizado para extraer todas las características de las cavidades ‘druggables’ y no ‘druggables’ y estos parámetros se han utilizado para entrenar un modelo logístico capaz de predecir si un sitio es druggable o no. Demostramos que el algoritmo y la función de puntuación desarrollado durante esta primera parte predice la ‘druggability’ de manera fiable. Los resultados son de igual calidad a los obtenidos con el único otro programa accesible con funcionalidad parecida (SiteFinder, de Schrödinger), pero nuestro programa tiene las siguientes importantes ventajas: 1) es libre; 2) es mucho más eficiente computacionalmente; y 3) trabaja sobre cavidades detectadas automáticamente por el programa, lo que permite aplicaciones a gran escala. En otras partes de la tesis se verá como su aplicación al conjunto del PDB permite novedosas aplicaciones en el área del diseño de fármacos. Análisis de movilidad de cavidades de las proteínas Existen una gran variedad de algoritmos que permiten identificar posibles sitios de unión en las estructuras tridimensionales de las proteínas. El trabajo presentado en la sección anterior de esta tesis permitía extender uno de estos algoritmos para caracterizar la ‘druggability’ de las cavidades. Un problema de gran calado en el estado actual de la técnica, tanto de detección de sitios de unión como en diseño de fármacos en general,4 es que las proteínas se tratan como un cuerpo rígido a pesar de que en realidad gozan de una gran movilidad estructural. El objetivo de esta sección era otorgar todavía otra funcionalidad a fpocket, el programa de predicción de sitios de unión, para permitir también la detección y el análisis de cavidades de proteínas en movimiento. Habitualmente, los movimientos de las proteína se pueden simular usando la dinámica molecular (MD). Una herramienta capaz de analizar conjuntos de estructuras derivados de MD u otras fuentes puede ser, por tanto, extremadamente útil para observar la aparición de cavidades transitorias y su plasticidad. Como resultado final de este trabajo, se presenta un nuevo programa informático, llamado MDpocket y que se enmarca dentro del paquete fpocket. Para cada conformación de la proteína, se ejecuta un ciclo de detección de cavidades con fpocket. Los resultados de este proceso se plasman sobre una malla tridimensional superpuesta a la estructura de la proteína. La malla puede entonces ser visualizada o analizada en mayor detalle. Lo primero se puede llevar a cabo con programas de visualización molecular tales como PyMOL, VMD o Chimera. Otra funcionalidad dentro de MDpocket es la de seguir la evolución de las propiedades de una cavidad o zona de interés (definida por el usuario) a lo largo del tiempo. Cabe destacar que MDpocket es igualmente capaz de identificar sitios de unión de moléculas tipo fármaco como pequeños canales en la matriz proteica que pueden ser importantes para la migración de pequeños ligandos como gases o moléculas de agua. Las posibles aplicaciones de MDpocket se ejemplifican en tres casos distintos. El primero es la capacidad de identificar la apertura transitoria de cavidades en el sitio de unión de ATP en la proteína HSP90. En el segundo ejemplo, se muestra como MDpocket permite identificar un canal de migración de moléculas biatómicas en mioglobina, un sistema de referencia bien conocido. Aquí se demuestra que MDpocket puede, no tan solo identificar los sitios internos de unión a Xenón, sino también los canales que se abren de forma transitoria para permitir a los ligandos migrar de un sitio a otro. En el último ejemplo, las propiedades del sitio de unión a ATP de la proteína cinasa P38 se analizaron a lo largo de una trayectoria de MD, evaluando la capacidad de MDpocket para identificar aquellas conformaciones que pueden ser particularmente útiles para realizar docking molecular. Uno de los principales problemas en docking de proteína-ligando es que el receptor generalmente se considera rígido, mientras que si se utilizan múltiples conformaciones (cristalográficas o derivadas de MD) para representar al receptor es difícil decidir a priori cuales de ellas pueden dar mejores resultados. Aquí mostramos que MDpocket se puede utilizar para seleccionar conformaciones concretas de una trayectoria de MD para usarlas en procesos de docking. Concretamente, hemos observado que la densidad hidrofóbica promedio (previamente identificada como un descriptor importante para predecir ‘druggability’) correlaciona bien con la probabilidad de que el modo de unión de ligandos pueda ser predicho correctamente. Tal como en el trabajo anterior, MDpocket se incluye dentro del proyecto fpocket y se está accesible como una herramienta libre y de código abierto. Relaciones estructura-cinética de unión El control de los tiempos en interacciones moleculares es una propiedad esencial de los sistemas bioquímicos, pero poco se conoce sobre los factores estructurales que gobiernan la cinética de los procesos de reconocimiento molecular. Partiendo