Las nuevas tecnologías han evolucionado y forman parte de nuestra vida cotidiana. De esta manera, tecnologías prácticamente marginales hace apenas un cuarto de siglo, hoy se consolidan como esenciales. Tales avances han propiciado la aparición de técnicas analíticas que, basándose en instrumentación no convencional, han permitido simplificar, economizar y popularizar sistemas determinativos. El desarrollo de técnicas de fabricación automatizadas y accesibles como lo son las impresoras en tres dimensiones incrementan la cantidad de posibilidades para crear dispositivos o sistemas para determinaciones químicas. La presente tesis consiste en el desarrollo de sistemas analíticos originales basados en detección por imagen y aplicando técnicas de impresión en tres dimensiones, así como también la implementación del papel como sustrato para la generación de dispositivos determinativos. El primer trabajo describe la generación de un dispositivo microfluídico basado en papel con detección simultánea de fluoruros y nitritos, utilizando un teléfono celular inteligente en muestras de aguas de la ciudad de Bahía Blanca y la región. En el segundo trabajo se desarrolló un dispositivo analítico impreso en 3D con detección por imagen para la determinación de sulfatos y quinina en muestras de agua y bebidas gaseosas. El tercer trabajo desarrolla la creación de un espectrofotómetro con detección basada en imagen para el control de diluciones de hipoclorito de sodio realizadas en diferentes muestras de aguas. El cuarto trabajo desarrolla el diseño, la fabricación y la validación de un espectrofotómetro-fluorímetro dual para la determinación de curcumina en muestras de alimentos. A lo largo de esta tesis los métodos utilizados se basaron en la aplicación de los principios de la química verde, sobre todo en la reducción de reactivos químicos utilizados, aplicando métodos simples, rápidos y económicos. / New technologies have evolved and are part of our daily life. In this way, practically marginal technologies just a quarter of a century ago, today are consolidated as essential. Such advances have led to the appearance of analytical techniques that, developed with unconventional instrumentation, have made it possible to simplify, economize, and popularize determinative systems. The development of automated and accessible manufacturing techniques such as three-dimensional printers increase the number of possibilities to create devices or systems for chemical determinations. This thesis consists of the development of original analytical systems based in image detection and applying three-dimensional printing techniques, as well as the implementation of paper as a substrate for the generation of determinative devices. The first work describes the generation of a paper-based microfluidic device with simultaneous detection of fluorides and nitrites, using a smart cell phone in water samples from the city of Bahía Blanca and its region. In the second work is a 3D printed analytical device with image detection for the determination of sulfates and quinine in local water samples and soft drinks. The third work develops the creation of a spectrophotometer with image-based detection to control dilutions of sodium hypochlorite carried out in different water samples. The fourth work develops the design, manufacture and validation of a dual fluorimeter-spectrophotometer for the determination of curcumin in food samples. Throughout this thesis the methods used were based on the application of the principles of green chemistry, especially in the reduction of chemical reagents used, applying simple, fast and cheap methods.

[EN] The aim of this PhD thesis is the study, development and characterization of biodegradable and biocompatible polymeric-based nanomaterials, such as polylactic acid (PLA). Those nano materials are loaded with multiwalled carbon nanotubes (MWCNT's) and Halloysite nanotubes (HNT's) in order to determine the thermal, rheological and mechanical characteristics and their applications in different areas of additive manufacturing. The addition of nanofiller in the polymeric matrix stiffened the material. Thus, in order to modify its stiffness, a study was carried out on the addition of vegetable plasticizer maleonized linseed oil (MLO) in the nanocomposites, obtained by mixing, by means of a co-rotating twin-screw extruder. In the first stage, PLA is mixed with MWCNTs and HNTs, with contents 0.5wt.%, 0.75wt.% y 1wt. % by weight, which was obtained by melting in a co-rotating twin-screw extruder. Then, the nanomaterials were characterized, the viscosity of the nanocomposites produced by capillary rheometry was obtained and the fluidity index analysis was carried out. During the second stage and in order to improve the fluidity of the nanomaterials, an analysis was made on the influence maleonized linseed oil (MLO) has a lubricant on the thermal, rheological and morphological properties. In order to do so, the same techniques used during the first stage were used: DSC, Capillary Rheometry, MFI. Addionally, field emission electron microscopy (FESEM) was used to analyse the morphology of the composites, with cryogenized samples. Hereafter, morphological tests of the material were conducted by FESEM. Mechanical tests were also performed on injected samples. Moreover, the printed samples were analysed using filament previously obtained by means of a FILABOT EX2 FILAMENT EXTRUDER extruder. More samples were also printed on a Tumaker NX Pro Pellets 3D printer, which were tested for tensile, flexural and resilence. Finally, developing this PhD thesis increases the technological possibilities of nanocomposites in 3D printing applications. This is due to the encouraging results of materials with high chances of being used both in the industrial and surgical fields. / [ES] El objetivo de la presente tesis de doctoral es el estudio, desarrollo y caracterización de nano materiales con base polimérica biodegradable y biocompatible como el ¿acido poli láctico (PLA), cargados con nano tubos de carbono de pared múltiple (MWCNT's) y nano tubos de Halloysita (HNT's), para determinar las características térmicas, reológicas y mecánicas y sus aplicaciones en diferentes áreas de la fabricación aditiva. La adición de nano carga en la matriz polimérica rigidizo el material, por tal motivo para modificar su rigidez, se llevó a cabo el estudio de la incorporación de plastificante vegetal aceite de linaza maleonizado (MLO) en los nano compuestos, los cuales se obtuvieron por mezclado por extrusora de doble husillo co-rotante. En la primera etapa se realiza la mezcla de PLA con MWCNTs y HNTs, con contenidos de 0.5wt.%, 0.75wt.% y 1wt.% en peso, el cual se obtuvo mediante fusión en una extrusora de doble tornillo co-rotativa. Se caracterizaron los nano materiales, se obtuvo la viscosidad de los nano compuestos obtenidos en reometría capilar y se ejecutó también el análisis del Índice de fluidez Durante la segunda etapa y con el fin de mejorar la fluidez de lo nano materiales, se analizó la influencia del aceite de linaza maleinizado (MLO) como lubricante en las propiedades térmicas, reológicas y morfológicas, para lo cual se ocuparon las mismas técnicas utilizadas en la primera etapa DSC, Reometría Capilar, MFI, y adicionalmente para analizar la morfología de los compuestos se utilizó microscopia electrónica de emisión de campo (FESEM), con muestras criogenizadas. Se realizaron pruebas morfológicas del material realizadas por FESEM, y también se realizaron pruebas mecánicas con probetas inyectadas. Además se analizaron las probetas impresas partiendo de filamento previamente obtenido por medio de un extrusor FILABOT EX2 FILAMENT EXTRUDER. También se realizó la impresión de probetas en una impresora 3D Tumaker NX Pro Pellets, los cuales se los realizo ensayos de tracción, flexión y resiliencia. Con el desarrollo de esta tesis de doctorado, se aumentan las posibilidades tecnológicas de los nanocompuestos en aplicaciones de impresión 3D. Siendo resultados alentadores de materiales con altas posibilidades de ser utilizados tanto en el ámbito industrial como en el ámbito quirúrgico. / [CAT] L’objectiu de la present tesi de doctoral ´es l’estudi, desenvolupament i caracterització de nano materials amb base polimèrica biodegradable i biocompatible com l’àcid polilàctic (PLA), carregats amb nano tubs de carboni de paret múltiple (MWCNT s) i nano tubs de halloysita ( HNT s), per a determinar les característiques t`ermiques, reològiques i mecàniques i les seves aplicacions en diferents àrees de la fabricació additiva. L’addicio de nano càrrega en la matriu polimèrica elevar la rigidesa del material, per tal motiu i per modificar la seva rigidesa, es va dur a terme l’estudi de la incorporació de plastificant vegetal oli de llinosa maleonizat (MLO) en els nano compostos, els quals es van obtenir per barrejat per extrusora de doble cargol co-rotant. En la primera etapa es realitza la barreja de PLA amb MWCNTs i HNTs, amb continguts de 0.5wt. %, 0.75wt. % I 1wt. % en pes, el qual es va obtenir mitjan¸cant fusió en una extrusora de doble cargol co-rotativa. Es van caracteritzar els nano materials, es va obtenir la viscositat dels nano compostos obtinguts en reometria capil·lar i es va executar també l’anàlisi de l’´Index de fluïdesa Durant la segona etapa i per tal de millorar la fluïdesa del nano material, es va analitzar la influència de l’oli de llinosa maleinizat (MLO) com a lubricant en les propietats tèrmiques, reològiques i morfològiques. Per això, es van fer sevir les mateixes tècniques utilitzades en la primera etapa DSC, Reometria Capilar, MFI, i addicionalment per analitzar la morfologia dels compostos es va utilitzar microscòpia electrònica d’emissió de camp (FESEM), amb mostres criogenitzades. Es van realitzar proves morfològiques del material realitzades per FESEM, i també es van realitzar proves mecàniques amb provetes injectades. A més es van analitzar les provetes impreses partint de filament prèviament obtingut per mitjà d’un extrusor FILABOT EX2 filament extruder. També es va realitzar la impressió de provetes en una impressora 3D Tumaker NX Pro Pellets, els quals se’ls va realitzar assajos de tracció, flexió i resiliència. Amb el desenvolupament d’aquesta tesi doctoral, s’augmenten les possibilitats tecnològiques dels nanocompostos en aplicacions d’impressi´o 3D. Sent resultats encoratjadors de materials amb altes possibilitats de ser utilitzats tant en l’àmbit industrial com en l’àmbit quirúrgic. / Cobos Maldonado, CM. (2021). Caracterización de nano compuestos a base de nanotubos de carbono y fibras para aplicaciones en tecnologías aditivas (impresión 3D) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/176061

