La presente tesis doctoral titulada ¿Supramolecular and heterosupramolecular chemistry in controlled release and molecular recognition processes¿ está centrada en los dos aspectos principales de la química supramolecular que han experimentado un gran auge en los últimos años: el reconocimiento molecular y los procesos de liberación controlada. En particular la primera parte de la tesis se focaliza en el diseño y síntesis de moléculas orgánicas que pueden ser empleados cómo sensores para especies aniónicas y neutras. El paradigma seleccionado para los procesos de reconocimiento molecular fue la aproximación del dosimetro químico. Esta aproximación presenta ventajas con respecto a los otros dos métodos de determinación de aniones (desplazamiento y unidad coordinanteunidad indicadora), cómo, por ejemplo, la posibilidad de determinar los analitos en disolución acuosa. Así se sintetizaron dos sensores selectivos, uno para el anión fluoruro (F-) y el otro para glutatión (GSH). El sensor selectivo para la determinación de F- está basado en un colorante azoico funcionalizado, en su ¿OH fenólico, cómo silileter. Esta molécula presenta una banda de absroción muy intensa centrada a 350 nm que, después de la adición de F- , sufre un efecto hipocrómico significativo y un desplazamiento batocromico ligero (de ca. 10 nm), mientras aparece una nueva banda a 470 nm, determinando un cambio de incoloro a amarillorojo. Para obtener un sensor selectivo para GSH se sintetizó una sonda químico basado en una sal de 2,6-difenilpirilio. Sucesivamente se preparó una disolución de este compuesto en agua/CTAB, que se caracterizaba por un intenso color azul. En este caso, la adición de GSH produce una disminución significativa de la banda del visible, acompañada por la consecuente decoloración. Además la adicón de GSH induce la aparición de Resumen vi una intensa banda de emisión centrada a 485 nm (después de la irradiación a 350 nm). La segunda parte de esta tesis doctoral se basa en el diseño y síntesis de nuevos sistemas híbridos orgánicos-inorgánicos para procesos de liberación controlada en ambiente celular. Estos materiales híbridos se componen en general, de dos unidades: una matriz inorgánica mesoporosa de base silícea, capaz de almacenar moléculas orgánicas (colorantes, farmacos...) y un compuesto orgánico anclado covalentemente a la superficie externa del soporte inorgánico mesoporoso, que actúa cómo puerta molecular. La aplicación de un estímulo externo puede modificar la conformación de la puerta molecular permitiendo o bien impidiendo la difusión de la carga almacenada en los mesoporos hacía el exterior (disolución o citoplasma). El primer sistema sintetizado y estudiado se compone de una matriz inorgánica mesoporosa (MCM-41), cargada con el colorante Ru(bipy)3 2+ y funcionalizada en la superficie con un oligoetilen glicol mediante un grupo ester. La adición de la enzima esterasa determinaba la hidrólisis del grupo ester y la consecuente reducción del tamaño de la puerta molecular, acompañada por la liberación del colorante previamente cargado. Otro sistema de liberación preparado consiste en el uso de la misma matriz MCM-41 nanoscópica y el mismo colorante Ru(bipy)3 2+, pero se funcionalizó la superficie con una puerta molecular fotolabil. La irradiación en el maximo de absorción de la puerta molecular inducía la fotodegradación de la misma y la consecuente liberación del colorante. Un tercer ejemplo de sistema de liberación consiste en una puerta molecular caracterizada por la presencia de dos grupos funcionales hidrolizables con enzimas diferentes: grupos urea y amida. vii El material final, caracterizado por la presencia del mismo esqueleto inorgánico, y cargado con Ru(bipy)3 2+, era capaz de liberar selectivamente cantidades distintas de colorante, dependiendo del enzima empleado. Así se podían conseguir dos tipos de perfiles de liberación: uno muy rápido y poco intenso y otro más lento pero mucho mas intenso. Finalmente se sintetizó un material híbrido siempre basado en la misma matriz de MCM- 41, cargado con rodamina-B y funcionalizado en la superficie con galactooligosacáridos. Con este material se podía conseguir una liberación controlada del colorante selectivamente en células senescentes, debido a que estas sobreexpresan el enzima ß-galactosidasa que es capaz de hidrolizar los galactooligosacáridos. / Agostini, A. (2013). Supramolecular and heterosupramolecar chemistry in controlled release and molecular recognition processes [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/29397 / TESIS