de una observación realizada durante el trabajo de predicción de ‘druggability’, aquí se ha investigado el papel que átomos con poca superficie expuesta a solvente pueden jugar en los sitios de unión de la proteína. En particular, encontramos que los átomos polares en los sitios druggable son minoritarios en comparación con los átomos apolares, pero si bien pueden tener poca superficie accesible, tienden a ser mas protuberantes, lo que los hace más accesibles para establecer interacciones. Hemos establecido que esta propiedad puede estar relacionada con la cinética de unión/disociación de un ligando a su cavidad en el receptor. En diseño de fármacos, la vida media del complejo formado entre el fármaco y su diana terapéutica determina en gran medida sus efectos biológicos, pero en ausencia de relaciones estructura cinética, se hace imposible optimizar esta propiedad de forma racional. Aquí se muestra que átomos polares prácticamente enterrados (ABPAs) – un elemento comúnmente encontrado en los sitios de unión de proteínas – tienden a formar puentes de hidrógeno que están protegidos de las moléculas de agua. La formación y ruptura de este tipo de puentes de hidrógeno implica un estado de transición penalizado energéticamente porque ocurre de modo asincrónico con el proceso de deshidratación/rehidratación. En consecuencia, los puentes de hidrógeno protegidos se intercambian a velocidades lentas. Estas conclusiones se basan en el estudio computacional del proceso de unión de un pequeño ligando a un sitio de unión modelo. El receptor modelo se construyó para permitir modular tanto el grado de exposición del átomo polar como la curvatura del entorno apolar. Mediante el uso de dinámicas moleculares con constricciones y la relación de Jarzinsky, se obtuvieron los perfiles de energía libre de unión para cada cavidad. La presencia de un estado de transición (y por tanto menor velocidad de asociación/disociación) puede anticiparse mediante un simple análisis estructural tal como la medición de la superficie accesible del átomo polar o su grado de protrusión. Esto constituye una nueva y valiosa clave para interpretar y predecir relaciones estructura-actividad, que se ha puesto a prueba investigando sistemas reales. En primer lugar, analizando tanto estructuras cristalográficas depositadas en el PDB como trayectorias de dinámica molecular, se ha demostrado que aquellas moléculas de agua que forman puentes de hidrógeno con ABPAs tienden a tener menor movilidad e intercambios más lentos. Posteriormente, la validez del principio se ha demostrado en dos pares de inhibidores de la proteína Hsp90, una diana terapéutica para cáncer, para los que se han obtenido datos estructurales, termodinámicos y cinéticos mediante distintas técnicas experimentales. El acuerdo entre observables macroscópicas y los resultados de simulaciones moleculares confirma la función de los puentes de hidrógeno protegidos de solvente como trampas cinéticas e ilustra como nuestro hallazgo puede ser usado para facilitar el proceso de diseño de fármacos basado en estructura. Base de datos de cavidades: hacia el ‘pocketoma’ El trabajo presentado en el principio de la tesis perseguía un objetivo muy especifico, que se enmarca en un proyecto mayor del grupo de investigación. La herramienta de predicción de ‘druggability’ se desarrolló con el fin de cribar grandes bases de datos estructurales, tales como el PDB, identificando complejos proteína-proteína no obligados (transitorios) que contengan en su interfase una cavidad potencialmente capaz de unir moléculas de tipo fármaco. Con ello se pretende estabilizar selectivamente dicha interacción y conseguir un efecto biológico que pueda ser terapéutico. Dado que la información sobre cavidades y su druggability asociada va a ser explotadas por otras personas en el grupo en este y otro tipo de proyectos encaminados a facilitar la explotación de nuevos mecanismos de acción, es necesario crear una base de datos que contenga esta información y sea fácilmente navegable. Para empezar, se ejecutó el programa para cada una de las estructuras depositadas en el PDB, identificando todas las cavidades y extrayendo sus descriptores, entre los que se incluye la función de puntuación de druggability. Esta información se guarda de forma organizada en una base de datos relacional (pocketDB), que se relaciona con otras bases de datos tales como Uniprot y Uniref, que contienen información sobre secuencias. Igualmente, se incluyeron información sobre la estructura cuaternaria y otros recursos tales como Kegg, haciendo de pocketDB un potente recurso para filtrar de modo eficiente millones de cavidades, identificando aquellas que tengan mayor interés para cada proyecto. De modo particular, cabe destacar la aplicación de pocketDB a la identificación de cavidades ‘druggable’ situadas en la interfase de complejos transitorios proteína-proteína, resultando en 39 complejos candidatos, entre los que se recobraron 3 casos conocidos