The introduction of 3D technology in the conservation of archaeological heritage has opened the gates for new researches. In the case of glass removed from the ground, their fragile state of conservation requires an extremely careful handle. That might cause its physical damage, so it should be minimized. This PhD thesis deals with the application of 3D technology in the different stages of the conservation and restoration of archeological glass objects. Alternative methods based on the substitution of the original object by its 3D model are offered instead of the traditional ones. The appearance of the glass will be required only at specific times in order to minimize its handle. The development of how to apply these techniques in a methodological way involves alternative procedures, those introduce new materials whose behavior we do not know. For this reason, a chapter has been produced to test them. In particular, we have studied the materials used in the reconstruction of missing areas which have been brought by the incorporation of 3D printed implants. In this way, it has been possible to determinate their rate of compatibility with archaeological glass conservation and restoration treatments. The proposed methodology has demonstrated that 3D technology is applicable in the field of conservation and restoration of archaeological glass. The initial problem of the 3D scanning of this material has been resolved. Furthermore, the handle rate of the objects during the reconstruction of the missing areas and in the creation of packaging has been reduced. The use of thermoplastic resins to build the gap filling has provided excellent results as the implants obtained show highly accuracy when reproducing the depth of objects decoration. Finally, concerned textures have been incorporated to virtual models by photogrammetry. Furthermore, a hypothetical recreation of the gap filling textures has been made too. These visualizations contribute to the complete reconstruction of the objects studied in 3D but without handling the originals in an excessive or unjustified way. As they are not specific from glass, the same process has been carried out on a different archaeological materials. In this way, the virtual reconstruction of an incomplete terracotta sculpture and the visualization of a paleontological skull had been made to support that. Textured models are brought through virtual and augmented reality showing the different stages of the reconstructive process to the potential audience, museum visitors and researchers. / La introducción de las tecnologías 3D en la conservación del patrimonio arqueológico ha permitido abrir nuevas vías de investigación. En el caso de los objetos de vidrio exhumados su frágil estado de conservación exige una manipulación extremadamente cuidadosa, que pone en riesgo su integridad física, por lo que ésta debe reducirse al máximo. La presente Tesis Doctoral muestra la aplicación de las tecnologías 3D en diferentes etapas de la conservación y restauración de objetos de vidrio arqueológico. Se ofrecen así métodos alternativos a los tradicionales basados en la sustitución del objeto original por su modelo 3D de forma que solo es necesaria su presencia en momentos puntuales para una mínima manipulación. Al desarrollar metodológicamente como aplicar estas técnicas se emplean procedimientos alternativos que introducen nuevos materiales cuyo comportamiento desconocemos. Por ello, se ha desarrollado un capítulo para la caracterización de estos nuevos materiales incorporados. En concreto, se han estudiado aquellos utilizados en la fase de reconstrucción del volumen perdido mediante la creación e incorporación de implantes impresos en 3D. De este modo, se ha podido determinar su grado de adecuación y compatibilidad en los tratamientos de conservación y restauración del vidrio arqueológico intervenido. La metodología propuesta ha demostrado que la tecnología 3D es aplicable en el campo de la conservación y restauración del vidrio arqueológico. Se ha resuelto la problemática inicial del escaneado en 3D de este material y se ha reducido la manipulación de los objetos durante las reconstrucciones volumétricas y en la creación de embalajes. La utilización de las resinas termoplásticas para elaborar los fragmentos faltantes ha proporcionado óptimos resultados obteniendo implantes de elevada precisión capaces de reproducir el detalle decorativo de estos objetos. Por último, en los modelos virtuales han sido incorporadas sus correspondientes texturas mediante fotogrametría llevando, también a cabo, la recreación hipotética de los faltantes de manera complementaria. Con ello se facilita la visualización y recuperación completa de los objetos estudiados en 3D sin manipular los originales de forma excesiva o no justificada. Estas visualizaciones no son específicas del vidrio y para dimensionar los resultados en su justa medida, este mismo proceso se ha llevado a cabo con material arqueológico de otra naturaleza permitiendo la reconstrucción virtual de una escultura incompleta de terracota y la visualización de un cráneo paleontológico. Se propone de esta manera como interaccionar, a través de la realidad aumentada, con los modelos texturizados y mostrar como acercar las diferentes fases del proceso reconstructivo a un público potencial, al visitante de exposiciones y a los estudiosos atraídos. / La introducció de les noves tecnologies 3D en la conservació del patrimoni arqueològic ha permès obrir noves vies d'investigació. En el cas dels objectes de vidre exhumats el seu fràgil estat de conservació exigeix una manipulació extremadament acurada, que posa en risc la seva integritat física, de manera que aquesta s'hauria de reduir al màxim. La present Tesi Doctoral mostra l'aplicació de les tecnologies 3D en diferents etapes de conservació i restauració d'objectes de vidre arqueològic. S¿ofereixen així mètodes alternatius als tradicionals basats en la substitució de l'objecte original pel seu model 3D de mena que només sigui necessària la seva presència en moments puntuals per una mínima manipulació. En desenvolupar metodològicament com aplicar aquestes tècniques s'empren procediments alternatius que introdueixen nous materials de comportament desconegut. Per tant, s¿ha desenvolupat un capítol per a la caracterització d'aquests nous materials incorporats. En concret, s'han estudiat aquells utilitzats en la fase de reconstrucció del volum perdut mitjançant la creació i incorporació d'implants impresos en 3D. D'aquesta manera, s'ha pogut determinar el seu grau d'adequació i compatibilitat en els tractaments de conservació i restauració del vidre arqueològic intervingut. La metodologia proposada ha demostrat que la tecnologia 3D és aplicable en el camp de la conservació i restauració del vidre arqueològic. S'ha resolt la problemàtica inicial de l'escanejat en 3D d'aquest material i s'ha reduït la manipulació dels objectes durant les reconstruccions volumètriques i en la creació d'embalatges. La utilització de les resines termoplàstiques per elaborar els fragments mancants ha proporcionat òptims resultats obtenint implants d'elevada precisió capaços de reproduir el detall decoratiu dels objectes. Finalment, en els models virtuals s'han incorporat les textures corresponents per mitjà de la fotogrametria, realitzant també, la recreació hipotètica dels mancants de manera complementària. Amb aquesta pràctica, s'ha facilitat la visualització i recuperació completa dels objectes estudiats en 3D sense manipular els originals de forma excessiva o no justificada. Aquestes visualitzacions no són específiques del vidre i per dimensionar els resultats en la seva justa mesura, aquest mateix procés s¿ha dut a terme amb material arqueològic d'una altra naturalesa, permetent la reconstrucció virtual d'una escultura incompleta de terracota i la visualització d'un crani paleontològic. Es proposa d'aquesta manera com interaccionar, a través de la realitat augmentada, amb els models amb textura i mostrar com acostar les diferents fases del procés constructiu a un públic potencial, al visitant d'exposicions i als estudiosos atrets. / Díaz Marín, MDC. (2017). Desarrollo metodológico para la aplicación de técnicas de adquisición e impresión 3D en conservación y restauración de vidrio arqueológico, y caracterización de materiales relacionados con la fase de reconstrucción [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90472

[ES] El desarrollo tecnológico, consecuencia de las revoluciones industriales, ha generado que constantemente en los procesos de manufactura se alteren y sustituyan las técnicas de producción, impactando, a su vez, la gestión de flujos de información, financieros y de materiales en las cadenas de suministro. La manufactura aditiva es considerada como una técnica de producción con alto potencial para impactar la configuración y gestión de las cadenas de suministro, dado que supone el aumento de la eficiencia y satisfacción de la demanda por medio de resultados personalizados, ajustados a las necesidades de los clientes, reduciendo tiempos y costos en el almacenamiento, transporte y empaque. Por estas razones, con la presente tesis doctoral se desarrolló un modelo matemático a través de la dinámica de sistemas que permitiera analizar el impacto en las cadenas de suministro que han apropiado el proceso de impresión 3d como uno de sus enfoques de producción. Se inició analizando el desarrollo de la manufactura aditiva (MA) a través del tiempo, para determinar las variables que describen los cambios, el estado de madurez y el nivel de penetración en los sectores económicos; para lograrlo, se realizaron revisiones de literatura y análisis bibliométrico. Posteriormente, se definió como unidad de análisis el sector salud, debido al grado de apropiación de la MA en los procesos de atención. Se realizó la caracterización del estado actual y la propuesta de escenarios que fueron analizados a partir del modelo que simulara el comportamiento de cada escenario. Para los escenarios aditivos se consideró el rol que desempeña el miembro de la cadena que implementa el proceso aditivo y cómo esto altera la estructura, los procesos de gestión y la relación entre los actores. Los resultados demuestran el alto potencial de impacto de la MA, desde los eslabones de producción hasta el acercamiento con el cliente, respecto a la literatura, está emergiendo la investigación respecto al desarrollo de granjas de impresión y estructuras atomizadas. Se describieron los procesos de gestión de la cadena y cómo el proceso aditivo permea en los roles, la dependencia y autonomía que tiene cada miembro; siendo las variables con mayor afectación los costos de producción y distribución, tiempos de espera, respuesta e intervenciones, así como los resultados satisfactorios. Se explica a través del contraste de tres escenarios, uno tradicional y dos aditivos la reducción de, al menos, el 50% del lead time de la cadena, 30% las cantidades de unidades de insumos y 20% la capacidad disponible. En contraste, todavía se evidencian grandes retos para una adecuada implementación, relacionados con el conocimiento, cobertura, poder de adquisición económica y el nivel de respuesta de la producción tradicional. Para futuras líneas de investigación, se señala la vinculación con las demás tecnologías de la industria 4.0, el análisis de cada uno de los procesos de gestión de la cadena y el desarrollo de modelos que permitan la selección de la estructura más apropiada para la inclusión de la MA a partir de simulación de escenarios aditivos, entre otros. / [CA] El desenvolupament tecnològic, conseqüència de les revolucions industrials, ha generat que constantment en els processos de manufactura s'alteren i substituïsquen les tècniques de producció, impactant, a la mateixa vegada, la gestió de fluxos d'informació, financers i de materials en les cadenes de subministrament. La manufactura additiva és considerada com una tècnica de producció amb alt potencial per a impactar la configuració i gestió de les cadenes de subministrament, atés que suposa l'augment de l'eficiència i satisfacció de la demanda per mitjà de resultats personalitzats ajustats a les necessitats dels clients, reduint temps i costos en l'emmagatzematge, transport i empaquetatge. Per aquestes raons, amb la present tesi doctoral es va desenvolupar un model matemàtic a través de dinàmica de sistemes que permetera analitzar l'impacte en les cadenes de subministrament que han apropiat el procés d'impressió 3d com un dels seus enfocaments de producció. Es va iniciar analitzant el desenvolupament de la manufactura additiva (MA) a través del temps per a determinar les variables que descriuen els canvis, l'estat de maduresa i el nivell de penetració en els sectors econòmics; per a aconseguir-ho, es van realitzar revisions de literatura i anàlisi bibliomètrica. Posteriorment, es va definir com a unitat d'anàlisi el sector salut a causa del grau d'apropiació de la MA en els processos d'atenció. Es va realitzar la caracterització de l'estat actual i la proposta d'escenaris que van ser analitzats a partir del model que simulés el comportament de cada escenari. Per als escenaris additius es va considerar el rol que exerceix el membre de la cadena que implementa el procés additiu i com això altera l'estructura, els processos de gestió i la relació entre els actors. Els resultats demostren l'alt potencial d'impacte de la MA, des de les baules de producció fins a l'acostament amb el client, respecte a la literatura està emergint la investigació respecte al desenvolupament de granges d'impressió i estructures atomitzades. Es van descriure els processos de gestió de la cadena i com el procés additiu permea en els rols, la dependència i autonomia que té cada membre; essent les variables amb major afectació els costos de producció i distribució, temps d'espera, resposta i intervencions, així com els resultats satisfactoris. S'explica a través del contrast de tres escenaris, un tradicional i dos additius la reducció de, almenys, el 50% del lead time de la cadena, 30% les quantitats d'unitats d'inputs i 20% la capacitat disponible. En contrast, encara s'evidencien grans reptes per a una adequada implementació, relacionats amb el coneixement, cobertura, poder d'adquisició econòmica i el nivell de resposta de la producció tradicional. Per a futures línies d'investigació s'assenyala la vinculació amb les altres tecnologies de la indústria 4.0, l'anàlisi de cadascun dels processos de gestió de la cadena i el desenvolupament de models que permeten la selecció de l'estructura més apropiada per a la inclusió de la MA a partir de simulació d'escenaris additius, entre altres. / [EN] The technological development, as a consequence of industrial revolutions, has generate that constantly in the manufacturing process, the production techniques has alter and replace, at the same time, it impacts the information flows, the financial flows and the materials flows in the supply chain. The additive manufacturing is considerate as a production technique with a high potential to impact the setting and the management of the demand through the custom results, adjust to the client needs, reducing times and costs of storage, transport and packing. For these reasons, with the present doctoral thesis a mathematic model has been developed through the dynamic of systems, that allowed to analyze the impact of the supply chains that has appropriate the 3d print process as one of its production approaches. The first step was to analyzed the additive manufacturing (AM) development through the time to determine the variables that describes the changes, the state of maturity and the permeation levels in the economic sector, to make it, it was made literature reviews and bibliometric analysis. Later, it was defined as an analysis unit the health care sector due to the appropriation of the AM in the attention process. A characterization of the actual state was made, and the scenario proposal were analyzed from the model that simulates the behavior on each scenario. For the additive scenario, it was considered the role that is performed the member of the chain that implements the additive process and how this alter the structure, the management process and the relation between the actors. The results, show a high potential on the impact of AM, from the production links to the approach with the client, about the literature, it is emerging the investigation of print farms development and atomized structures. The process of the chain management was described and how the additive process permeates the roles, the dependence and the autonomy that each member has; the variables with most affectation is, the production and distribution costs, the waiting times, response and interventions, also the satisfactory results. It is explaining through the contrast of three scenarios, one traditional and two additives, the reduction of, at least the 50% of the chain lead time, 30% the supplies quantity and 20% the available capacity. By contrast, it still evidences great challenges for a proper implementation, related with the knowledge, coverage, economic acquisition power and the response level of the traditional production. For future investigations, it is points out the bonding with the other technologies of the 4.0 industries, the analysis of each one of the management process of the chain and the model development, that allowed the selection of a proper structure for the inclusion of the AM from the simulation of additive scenarios, among others. / Núñez Rodríguez, J. (2021). Modelo para el análisis del impacto de la manufactura aditiva en la gestión de la cadena de suministro [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/180383

[ES] Actualmente se usan varios materiales poliméricos para aplicaciones médicas. Debido a la facilidad de poder fabricar formas complejas, que con otros métodos es difícil realizarlas, se usa cada vez con más frecuencia la manufactura aditiva (MA) con materiales poliméricos. El proceso de fabricación aditiva por extrusión de material (MEX), es el proceso de MA más utilizado debido al bajo coste de los equipos, la facilidad de acceso a los materiales (filamento de impresión 3D) y la relativamente baja complejidad de la técnica con respecto a otras tecnologías de procesamiento de polímeros. Estos materiales deben ser compatibles con el cuerpo humano y se requiere que las partes impresas en 3D sean resistentes a los procesos de esterilización, para evitar cualquier tipo de infección o contaminación. Los procesos de esterilización por calor húmedo (MH) y calor seco (DH) son los más usados en el campo de la medicina y son asequibles incluso en instalaciones de baja complejidad. Sin embargo, varios de estos materiales poliméricos, disminuyen sus propiedades mecánicas, térmicas y reológicas y/o cambian dimensionalmente al ser sometidos a los procesos de esterilización. Algunos materiales poliméricos biocompatibles usados para aplicaciones médicas que se encuentran disponibles a nivel comercial en forma de filamento 3D para MA, como el poli(ácido láctico) (PLA), presentan alta resistencia mecánica y rigidez. Sin embargo, su fragilidad impide su uso extendido y esta fragilidad puede ser incluso mayor después de someter a los materiales a procesos de esterilización. Para investigar los efectos de estos dos métodos de esterilización, se imprimieron por MEX algunos especímenes de ensayo con filamentos comerciales de baja temperatura de fusión como el polietileno tereftalato glicol reforzado con fibra de carbono (PETG-CF), poli (ácido láctico) (PLA), CPE , PLA Smartfill®, y un material compuesto elaborado a partir de PLA y reforzado con hidroxiapatita (PLA-HA). Asimismo, se imprimieron por MEX materiales comerciales de alto punto de fusión como el