previamente, lo que valida la metodología. Además otros tres sistemas identificados, después de una inspección minuciosa, han sido seleccionados en el grupo como candidatos para realizar la prueba de concepto que valide esta nueva estrategia farmacológica. Uno de ellos está actualmente en fase de validación experimental. El ‘pocketoma’ La última sección de mi tesis presenta un proyecto que hace un uso extensivo de la base de datos de cavidades (pocketDB) previamente presentada. Dos cuestiones importantes aún persisten hoy día en el proceso de descubrimiento de fármacos y, de algún modo, contribuyen a la alta tasa de fracasos en las fases tardías del desarrollo, que normalmente se explican por la baja eficacia o el exceso de efectos secundarios (normalmente tóxicos) para el organismo. Ambas situaciones pueden ser explicadas por un fenómeno común: la falta de selectividad. Las fármacos interaccionan en la célula con una diversa variedad de macromoléculas además de con la diana terapéutica, induciendo así efectos secundarios imprevistos. Asimismo, considerar solamente una diana para nuestro fármaco puede resultar menos efectivo de lo esperado, puesto que la pérdida de función de una sola proteína diana puede ser fácilmente reemplazada debido a los mecanismos homeostáticos controlados por robustas redes de interacciones, derivando en una pérdida de eficacia de nuestra molécula. Este trabajo pretende sentar las bases para poder establecer relaciones entre macromoléculas biológicas en base a su potencial para interaccionar con una misma entidad química (fármaco). El trabajo se basa en la asunción de que cavidades similares son capaces de unir ligandos similares. Existen varios métodos que calculan la similitud entre cavidades de unión, sin embargo, hasta la fecha no se ha realizado un análisis relacional profundo de todas las cavidades en el PDB que permita establecer relaciones entre ellos. Con el fin de cumplir con los requerimientos técnicos de unos objetivos tan ambiciosos, se ha desarrollado un novedoso método de comparación de cavidades. En este particular método se considera una representación muy abstracta de la cavidad. Dicha representación reúne información tanto sobre la forma de la cavidad cómo sobre la distribución por pares de los puntos de interacción en la superficie. No obstante, la información sobre la topología exacta de la cavidad es ignorada. Tal abstracción intenta relacionar cavidades que estructuralmente están alejadas, pero que se parecen entre ellas en términos de forma y propiedades fisicoquímicas globales. Usando varios ejemplos de validación en un conjunto de cavidades de referencia, el método resulta capaz de recuperar de un gran set de cavidades aquellas más similares y relacionadas entre sí. Del mismo modo, el método demuestra ser útil para encontrar relaciones entre cavidades previamente no relacionadas y que sin embargo unen los mismos ligandos o moléculas muy similares. Esta nueva implementación se ha utilizado en un experimento de exploración a gran escala para encontrar (i) las mismas cavidades en diferentes estructuras, (ii) cavidades relacionadas y (iii) cavidades con la misma estructura de ligando. Se obtuvieron excelentes resultados para estas tres categorías. Seguidamente, se compararon entre ellas todas las cavidades encontradas en el PDB. Se desarrolló una herramienta computacional novedosa para permitir la navegación en el 'pocketoma' resultante de las comparaciones, que será posible descargar gratuitamente. Los resultados presentados muestran por primera vez un espacio global interrelacionando cavidad-ligando para todas las cavidades del PDB. Finalmente, se señalan a continuación dos aplicaciones que ponen de manifiesto el posible impacto del ‘pocketoma’ y la herramienta de navegación. En el primer ejemplo, una cavidad no caracterizada encontrada en GSK3-β fue comparada contra todas las cavidades del PDB, permitiendo obtener una variedad de cavidades, y sistemas, supuestamente relacionadas. Entre los resultados se encontraban las subunidades de unión a ADP dhaL y dhaM de la PTS dependiente di-hidroacetona cinasa. Se encontró que el sitio de unión a ADP era muy similar a la cavidad investigada en GSK3-β con una sorprendente similitud estructural entre ambos. En el último ejemplo, se navegó por el ‘pocketoma’ utilizando la herramienta visual desarrollada para tal tarea. Durante la exploración se encontró una curiosa e importante relación entre el sitio de unión de la hormona del receptor de estrógenos y una cavidad no caracterizada en la proteína Caspasa-3. Seguidamente, se realizó un estudio de docking con ligandos similares a la hormona y se procedió a realizar una extensiva dinámica molecular con el ligando en la mejor posición para verificar la estabilidad del compuesto en la cavidad de Caspasa-3. El complejo proteína-ligando estudiado resultó ser muy estable. Actualmente, el compuesto identificado se encuentra bajo validación experimental por nuestros colaboradores.