policarbonato (PC), nylon (PA) y polipropileno (PP). Para caracterizar los materiales antes y después de los procesos de esterilización se realizaron pruebas mecánicas, térmicas, termo-mecánicas y ópticas para determinar el efecto de los procesos de impresión sobre cada tipo de material y verificar si las propiedades finales cumplen los requisitos para aplicaciones médicas. Se utilizó la espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) para identificar los cambios químicos en los grupos funcionales de las muestras impresas y esterilizadas. Luego, se realizó un estudio morfológico por estereomicroscopio y microscopio electrónico de barrido (SEM) para estudiar los cambios de las muestras debido a los procesos de esterilización. Finalmente, en el caso del polipropileno se hizo la descripción del modelo reológico usando el modelo de Cross-WLF para inferir en las condiciones de procesamiento por MA. En general se encontró que los materiales como el nylon (PA), el polipropileno (PP) y el policarbonato (PC) pueden soportar los procesos de esterilización por calor, por lo que podrían emplearse para el desarrollo de materiales para prótesis y/u otras prestaciones médicas. Por su parte, el PETG reforzado con fibra de carbono, el CPE, el PLA, el PLA Smartfill® y el PLA reforzado con hidroxiapatita (PLA-HA) varían dimensionalmente después de los procesos de esterilización, afectando las propiedades mecánicas de las partes impresas. Por lo tanto, no se recomiendan para su aplicación en prótesis esterilizadas mediante los dos procesos de esterilización estudiados. Sin embargo, el PLA Smartfill® que es más fácil de procesar que los otros PLAs estudiados (PLA y PLA-HA) y que presenta menor contracción durante los procesos de esterilización, podría ser utilizado para aplicaciones que no permanecerán en el cuerpo humano y que requieren menores prestaciones mecánicas, como por ejemplo en guías de cirugía / [CA] Actualment s'usen diversos materials polimèrics per a aplicacions mèdiques,. A causa de la facilitat de poder fabricar formes complexes, que amb altres mètodes és difícil realitzar-les, s'usa cada vegada amb més freqüència la manufactura additiva (MA) amb materials polimèrics acceptats per a aplicacions mèdiques. El procés de fabricació additiva per extrusió de material (MEX), és el procés de MA més utilitzat a causa de el baix cost dels equips, la facilitat d'accés als materials (filament d'impressió 3D) i la relativament baixa complexitat de la tècnica respecte a altres tecnologies de processament de polímers com l'extrusió, emmotllament per injecció, etc. Aquests materials han de ser compatibles amb el cos humà i es requereix que les parts impreses en 3D siguin resistents als processos d'esterilització, per evitar qualsevol tipus d'infecció o contaminació, la qual cosa s'aconsegueix mitjançant el procés d'esterilització. Els processos d'esterilització per calor humida (MH) i calor seca (DH) són els més usats en el camp de la medicina i són assequibles fins i tot en instal·lacions de baixa complexitat (exemple: dispensaris, consultoris, etc.). No obstant això, diversos d'aquests materials polimèrics, disminueixen les seves propietats mecàniques, tèrmiques i reològiques i / o canvien dimensionalment a l'ésser sotmesos als processos d'esterilització. Alguns materials polimèrics biocompatibles usats per a aplicacions mèdiques que es troben disponible a nivell comercial en forma de filament 3D per MA, com el àcid polilàctic (PLA), presenten alta resistència mecànica i rigidesa. No obstant això, la seva fragilitat impedeix el seu ús estès i aquesta fragilitat pot ser fins i tot major després de sotmetre els materials a processos d'esterilització. Per a investigar els efectes d'estos dos mètodes d'esterilització, es van imprimir per MEX alguns espècimens d'assaig amb filaments comercials de baixa temperatura de fusió com el polietilé tereftalato glicol reforçat amb fibra de carboni (PETG-CF) , poli (àcid làctic) (PLA) , CPE , PLA Smartfill®, i un material compost elaborat a partir de PLA i reforçat amb hidroxiapatita (PLA-HA) . Així mateix, es van imprimir per MEX materials comercials d'alt punt de fusió com el policarbonat (PC) , niló (PA) i polipropileno (PP) . Per a caracteritzar els materials abans i després dels processos d'esterilització es van realitzar proves mecàniques, tèrmiques, termomecàniques i òptiques per a determinar l'efecte dels processos d'impressió sobre cada tipus de material i verificar si les propietats finals complixen els requisits per a aplicacions mèdiques. Es va utilitzar l'espectroscòpia infraroja per transformada de Fourier (FTIR) per a identificar els canvis químics en els grups funcionals de les mostres impreses i esterilitzades. Després, es va realitzar un estudi morfològic per estereomicroscopio i microscopi electrònic d'agranat (SEM) per a estudiar els canvis de les mostres degut als processos d'esterilització. Finalment, en el cas del polipropileno es va fer la descripció del model reológico usant el model de Cross-WLF per a inferir en les condicions de processament per MA. En general es va trobar que els materials com el niló (PA) , el polipropilens (PP) i el policarbonat (PC) poden suportar els processos d'esterilització per calor, per la qual cosa podrien emprar-se per al desenrotllament de materials per a pròtesi y/u altres prestacions mèdiques. Per la seua banda, el PETG reforçat amb fibra de carboni, el CPE, el PLA, el PLA Smartfill® i el PLA reforçat amb hidroxiapatita (PLA-HA) varien dimensionalment després dels processos d'esterilització, afectant les propietats mecàniques de les parts impreses. Per tant, no es recomanen per a la seua aplicació en pròtesi esterilitzades per mitjà dels dos processos d'esterilització estudiats. No obstant això, el PLA Smartfill® que és més fàcil de processar que els altres PLAs estudiats (PLA i PLA-HA) i que presenta menor contracció durant els process / [EN] Various polymeric materials are currently used for medical applications. Due to the ease of being able to manufacture complex shapes, which with other methods is difficult to perform, additive manufacturing (MA) with polymeric materials is increasingly used. The additive manufacturing process by material extrusion (MEX), is the most widely used MA process due to the low cost of the equipment, the ease of access to the materials (3D printing filament) and the relatively low complexity of the technique with respect to other polymer processing technologies. These materials must be compatible with the human body and require that the 3D printed parts be resistant to sterilization processes, to avoid any type of infection or contamination. Wet heat (MH) and dry heat (DH) sterilization processes are the most widely used in the medical field and are affordable even in low-complexity facilities. However, these polymeric materials decrease their mechanical, thermal and rheological properties and/or change dimensionally when subjected to sterilization processes. Some biocompatible polymeric materials used for medical applications that are commercially available in 3D filament form for MA, such as poly(lactic acid) (PLA), have high mechanical strength and rigidity. However, their fragility prevents their widespread use, and this fragility can be even greater after subjecting the materials to sterilization processes. To investigate the effects of these two sterilization methods, some test specimens with commercial low-temperature melting filaments such as carbon fiber reinforced polyethylene terephthalate glycol (PETG-CF), poly (lactic acid) (PLA), CPE, Smartfill PLA®, and a material were printed by MEX. compound made from PLA and reinforced with hydroxyapatite (PLA-HA). Commercial high melting point materials such as polycarbonate (PC), nylon (PA) and polypropylene (PP) were also printed by MEX. To characterize the materials before and after the sterilization processes, they performed mechanical, thermal, thermo-mechanical and optical tests to determine the effect of the printing processes on each type of material and verify if the final properties meet the requirements for medical applications. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) was used to identify chemical changes in the functional groups of printed and sterilized samples. Then, a morphological study was performed by stereomicroscope and scanning electron microscope (SEM) to study the changes of the samples due to sterilization processes. Finally, in the case of polypropylene, the description of the rheological model was made using the Cross-WLF model to infer in the processing conditions by MA. In general, it was found that materials such as nylon (PA),polypropylene (PP) and polycarbonate (PC) can withstand heat sterilization processes, so they could be used for the development of materials for prostheses and / or other medical benefits. Carbon fiber reinforced PETG, CPE, PLA, Smartfill PLA® and hydroxyapatite-reinforced PLA (PLA-HA) varied dimensionally after sterilization processes, affecting the mechanical properties of the printed parts. Therefore, they are not recommended for application in sterilized prostheses by the two sterilization processes studied. However, Smartfill PLA® which is easier to process than the other PLAs studied (PLA and PLA-HA) and which has less contraction during sterilization processes, could be used for applications that will not remain in the human body and that require lower mechanical performance, such as in surgery guides. In this way, the MA by MEX represents a simple and economical technique that can be implemented for the development of materials for custom-designed surgery guides and sterilizable by simple processes such as wet heat and dry heat, available in low complexity medical facilities. / Fuentes Fuentes, JM. (2022). Estudio y diseño de materiales de impresión 3d que soporten los sistemas de esterilización médicos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/180857