En aquest treball es descriu el disseny, síntesi i caracterització de diferents biomaterials i la seva possible aplicació en biomedicina. S'ha fet especial èmfasi a ressaltar la importància que tenen l'estructura, la composició i l'activitat superficial en les propietats finals del biomaterial. Així, s'ha desenvolupat un biomaterial biodegradable i elastomèric, altament porós, amb una gran interconnectivitat que permet la difusió de nutrients i de cèl•lules, un cop sigui implantat. La viabilitat d'aquest material s'ha demostrat tant en assaigs in vitro com in vivo. La síntesi del mateix s'ha realitzat mitjançant calefacció assistida per microones, cosa que ha permès una reacció més ràpida sense necessitat de catalitzadors i evitant les etapes posteriors de purificació. S'ha desenvolupat també un material biodegradable i injectable a temperatures de 45°C, que, en refredar fins als 37°C, s'endureix i pot emprar com a suport estructural al mateix temps que actua com a alliberador de fàrmacs. L'aplicació d'aquest material com ciment ossi millora els problemes de biocompatibilitat, tant de composició, com mecànica, dels actuals productes en el mercat, obrint una nova via d'aplicació d'aquest tipus de materials. D'altra banda, el compost desenvolupat s'ha assajat en aplicacions bioadhesives, on ha demostrat uns excel•lents resultats en la unió de teixit intestinal. Finalment, s'ha aconseguit desenvolupar una superfície amb capacitat de reprogramar cèl•lules amb el simple contacte entre la cèl•lula i la superfície. Amb aquesta tecnologia, anomenada cell reprograming surface (CRS), s'han obtingut cèl•lules pluripotents induïdes (iPS) d'una forma molt més eficient i ràpida que els mètodes habituals de treball. / En este trabajo se describe el diseño, síntesis y caracterización de diferentes biomateriales y su posible aplicación en biomedicina. Se ha hecho especial énfasis en resaltar la importancia que tienen la estructura, la composición y la actividad superficial en las propiedades finales del biomaterial. Así, se ha desarrollado un biomaterial biodegradable y elastomérico, altamente poroso, con una gran interconectividad que permite la difusión de nutrientes y de células, una vez sea implantado. La viabilidad de este material se ha demostrado tanto en ensayos in vitro como in vivo. La síntesis del mismo se ha realizado mediante calefacción asistida por microondas, lo que ha permitido una reacción más rápida sin necesidad de catalizadores y evitando las etapas posteriores de purificación. Se ha desarrollado también un material biodegradable e inyectable a temperaturas de 45°C, que, al enfriarse hasta los 37°C, se endurece y puede emplearse como soporte estructural a la vez que actúa como liberador de fármacos. La aplicación de dicho material como cemento óseo mejora los problemas de biocompatibilidad, tanto de composición como mecánica, de los actuales productos en el mercado, abriendo una nueva vía de aplicación de este tipo de materiales. Por otro lado, el compuesto desarrollado se ha ensayado en aplicaciones bioadhesivas, donde ha demostrado unos excelentes resultados en la unión de tejido intestinal. Por último, se ha conseguido desarrollar una superficie con capacidad de reprogramar células con el simple contacto entre la célula y la superficie. Con esta tecnología, denominada cell reprograming surface (CRS), se han obtenido células pluripotentes inducidas (iPS) de una forma mucho más eficiente y rápida que los métodos habituales de trabajo. / This paper describes the design, synthesis and characterization of different biomaterials and their possible applications in biomedicine, highlighting the importance of the structure, composition and surface activity in the final properties of the biomaterial. Thus, a biodegradable and elastomeric biomaterial, highly porous, with a strong interconnectivity that allows diffusion of nutrients and cells, once it is implanted has been developed. The feasibility of this material has been demonstrated both in vitro and in vivo assays. The synthesis has been performed using microwave-assisted heating, which has allowed a faster reaction without catalysts and avoiding the later stages of purification. It has also been developed a biodegradable and injectable material, at temperatures of 45°C, which, when cooled to 37°C, it hardens and can be used as structural support while acting as drug delivery. The application of such material as bone cement avoid biocompatibility problems, both in composition and mechanicas, of the current products on the market, opening a new way of application of such material. On the other hand, the compound has been tested in bioadhesive applications, where it has shown excellent results in the union of intestinal tissue. Finally, a surface with ability to reprogram cells with simple contact between the cell and the surface has been developed. With this technology, called cell reprograming surface (CRS), induced pluripotent cells (iPS) have been obtained in a much more efficient and faster way than the usual methods.