[ES] En los últimos años, la fabricación aditiva a través de la extrusión de materiales ha experimentado un desarrollo y adopción acelerados gracias a la amplia disponibilidad de máquinas y materiales de bajo costo. El tamaño de estas máquinas se ha reducido del tamaño del taller al tamaño del escritorio, lo que permite su uso en configuraciones de oficina o en el hogar. Este cambio ha permitido la adopción de la tecnología por la gama más amplia de usuarios que nunca, con o sin experiencia en diseño de ingeniería. Este nuevo paradigma ha creado el desafío de cómo habilitar que estos nuevos usuarios aprovechen las capacidades proporcionadas por esta tecnología. Esta tecnología permite la creación de geometrías complejas y productos personalizados con un coste inferior a los procesos de fabricación convencionales. Además, la gran cantidad de usuarios dispuestos a compartir sus diseños permite encontrar soluciones de diseño desde otros diseñadores. Sin embargo, la amplia gama de configuraciones de máquina, parámetros y materiales requiere brindar soporte para obtener resultados exitosos para cualquier combinación. Esta tesis aborda este desafío identificando las características de diseño y fabricación a considerar e investigando las consideraciones mecánicas y de pos procesamiento. Se propone y evalúa un nuevo marco de diseño que permite a los nuevos usuarios aprovechar las capacidades y considerar las limitaciones. Esta investigación encuentra que es posible crear un conjunto de herramientas de diseño que permita a los usuarios no capacitados diseñar productos utilizando la complejidad habilitada por la tecnología al tiempo que garantiza la funcionalidad y la capacidad de fabricación del producto. / [CA] En els últims anys, la fabricació additiva a través de l'extrusió de materials ha experimentat un desenvolupament i adopció accelerats gràcies a l'àmplia disponibilitat de màquines i materials de baix cost. La grandària d'aquestes màquines s'ha reduït de la grandària del taller a la grandària de l'escriptori, la qual cosa permet el seu ús en configuracions d'oficina o en a casa. Aquest canvi ha permés l'adopció de la tecnologia per la gamma més àmplia d'usuaris que mai, amb o sense experiència en disseny o enginyeria. Aquest nou paradigma ha creat el desafiament de com habilitar que aquests nous usuaris aprofiten les capacitats proporcionades per aquesta tecnologia. Aquesta tecnologia permet la creació de geometries complexes i productes personalitzats amb un cost inferior als processos de fabricació convencionals. A més, la gran quantitat d'usuaris disposats a compartir els seus dissenys permet trobar solucions de disseny des d'altres dissenyadors. No obstant això, l'àmplia gamma de configuracions de màquina, paràmetres i materials requereix brindar suport per a obtindre resultats reeixits per a qualsevol combinació. Aquesta tesi aborda aquest desafiament identificant les característiques de disseny i fabricació a considerar i investigant les consideracions mecàniques i de post processament. Es proposa i avalua un nou marc de disseny que permet als nous usuaris aprofitar les capacitats i considerar les limitacions. Aquesta investigació troba que és possible crear un conjunt d'eines de disseny que permeta als usuaris no capacitats dissenyar productes utilitzant la complexitat habilitada per la tecnologia al mateix temps que garanteix la funcionalitat i la capacitat de fabricació del producte. / [EN] In recent years, additive manufacturing through material extrusion has experienced accelerated development and adoption thanks to the wide availability of low-cost machines and materials. The size of these machines has been reduced from shop floor to desktop size, enabling their usage in office setups or at home. This change has allowed the adoption of the technology by the broadest range of users than ever, with or without an engineering design background. This new paradigm has created the challenge of how to enable these novel users to leverage the capabilities provided by this technology. This technology allows the creation of complex geometry and customised products with a cost lower than conventional manufacturing processes. Furthermore, the large number of users willing to share their designs allows finding design solutions from other designers. However, the wide range of machine configurations, parameters and materials requires providing support to obtain successful results under any combination. This thesis addresses this challenge by identifying the design and manufacturing characteristics to be considered and investigating the mechanical and post-processing considerations. A new design framework that enables new users to leverage the capabilities and consider the limitations is proposed and evaluated. This research finds that it is possible to create a design toolkit that enables untrained users to design products using the complexity enabled by the technology whilst ensuring the product's functionality and manufacturability. / Fernández Vicente, M. (2022). Analysis to Support Design for Additive Manufacturing with Desktop 3D Printing [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/185344

[ES] La neurociencia es un campo que abarca muchas especialidades. El objetivo de esta tesis es subsanar algunas carencias tecnológicas que existen en los métodos actuales de experimentación animal en neurociencia. En esta tesis, se presentan seis proyectos, que tendrán como objetivo mejorar el "Principio de las tres R", el cual fue enunciado por los biólogos ingleses W. M. S. Russell y R. L. Burch, durante la experimentación animal. El comportamiento es uno de los aspectos más importantes de la vida animal. Depende de los vínculos entre los animales, sus sistemas nerviosos y sus entornos. Para estudiar el comportamiento de los animales de laboratorio, se necesitan varias herramientas, pero una herramienta de seguimiento es esencial para llevar a cabo un estudio de comportamiento exhaustivo. Varias herramientas de seguimiento visual están actualmente disponibles. Sin embargo, todas tienen algunos inconvenientes. Por ejemplo, en una situación en la que un animal está dentro de una madriguera o cerca de otros animales, las cámaras de rastreo (tracking) no siempre pueden detectar la ubicación precisa o el movimiento del animal. Por esta razón, los entornos enriquecidos para intentar recrear el hábitat natural de los animales en experimentación no pueden utilizarse, ya que los datos recopilados son insuficientes/inexactos. Con la finalidad de mejorar los experimentos de tracking RFID Assisted Tracking Tile (RATT) es presentado en esta tesis. RATT es un sistema de seguimiento basado en tecnología de identificación pasiva de radiofrecuencia (RFID) y está compuesto por baldosas electrónicas con las que se puede construir una gran superficie, sobre la cual los animales pueden moverse libremente. Esto permite la identificación más precisa de los animales, así como el seguimiento de sus movimientos. Este sistema, que también se puede combinar con un sistema de seguimiento con cámaras, allana el camino para estudios completos de comportamiento en entornos enriquecidos. Dada la capacidad de rastrear animales y, por lo tanto, realizar experimentos de comportamiento exhaustivos, es posible observar cómo se comportan los sujetos desde un punto de vista externo. Sin embargo, si queremos comprender lo que sucede en el cerebro de estos sujetos, es necesario aplicar otras técnicas de análisis, por ejemplo, el estudio de señales dependientes del nivel de oxígeno en la sangre (BOLD, por sus siglas en inglés). Las señales BOLD se basan en las respuestas vasculares a la activación neuronal y se utilizan ampliamente en estudios de investigación clínicos y preclínicos. En entornos preclínicos, los animales suelen ser anestesiados. Sin embargo, los anestésicos causan cambios en la fisiología de los animales, p. Ej. hipotermia, y esto tiene el potencial de alterar las señales funcionales de MRI (fMRI). Para evitar la hipotermia en roedores anestesiados, se presenta TherMouseDuino. Este es un sistema de control automático de temperatura de código abierto, que reduce las fluctuaciones de la temperatura, lo que proporciona condiciones sólidas para realizar experimentos de resonancia magnética funcional. En los cursos de biología y neurociencia, la anatomía del cerebro se enseña generalmente utilizando imágenes de resonancia magnética (IRM) o secciones histológicas de diferentes planos. Estos muestran las áreas macroscópicas más importantes en el cerebro de un animal. Sin embargo, este método no es dinámico ni intuitivo. En esta tesis se presenta un cerebro de rata impreso en 3D con fines educativos. La manipulación manual de la estructura, facilitada por la ampliación de sus dimensiones, junto con la capacidad de desmontar el "cerebro" en algunas de sus partes principales, facilita la comprensión de la organización 3D del sistema nervioso. Este es un método alternativo y mejorado para enseñar a los estudiantes en general y a los biólogos, en particular, la anatomía del cerebro de rata. / [CA] La neurociència és un camp que abasta moltes especialitats. L'objectiu d'aquesta tesi és esmenar algunes manques tecnològiques que existeixen en els mètodes actuals d'experimentació animal en neurociència. En aquesta tesi, es presenten sis projectes, que tindran com a objectiu millorar el "Principi de les tres R", el qual va ser enunciat pels biòlegs anglesos W. M. S. Russell i R. L. Burch, durant l'experimentació animal. El comportament és un dels aspectes m'és importants de la vida animal. Depèn dels vincles entre els animals, els seus sistemes nerviosos i els seus entorns. Per estudiar el comportament dels animals de laboratori, es necessiten diverses eines, però` una eina de seguiment és essencial per a dur a terme un estudi de comportament exhaustiu. Diverses eines de seguiment visual estan actualment disponibles. No obstant això, totes tenen alguns inconvenients. Per exemple, en una situació en la qual un animal esta` dins d'un cau o prop d'altres animals, les cambres de rastreig (tracking) no sempre poden detectar la ubicació precisa o el moviment de l'animal. Per aquesta raó, els entorns enriquits per a intentar recrear l'hàbitat natural dels animals en experimentació no poden utilitzar-se, ja que les dades recopilades són insuficients/inexactes. Amb la finalitat de millorar els experiments de tracking/seguiment RFID Assisted Tracking Tile (RATT) és presentat en aquesta tesi. RATT es un sistema de seguiment basat en tecnologia d'identificació passiva de radiofreqüència (RFID) i esta` compost per rajoles electròniques amb les quals es pot construir una gran superfície, sobre la qual els animals poden moures lliurement. Això permet la identificació més precisa dels animals, així com el seguiment dels seus moviments. Aquest sistema, que també es pot combinar amb un sistema de seguiment amb cambres, aplana el camí per a estudis complets de comportament en entorns enriquits. Donada la capacitat de rastrejar animals i, per tant, realitzar experiments de comportament exhaustius, és possible observar com es comporten els subjectes des d'un punt de vista extern. No obstant això, si volem comprendre el que succeeix en el cervell d'aquests subjectes, és necessari aplicar altres tècniques d'anàlisis, per exemple, l'estudi de senyals dependents del nivell d'oxigen en la sang (BOLD, per les seues sigles en anglès). Els senyals BOLD es basen en les respostes vasculars a l'activació neuronal i s'utilitzen àmpliament en estudis d'investigació clínics i preclínics. En entorns preclínics, els animals solen ser anestesiats. No obstant això, els anestèsics causen canvis en la fisiologia de els animals, per exemple hipotèrmia, i això te el potencial d'alterar els senyals funcionals de MRI (fMRI). Per a evitar la hipotèrmia en rosegadors anestesiats, es presenta TherMouseDuino. Aquest és un sistema de control automàtic de temperatura de codi obert, que redueix les fluctuacions de la temperatura, la qual cosa proporciona condicions solides per a realitzar experiments de ressonància magnètica funcional. En els cursos de biologia i neurociència, l'anatomia del cervell s'ensenya generalment utilitzant imatges de ressonància magnètica (IRM) o seccions histològiques de diferents plans. Aquests mostren les àrees macroscòpiques més importants en el cervell de un animal. No obstant això, aquest mètode no és dinàmic ni intuïtiu. En aquesta tesi es presenta un cervell de rata imprès en 3D amb finalitats educatius. La manipulació manual de l'estructura, facilitada per l'ampliació de les seues dimensions, juntament amb la capacitat de desmuntar el "cervell" en algunes de les seues parts principals, facilita la comprensió de l'organització 3D del sistema nerviós. Aquest és un mètode alternatiu i millorat per a ensenyar a els estudiants en general i als biòlegs, en particular, l'anatomia del cervell de rata. / [EN] Neuroscience is a field that covers many specialties. The objective of this thesis is to correct some technological deficiencies that exist in current methods of animal experimentation in neuroscience. In this thesis, six projects are presented, which will aim to improve the "Principle of the three Rs" in animal experimentation enunciated by the English biologists W. M. S. Russell and R. L. Burch. In the present era of impressive progress in neuroscience, it is still not arguable that a complete understanding of the brain cannot be possible without a comparable understanding of animal behavior. In order to study the behavior of laboratory animals, various tools are needed, being a reliable tracking system one of the most important to follow large populations of individual subjects that interact in complex manners. Several visual tracking tools are currently available. However, they all have some drawbacks. For example, in a situation where an animal is inside a cave, or is in close proximity to other animals, tracking cameras cannot always detect the precise location or movement of the animal. For this reason, environments that have been enriched in order to attempt to recreate the natural habitat of the animals under experiment, cannot be used, as the data gathered is insufficient/inaccurate. In order to improve the current tracking systems , the RATT is presented. RATT is a tracking system based on passive RFID technology and it is composed of electronic tiles. Using several tiles, a large surface area, on which the animals can move freely, can be built. This enables the more accurate identification of the animals, as well as the tracking of their movements. This system, which can also be combined with a visual tracking system, paves the way for complete behavioral studies in enriched environments. Given the ability to track animals and thus conduct thorough behavioral experiments, it is possible to observe how the subjects behave from an external viewpoint. However, if we want to understand what is going on in the brains of these subjects, it is necessary to apply other analysis techniques, for example the study of BOLD signals. BOLD signals are based on vascular responses to neuronal activation and are used extensively in clinical and preclinical research studies. In preclinical settings, animals are usually anesthetized. However, anesthetics cause changes in the physiology of the animals, e.g. hypothermia, and this has the potential to disrupt fMRI signals. In order to avoid hypothermia in anesthetized rodents, TherMouseDuino is presented. This is an Open-Source automatic temperature control system, which reduces temperature fluctuations, thus providing robust conditions in which to perform fMRI experiments. In biology and neuroscience courses, brain anatomy is generally taught using MRI or histological sections of different planes. These show the most important macroscopic areas in an animals' brain. However, this method is neither dynamic nor intuitive. An anatomical 3D printed rat brain with educative purposes is presented in this thesis. Hand manipulation of the structure, facilitated by the scaling up of its dimensions, together with the ability to dismantle the "brain" into some of main its constituent parts, facilitates the understanding of the 3D organization of the nervous system. This is an alternative and improved method for teaching students in general and biologists, in particular, the rat brain anatomy. / This work was supported in part by the Spanish Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO) and FEDER funds under grants BFU2015-64380-C2-2-R (D.M.) and BFU2015-64380-C2-1-R, by EU Horizon 2020 Program 668863-SyBil-AA grant (S.C.). S.C. acknowledges financial support from the Spanish State Research Agency, through the “Severo Ochoa” Programme for Centres of Excellence in R&D (ref. SEV-2013-0317) and by a grant “Ayudas para la formación de personal investigador (FPI)” from the Vicerrectorado de Investigación, Innovación y Transferencia of the Universitat Politècnica de València. / Quiñones Colomer, DR. (2019). Developing preclinical devices for neuroscience research in the fields of animal tracking, fMRI acquisition, and 3D histology cutting [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/118795

[EN] There is no genuine creation without scarcity. Any creative outcome, like architecture itself or the architectural project, comes up as a reaction against a problem, a disturbance, an inbalance, therefore it is not trivial, and carries at its core, like nature itself, a short of rationality embodied in the shortage of means. It will be argued that architecture's poetic virtue, that is, the emergence of the architectural project, is in accepting as much scarcity as possible. / [ES] No hay creación genuina si no nace de la escasez. Todo acto creativo, como la arquitectura y el proyecto arquitectónico, surge como oposición o reacción frente a un problema, a una resistencia, a un desequilibrio, y por ello, no es gratuita y lleva en su génesis, como la propia naturaleza, una suerte de racionalidad implícita en la economía de medios. Se argumentará que la virtud de la arquitectura, siempre de la óptica de su poética, esto es, desde el proyecto arquitectónico, está precisamente en asumir la máxima escasez posible. / [CA] No hi ha creació genuïna si no naix de l'escassetat. Tot acte creatiu, com l'arquitectura i el projecte arquitectònic, sorgeix com a oposició o reacció enfront d'un problema, a una resistència, a un desequilibri, i per això, no és gratuïta i porta en la seva gènesi, com la pròpia naturalesa, una mena de racionalitat implícita en l'economia de mitjans. S'argumentarà que la virtut de l'arquitectura, sempre de l'òptica de la seva poètica, és a dir, des del projecte arquitectònic, està precisament en assumir la màxima escassetat possible. / Lillo Navarro, M. (2015). Sin Recursos: El paradigma de la escasez como principio creativo en el proyecto arquitectónico [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59226

Tesis por compendio / [ES] Las microalgas son organismos unicelulares fotosintéticos microscópicos que se encuentran en gran variedad de ambientes y son muy eficientes en la transformación de energía solar en biomasa. Los estudios realizados hasta el momento hacen referencia a posibles beneficios de la incorporación de microalgas en la dieta, por la mejora del sistema cardiovascular, las propiedades adelgazantes y energizantes, capacidad antioxidante, o la reducción del colesterol y los triglicéridos. La forma más habitual de consumir las microalgas es como suplemento dietético en forma de tabletas, cápsulas o polvo. La incorporación de biomasa de microalgas en productos tradicionales se ha enfrentado al reto de la aparición de colores verdes fuertes, así como su consistencia pulverulenta que puede afectar la textura y percepción del producto. Todos estos aspectos constituyen las principales áreas de mejora para conseguir un mayor grado de aceptación de productos con microalgas, y son la base del reto de este proyecto. El objetivo de la presente tesis doctoral fue el desarrollo de nuevos productos alimentarios incorporando las propiedades nutricionales de la biomasa de microalgas, incrementando o mejorando con ello, las propiedades nutricionales del alimento original. Para conseguir este objetivo se evaluaron a nivel fisicoquímico, reológico y textural, la incorporación de diferentes especies de microalgas (Arthrospira platensis (Spirulina), Chlorella vulgaris, Dunaliella salina y Nannochloropsis gaditana) en distintas matrices alimentarias (productos horneados, emulsiones y extrusionados). Por