Extensive amounts of pharmaceuticals and personal care products (organic emerging pollutants) are introduced into the environment mainly through wastewater treatment plants discharges either effluent wastewater reaching into the aquatic environment or sewage sludge which is spread onto agricultural land. These compounds are not regulated and their negative effects on humans and wildlife are unknown. One of the main challenges of analytical chemistry is to develop selective and sensitive methods for the detection and quantitation of pharmaceuticals and personal care products and their transformation products in complex matrices. The research presented in the thesis is focused on the development of new methods based on the use of hollow fiber liquid- phase microextraction (HF-LPME) technique and liquid chromatography for the determination of some of the most consume pharmaceuticals and personal care products in wastewaters, environmental waters and sewage sludge. / Tones de substàncies biològicament actives són alliberades contínuament al medi ambient, a través de la descàrrega d’aigües residuals als medis aquàtics o de biosòlids en l’agricultura. La presència d’aquestes substàncies (contaminants emergents) en el medi ambient ha generat una gran preocupació perquè es desconeix com actuen i quins són els mecanismes implicats en la seva transformació i/o transport. Un dels reptes de la química analítica és dissenyar mètodes selectius i sensibles per a la determinació de contaminants emergents en matrius complexes. La recerca presentada en aquesta tesi es centra en el desenvolupament de nous mètodes analítics basats en l’ús de la microextracció enfase líquida amb fibra buida (HF-LPME) i la cromatografia líquida per a la determinació d’alguns fàrmacs i productes d’higiene personal en aigües residuals, medis aquàtics i biosòlids.

[EN] Nowadays, one of the biggest concerns that permanently keep the attention of main important sectors of human society is health. Modern medical science is compromised with not only providing good adequate treatments but also effective specific solutions for each type of disease or human pathology. In this direction, innovative approaches like tissue engineering or regenerative medicine, controlled drug delivery systems and nanomedicines emerge to bring alternatives to situations hard to solve with conventional treatment and strategies, including the replacement of damaged or diseases tissues and/or organs. Specifically, this research is mainly aimed to design a combined system for controlled, stable and localized release of therapeutic agents that are able to exert their effect selectively on the area that warrants treatment. This construct will have enough versatility to be adapted to almost any kind of treatment, from cancer to tissue regeneration, always that the key requirement of the treatment was the need to provide the treatment of localized, stable and controlled manner. With the purposes of making easier the understanding as well as the design of the system, I was decided, for the proof of concept, to use drugs and materials with known activity applied on tissue regeneration and for the treatment of chronic wounds. The system in question consists of three main elements: 1) The first element is the polymer conjugates of therapeutic agents, which contribute to increasing the selectivity of the therapeutic action of the drug, as well as improved stability, bioavailability and biocompatibility thereof. If the drug is hydrophobic, conjugation contributes to increase its solubility in water, and in the case of proteins used as therapeutic agents, the combination helps reduce the body's immune response, increasing the chance of successful of the treatment. 2) The second element are the biodegradable polymeric microparticles, which in this case act like encapsulation agents for polymeric conjugate , thus allowing to have a second control point in the release kinetics of the therapeutic agents . Simultaneously, the microparticles also play a role in modifying the texture of the final construct, ascribing mechanical and physicochemical properties that help to improve some biological properties of the final material, such as the affinity, adhesion and cell proliferation. 