otra parte, se evaluó y caracterizó la incorporación de las microalgas utilizando diferentes tecnologías como la impresión 3D o la extrusión. Además de cómo afecta la incorporación de las microalgas a los productos obtenidos, se evaluaron los aspectos nutricionales de su incorporación, en cuanto al aporte de minerales y su biodisponibilidad. Las propiedades reológicas de las masas y emulsiones enriquecidas con microalgas (Spirulina, Chlorella y Dunaliella) indicaron que su comportamiento viscoelástico fue modificado y mejorado, mostrando características aptas para este tipo de productos. La adición de microalgas (Spirulina y Chlorella) a las masas utilizadas para la impresión 3D de galletas y snacks, permitió una mejor extrusión o impresión de éstas, obteniendo muestras impresas en 3D de forma cilíndrica, más precisas en cuanto a sus dimensiones con respecto a la estructura cilíndrica diseñada. Además, las muestras impresas presentaron mayor estabilidad y resistencia, antes y después del proceso de horneado comparadas con la muestra control. Para los productos horneados, tanto para las rosquilletas como los snacks impresos en 3D, la adición de microalgas (Spirulina y Chlorella) permitió mayor estabilidad en términos de textura. Ligeros cambios en los parámetros fisicoquímicos y de expansión se produjeron por la adición de Spirulina y Chlorella en los productos extrusionados. Además, los extrusionados enriquecidos con Nannochloropsis, mostraron parámetros similares a los de la muestra de control. Todos los productos presentaron colores luminosos y apariencias innovadoras y atractivas. En cuanto a los minerales, se observó un aumento de P, K, Ca, Na, Mg, Fe y Se con la adición de Spirulina y Chlorella, junto con el aumento de la concentración adicionada de microalgas. Siguiendo la normativa sobre etiquetado nutricional de los alimentos, el enriquecimiento con microalgas en rosquilletas se puede clasificar como un alimento "rico en hierro (Fe)". De igual forma, las rosquilletas y galletas enriquecidas con microalgas pueden considerarse un alimento "alto en selenio (Se)". Además, la incorporación de Spirulina y Chlorella en las formulaciones de galletas, permitió una mayor bioaccesibilidad del contenido de P, K, Ca, Mg, Fe, Zn y Se para la absorción en el cuerpo comparado con las muestras control. / [CAT] Les microalgues són organismes unicellulars fotosintètics microscòpics. Són molt eficients a l'hora de transformar l'energia solar en biomassa. Els estudis realitzats fins ara fan referència a possibles beneficis de la incorporació de microalgues en la dieta per produir una millora del sistema cardiovascular, per presentar propietats per aprimar i donar energia, per mostrar capacitat antioxidant o per afavorir una reducció del colesterol i els triglicèrids. La forma més habitual de consumir microalgues és com a suplement dietètic en forma de tauleta, càpsula o en pols. La incorporació de biomassa de microalgues en productes tradicionals s'ha afrontat al repte de l'aparició d'un color verd fosc i d'una consistència polsosa que pot afectar a la textura i, per tant, a la percepció del producte. Aquests aspectes constituïxen les principals àrees de millora per aconseguir un major grau d'acceptació de productes amb microalgues i són la base del repte d'aquest projecte. L'objectiu d'aquesta tesi doctoral és el desenvolupament de nous productes alimentaris que incorporen les propietats nutricionals de la biomassa de microalgues, de manera que s'incrementen o es milloren les propietats nutricionals de l'aliment original. Per aconseguir aquest objectiu s'avaluaren a escala fisicoquímica, reològica i de textura la incorporació de diferents espècies de microalgues (Arthrospira platensis (Spirulina), Chlorella vulgaris, Dunaliella salina i Nannochloropsis gaditana) en diferents matrius alimentàries (productes fornejats, emulsions i extrudits). D'altra banda, s'avaluà i caracteritzà la incorporació de les microalgues utilitzant diferents tecnologies com la impressió en 3D o l'extrusió. A banda de valorar com afecta la incorporació de microalgues als productes elaborats, s'avaluaren els aspectes nutricionals, pel que fa a l'aportació i biodisponibilitat de minerals. Les propietats reològiques de les masses i emulsions enriquides amb microalgues (Spirulina, Chlorella i Dunaliella) indicaren que el seu comportament viscoelàstic fou modificat i millorat, de tal manera que mostrà característiques aptes per aquest tipus de productes. L'addició de microalgues (Spirulina i Chlorella) en les masses utilitzades per a la impressió 3D de galetes i snacks permeté una millor impressió, ja que s'obtingueren mostres impreses de forma cilíndrica amb unes dimensions més precises respecte a l'estructura cilíndrica dissenyada. A més, les mostres impreses presentaren una major estabilitat i resistència abans i després del procés de fornejat en comparació amb la mostra control. Respecte als productes fornejats, l'addició de microalgues (Spirulina i Chlorella) a les rosquilletes i els snacks impresos en 3D permeté una major estabilitat en termes de textura. Lleugers canvis als paràmetres fisicoquímics i d'expansió es produïren per l'addició d'Spirulina i Chlorella en els productes extrudits. A més, els extrudits que foren enriquits amb Nannochloropsis mostraren paràmetres similars als de la mostra control. Tots els productes presentaren colors lluminosos i aparences innovadores i atractives. Pel que fa als minerals, s'observà un augment de P, K, Ca, Na, Mg, Fe i Se quan s'afegí Spirulina i Chlorella, directament relacionat amb l'augment de la concentració de microalgues. Seguint la normativa sobre etiquetatge nutricional dels aliments, l'enriquiment amb microalgues en rosquilletes ens permet classificar-les com a aliment "ric en ferro (Fe)". De la mateixa manera, les rosquilletes i galetes enriquides amb microalgues poden considerar-se un aliment "alt en seleni (Se)". A més a més, la incorporació de Spirulina i Chlorella en les formulacions de galetes, permeté una major bioaccessibiltat del contingut de P, K, Ca, Mg, Fe, Zn i Se comparat amb les mostres control. / [EN] Microalgae are microscopic unicellular and photosynthetic organisms that can be found in a wide variety of environments. These microorganisms are very efficient when transforming solar energy into biomass, due to their cellular structure, which is completely submerged in an aqueous medium, forming an adequate surface for the exchange of nutrients and gases. Microalgae compounds are now known to exhibit cardioprotective, immunomodulatory, anti-proliferative, anti-inflammatory, cognitive, neurobehavioral and antimicrobial properties, amongst others. Researchers have shown possible benefits of the incorporation of microalgae in the diet so far. The most common way to consume microalgae is as a dietary supplement in the form of tablets, capsules or powder. The incorporation of microalgae biomass in traditional products has faced the challenge of the appearance of strong green colours, as well as its powdery consistency that can affect the texture and perception of the product. All these aspects constitute the main areas for improvement the development of microalgae-based products, and they are the challenges faced of this project. The main objective of this PhD Thesis was the development of novel food products incorporating the nutritional properties of microalgae biomass, thereby increasing or improving the nutritional properties of the original food matrix. To achieve this goal, the effect of the addition of different species of microalgae (Arthrospira platensis (Spirulina), Chlorella vulgaris, Dunaliella salina and Nannochloropsis gaditana) on the physicochemical, rheological and textural properties of different food matrices (baked products, emulsions and extrudates) was evaluated. Furthermore, the effect of the incorporation of microalgae using different technologies such as 3D printing or extrusion to obtain food products was studied. In addition, how the incorporation of microalgae affects the nutritional aspects of the food products in terms of the contribution of minerals and their bioavailability was also evaluated. The rheological properties of doughs, batters and emulsions enriched with microalgae (Spirulina, Chlorella and Dunaliella) indicated that their viscoelastic behaviour was modified and improved, showing characteristics suitable for this type of products. The addition of microalgae (Spirulina and Chlorella) to the doughs and batters used for the 3D printing of cookies and snacks, allowed a better extrusion or printing behaviour. This allowed obtaining cylindrical 3D printed samples, more precise in terms of their dimensions with respect to the designed cylindrical structure. In addition, the 3D microalgae-printed sample structures presented greater stability and resistance, before and after the baking process compared to the control sample. For baked products, both for breadsticks and 3D printed snacks, the addition of microalgae (Spirulina and Chlorella) allowed greater stability in terms of texture. Slight changes in the physicochemical and expansion parameters were produced by the addition of Spirulina and Chlorella in the extruded products. In addition, the extrudates enriched with Nannochloropsis, showed similar parameters to those of the control sample. Microalgae-enriched obtained products showed bright colours with appealing appearances. Regarding minerals, an increase in P, K, Ca, Na, Mg, Fe and Se was observed with the addition of Spirulina and Chlorella, along the increase of concentration of microalgae addition. Following the regulations on nutrition labelling for food stuffs, breadstick enrichment with microalgae are a food "high in iron (Fe)" In the same way, breadsticks and cookies enriched with microalgae can be considered a "high in selenium (Se)" food. Going a step further, Spirulina and Chlorella vulgaris incorporation in cookie formulations allowed for greater bioaccessibility of P, K, Ca, Mg, Fe, Zn, and Se content for absorption in the body than control cookies. / Uribe Wandurraga, ZN. (2020). Microalgae as novel ingredients for the formulation of food products [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/158743 / Compendio

[ES] La fabricación aditiva, también llamada impresión 3D, ha tenido un gran impacto en la industria. La capacidad de fabricar modelos complejos y personalizados a bajo coste se adapta muy bien para algunas aplicaciones, sustituyendo procesos de fabricación tradicional y ofreciendo nuevas oportunidades. En medicina, la fabricación personalizada de modelos complejos ha encontrado muchas aplicaciones, desde réplicas de patologías para la educación hasta implantes hechos a medida y remplazo de órganos. De todas las posibilidades de esta tecnología en medicina, la fabricación de modelos anatómicos a partir de imágenes médicas ofrece un excelente balance entre facilidad de implementación y beneficio, esto la hace una aplicación perfecta para ser usada ampliamente en los hospitales. La fabricación aditiva de modelos anatómicos es un campo que ha suscitado considerable entusiasmo en los últimos años. La comunidad médica ve esta herramienta como el siguiente paso generacional en la visualización clínica, ofreciendo grandes beneficios para los pacientes y el sistema de salud. Debido al gran interés, hay muchos investigadores que han evaluado el impacto de esta tecnología en la práctica médica, midiendo los beneficios médicos que puedan tener estos modelos anatómicos. En general, los resultados muestran que hay reducción de tiempo de quirófano, menor morbilidad y mortalidad al igual que menor estrés y denuncias por parte de pacientes. A pesar de estos resultados prometedores, no hay muchos estudios realizados sobre cuál debe ser el proceso para garantizar la reproducibilidad y seguridad de estos modelos, un tema que es de gran importancia para poder cumplir con las regulaciones actuales, que exigen protocolos de fabricación y sistemas de calidad para este proceso. Debemos observar que, aunque el proceso para obtener modelos anatómicos es más fácil que otras aplicaciones de esta tecnología, no es un proceso trivial. Es un trabajo complejo con múltiples pasos que Involucra a varios especialistas para su correcta realización. Actualmente el hospital es el entorno ideal para poder fabricar estos modelos, permite un mayor control del proceso, facilita la colaboración multidisciplinar necesaria y reduce considerablemente los requisitos legales que rigen los dispositivos médicos. El objetivo de esta investigación es desarrollar un protocolo detallado y optimizado que cumpla con los requisitos técnicos, médicos y legales para poder implementar esta tecnología emergente de forma segura y eficiente en centros de salud. Para alcanzar este objetivo, las metodologías observadas fueron la revisión por literatura, la investigación doctrinal legal y la investigación acción empleada en los diferentes casos estudiados. Los casos se han elegido buscando la mayor diversidad posible bajo el criterio de conveniencia en el horizonte temporal contemplado, dada la diversidad compleja del estudio realizado. Gracias a la colaboración con varias instituciones médicas y de educación, este protocolo se pudo implementar en diversos contextos, mejorándolo progresivamente al ponerlo a prueba con casos reales, mediante el trabajo continuo con los expertos. El resultado es un protocolo que incluye varios años de experiencia y que ha sido aplicado en un amplio rango de especialidades. Este protocolo es relativamente sencillo de seguir y cumple con los principales requisitos para ser implementado en hospitales. / [CA] La fabricació additiva, també anomenada impressió 3D, ha tingut un gran impacte en la indústria. La capacitat de fabricar models complexos i personalitzats a baix cost s' adapta molt bé per a algunes aplicacions, substituint processos de fabricació tradicional i oferint noves oportunitats. En medicina, la fabricació personalitzada de models complexos ha trobat moltes aplicacions, des de rèpliques de patologies per a l'educació fins a implants fets a mida i òrgans. De totes les possibilitats d'aquesta tecnologia en medicina, la fabricació de models anatòmics a partir d'imatges mèdiques ofereix un excel·lent balanç entre facilitat d'implementació i benefici, això la fa una aplicació perfecta per ser usada àmpliament als hospitals. La fabricació additiva de models anatòmics és un camp que ha suscitat considerable entusiasme en els últims anys. La comunitat mèdica veu aquesta eina com el següent pas generacional en la visualització clínica, oferint grans beneficis per als pacients i el sistema de salut. A causa del gran interès, hi ha molts investigadors que han avaluat l'impacte d'aquesta tecnologia en la pràctica mèdica, mesurant els beneficis mèdics que puguen tenir aquests models anatòmics. En general, els resultats mostren que hi ha reducció de temps de quiròfan, menor morbiditat i mortalitat igual que menor estrès i denúncies per part de pacients. Malgrat aquests resultats prometedors, no hi ha molts estudis realitzats sobre quin ha de ser el procés per garantir la reproduïbilitat i seguretat d' aquests models, un tema que és de gran importància per poder complir amb les regulacions actuals, que exigeixen protocols de fabricació i sistemes de qualitat per a aquest procés. Hem d'observar que, tot i que el procés per obtenir models anatòmics és més fàcil que altres aplicacions d'aquesta tecnologia, no és un procés trivial. És un treball complex amb múltiples passos que Involucra diversos especialistes per a la seva correcta realització. Actualment l'hospital és l'entorn ideal per poder fabricar aquests models, permet un major control del procés, facilita la col·laboració multidisciplinària necessària i redueix considerablement els requisits legals que regeixen els dispositius mèdics. L'objectiu d'aquesta investigació és desenvolupar un protocol detallat i optimitzat que compleix amb els requisits tècnics, mèdics i legals per poder implementar aquesta tecnologia emergent de forma segura i eficient en centres de salut. Per assolir aquest objectiu, les metodologies observades van ser la revisió per literatura, la investigació doctrinal legal i la investigació acció emprada en els diferents casos estudiats. Els casos s' han triat buscant la major diversitat possible sota el criteri de conveniència en l' horitzó temporal contemplat, atesa la diversitat complexa de l' estudi realitzat. Gràcies a la col·laboració amb diverses institucions mèdiques i d'educació, aquest protocol es va poder implementar en diversos contextos, millorant-lo progressivament en posar-lo a prova amb casos reals, mitjançant el treball continu amb els experts. El resultat és un protocol que inclou diversos anys d' experiència i que ha estat aplicat en un ampli rang d' especialitats. Aquest protocol és relativament senzill de seguir i compleix amb els principals requisits per ser implementat en hospitals. / [EN] Additive manufacturing, also called 3D printing, has had a huge impact on the industry. The ability to manufacture complex and customized models at a low cost is well suited for some applications, replacing traditional manufacturing processes and offering new opportunities. In medicine, the custom manufacture of complex models has found many applications, from replicas of pathologies for education to custom-made implants and organ replacement. Of all the possibilities of this technology in medicine, the manufacture of anatomical models from medical images offers an excellent balance between ease of implementation and benefit, this makes it a perfect application to be widely used in hospitals. Additive manufacturing of anatomical models is a field that has attracted considerable enthusiasm in recent years. The medical community sees this tool as the next generational step in clinical visualization, offering great benefits for patients and the healthcare system. Due to the great interest, there are many researchers who have evaluated the impact of this technology on medical practice, measuring the medical benefits that these anatomical models may have. In general, the results show that there is a reduction in operating room time, lower morbidity and mortality as well as less stress and complaints from patients. Despite these promising results, there are not many studies conducted on what the process should be to guarantee the reproducibility and safety of these models, an issue that is of great importance to be able to comply with current regulations, which require manufacturing protocols and quality systems for this process. We should note that although the process for obtaining anatomical models is easier than other applications of this technology, it is not a trivial process. It is a complex work with multiple steps that involves several specialists for its correct realization. Currently the hospital is the ideal environment to be able to manufacture these models, it allows greater control of the process, facilitates the necessary multidisciplinary collaboration, and considerably reduces the legal requirements that govern medical devices. The objective of this research is to develop a detailed and optimized protocol that meets the technical, medical, and legal requirements to implement this technology in hospitals. To achieve this objective, the methodologies observed consisted of literature review, legal doctrinal research and action research used in the multiple cases studied. The cases have been selected seeking the greatest possible diversity under the criterion of convenience in the time horizon contemplated, given the complex diversity of the study carried out. Thanks to the collaboration with several medical and educational institutions, this protocol could be implemented in various contexts, progressively improving it by testing it with real cases, through continuous work with experts. The result is a protocol that includes several years of experience and has been applied in a wide range of specialties. It is relatively simple to follow and complies with most requirements to be implemented in hospitals. / De Rossi Estrada, M. (2022). Investigación para el desarrollo de un protocolo para fabricación aditiva de modelos anatómicos en centros de salud [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/183303