3) The third element consists of a nanoporous membrane made of a biodegradable polymer by electrospinning, which constitute the unifier element of the whole system. This membrane provides manageability to the construct and is itself the last point of control in the release kinetics of the therapeutic agent or agents. Besides, it must be biocompatible and stable at ambient conditions, since this probably is going to be exposed to the environment while protecting the wound, in the case of this kind of application. These three elements, which themselves are complex systems separately, are systematically combined to achieve a synergistic relationship between them so that each one power the qualities of the other two. The resulting construct was characterized and it demonstrated to have characteristic properties that can be used as a control parameter during manufacture of this new material. Also, preliminary biological studies developed "in vitro" indicated that the proposed system may be a good candidate for deeper studies as alternative treatment for chronic wounds and other pathologies that require localized administration for long periods of time. / [ES] Actualmente, una de las mayores preocupaciones que permanentemente laman la atención de los principales sectores de la sociedad humana es la salud. La ciencia médica moderna está comprometida no solo con suministrar tratamientos adecuados, sino más bien ofrecer soluciones efectivas y específicas para cada tipo de enfermedad o patología humana. En este sentido, estrategias innovadoras como la ingeniería de tejidos o la medicina regenerativa, los sistemas de liberación controlada de fármacos y las nanomedicinas, surgen como buenas alternativas para abordar situaciones difíciles de resolver aplicando los tratamientos y estrategias terapéuticas convencionales, como es el caso cuando se hace necesario reemplazar tejidos o incluso órganos dañados por algún traumatismo o enfermedad. Concretamente, el presente trabajo de investigación tiene por objetivo principal diseñar un sistema combinado para la liberación controlada, estable y localizada de agentes terapéuticos que sean capaces de ejercer su efecto de forma selectiva sobre la zona que amerita el tratamiento. Este constructo tendrá la versatilidad suficiente como para poder adaptarse a casi cualquier tipo de tratamiento, desde el cáncer hasta la regeneración de tejido, siempre que el requisito clave del tratamiento sea la necesidad de suministrar el tratamiento de manera localizada, estable y controlada. Para efectos de facilitar la compresión y el diseño del sistema se escogió para la prueba de concepto materiales y fármacos asociados a la regeneración de tejidos, como tratamiento para casos de heridas crónicas. El sistema en cuestión está constituido por tres elementos principales: 1) El primer elemento son los conjugados poliméricos de agentes terapéuticos que contribuirán a aumentar la selectividad de la acción terapéutica del fármaco, así como también a mejora la estabilidad, biodisponibilidad y biocompatibilidad de los mismos. En caso de que el fármaco sea hidrofóbico, la conjugación contribuye a aumentar su solubilidad en agua, y en el caso de usar proteínas como agentes terapéuticos, la conjugación contribuye a disminuir la respuesta inmunológica del cuerpo incrementando las posibilidad de éxito del tratamiento. 2) El segundo elemento son micropartículas poliméricas biodegradables, que en este caso actúan con agentes de encapsulación para los conjugados poliméricos, permitiendo así contar con un segundo punto de control en la cinética de liberación de los agentes terapéuticos. Simultáneamente, las micropartículas también cumplen un papel de modificador de la textura del constructo final, adjudicándole propiedades mecánica y fisicoquímicas que contribuyen a mejorar las propiedades biológicas del material final, como son la afinidad, la adhesión y la proliferación celular. 3) El tercer elemento consiste en una membrana polimérica biodegradable nanoporosa hecha por electrospinning, que constituyen el elemento unificados del sistema, aporta manejabilidad al constructo y es en sí mismo el último punto de control en la cinética de liberación del agente terapéutico. Este último debe ser biocompatible y estable en condiciones ambientales, puesto que probablemente este expuesto al ambiente mientras protege la herida, en el caso concreto de este tipo de aplicación. Estos tres elementos, que en sí mismos constituyen sistemas complejos por separado, se han combinado sistemáticamente para alcanzar una relación sinérgica entre ellos de manera que cada uno potencia las cualidades de los otros dos. El constructo resultante se caracterizó demostrando tener propiedades características que se pueden utilizar como parámetro de control durante la fabricación del mismo. Así mismo estudios in vitro del sistema desarrollado señalan que puede ser un buen candidato para el tratamiento de heridas crónicas entre otras patologías que requieran tratamientos localizados. / [CA] Actualment, una de les majors preocupacions que permanentment llepen l'atenció dels principals sectors de la societat humana és la salut. La ciència mèdica moderna està compromesa no solament amb subministrar tractaments adequats, sinó més aviat oferir solucions efectives i específiques per a cada tipus de malaltia o patologia humana. En aquest sentit, estratègies innovadores com l'enginyeria de teixits o la medicina regenerativa, els sistemes d'alliberament controlat de fàrmacs i les nanomedicines, sorgeixen com a bones alternatives per a abordar situacions difícils de resoldre aplicant els tractaments i estratègies terapèutiques convencionals, com és el cas quan es fa necessari reemplaçar teixits o fins i tot òrgans danyats per algun traumatisme o malaltia. Concretament, el present treball de recerca té per objectiu principal dissenyar un sistema combinat per a l'alliberament controlat, estable i localitzada d'agents terapèutics que seguen capaços d'exercir el seu efecte de forma selectiva sobre la zona que amirita el tractament. Aquest constructe tindrà la versatilitat suficient com per a poder adaptar-se a quasi qualsevol tipus de tractament, des del càncer fins a la regeneració de teixit, sempre que el requisit clau del tractament sega la necessitat de subministrar el tractament de manera localitzada, estable i controlada. Per a efectes de facilitar la compressió i el disseny del sistema es va escollir per a la prova de concepte materials i fàrmacs associats a la regeneració de teixits, com a tractament per a casos de ferides cròniques. El sistema en qüestió està constituït per tres elements principals: 1) El primer element són els conjugats polimèrics d'agents terapèutics que contribuiran a augmentar la selectivitat de l'acció terapèutica del fàrmac, així com també a millora l'estabilitat, biodisponibilitat i biocompatibilitat dels mateixos. En cas que el fàrmac sega hidrofòbic, la conjugació contribueix a augmentar la seua solubilitat en aigua, i en el cas d'usar proteïnes com a agents terapèutics, la conjugació contribueix a disminuir la resposta immunològica del cos incrementant les possibilitat d'èxit del tractament. 2) El segon element són microparticles polimèriques biodegradables, que en aquest cas actuen amb agents d'encapsulació per als conjugats polimèrics, permetent així comptar amb un segon punt de control en la cinètica d'alliberament de l'agent terapèutics. Simultàniament, les microparticles també compleixen un paper de texturitzant del constructe final, adjudicant-li propietats mecànica i fisicoquímiques que contribueixen a millorar la propietats biològiques del material final, com són l'afinitat, l'adhesió i la proliferació cel·lular. 3) El tercer element consisteix en una membrana polimèrica biodegradable nanoporosa feta per electrospinning, que constitueixen el element unificats del sistema, aporta manejabilitat al constructe i és en si mateix el ultimi punt de control en la cinètica d'alliberament de l'agent terapèutic. Aquest últim ha de ser biocompatible i estable en condicions ambientals, ja que probablement aquest exposat a l'ambient mentre protegeix la ferida, en el cas concret d'aquest tipus d'aplicació. Aquests tres elements que en si mateixos constitueixen sistemes complexos per separat, s'han combinat sistemàticament per a aconseguir una relació sinergètica entre ells de manera que cadascun potencia les qualitats dels altres dos. El constructe resultant es va caracteritzar demostrant tenir propietats característiques que es poden utilitzar com a paràmetre de control durant la fabricació del mateix. Així mateix estudis in vitro del sistema desenvolupat assenyalen que pot ser un bon candidat per al tractament de ferides cròniques entre altres patologies que requeriren tractaments localitzats. / Rodríguez Escalona, GDJ. (2016). DEVELOPMENT OF CONTROLLED DRUG DELIVERY SYSTEMS OF POLYMERIC NANOMEDICINES ASSOCIATED TO SCAFFOLDS FOR TISSUE REGENERATION [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/63231