La presente tesis doctoral, que lleva por título “Diseño de nuevos nanomateriales híbridos con puertas moleculares como nanodispositivos para aplicaciones terapéuticas” está centrada en el desarrollo de nuevos materiales funcionales híbridos orgánico-inorgánicos para aplicaciones de liberación controlada. Los dos capítulos de la presente tesis en los que se describen los resultados obtenidos (el segundo y el tercer capítulos) están directamente relacionados con el uso de las nanopartículas mesoporosas de sílice como matriz inorgánica en el desarrollo de nuevos materiales híbridos orgánico-inorgánicos para aplicaciones en liberación controlada. Aun así, los resultados se han dividido en dos capítulos, dependiendo del estímulo aplicado para la liberación de la molécula encapsulada. En uno de los capítulos, los diferentes materiales desarrollados se basan en nanodispositivos controlados enzimáticamente, mientras que en el otro capítulo es un cambio de pH o de fuerza electroestática (en los dos casos debido a la presencia de un microorganismo patógeno) el que causa la consecuente liberación de la carga. En el caso de los nanodispositivos controlados enzimáticamente, los cuales se describen en el Capítulo 2, se desarrollaron tres sólidos diferentes. El primer ejemplo se basó en el diseño, síntesis y caracterización de nanopartículas mesoporosas de sílice recubiertas con sales de azopiridinio, que se hidrolizan en presencia de esterasas y reductasas, las cuales se encuentran en la microflora del colon. Estas sales, que contienen un enlace azoico, se seleccionaron para una posible liberación selectiva en el colon. Los estudios de viabilidad celular e internalización se llevaron a cabo con células HeLa, así como los estudios de liberación del agente quimioterapéutico camptotecina. Un segundo ejemplo se centró en el diseño, síntesis, caracterización y aplicaciones de un nuevo nanodispositivo que responde a la presencia de proteasas para liberación controlada, empleando nanopartículas de sílice cubiertas con el polímero -poli-L-lisina. En este caso, se pretendía evaluar dos mecanismos diferentes de anclaje del polímero y los dos dieron resultados positivos, aunque presentaron diferentes perfiles de liberación en cada caso. También se realizaron estudios de viabilidad e internalización celular con este nuevo nanodispositivo, así como la liberación de camptotecina en células HeLa. Finalmente, el último nanodispositivo que responde a la acción de un enzima; incluye el diseño y aplicación de un “scaffold” 3D inteligente con puertas moleculares, el cual consiste en la combinación de nanopartículas mesoporosas de sílice con puertas y biomateriales porosos clásicos. En este caso, las nanopartículas mesoporosas de sílice se cubrieron con poliaminas y ATP. Estas nanopartículas se incorporaron durante la síntesis de un “scaffold” de gelatina, el cual se preparó mediante técnicas de prototipado rápido (RP). En presencia de fosfatasa ácida se induce la liberación del colorante encapsulado en los poros de las nanopartículas. La fosfatasa ácida se seleccionó como estímulo activador de este material diseñado, ya que es un enzima cuya concentración se emplea para evaluar la actividad de los osteoclastos en procesos de remodelación ósea y como marcador en metástasis de huesos. Estas propiedades abren posibilidades de uso de esta combinación en el diseño de materiales funcionales para la preparación de numerosos “scaffolds” avanzados con puertas moleculares, que puedan ayudar en aplicaciones de medicina regenerativa y terapias de cáncer de huesos. Con respecto al otro tipo de nanodispositivos, que se muestra en el Capítulo 3, se ha evaluado el posible uso de las nanopartículas mesoporosas de sílice con puertas moleculares como posibles vehículos para la liberación controlada de fármacos cuando un microorganismo patógeno está presente. En este caso, el diseño y desarrollo de nuevos materiales híbridos orgánico-inorgánicos se ha basado en el uso de nanopartículas mesoporosas de sílice como matriz inorgánica, cubiertas con entidades moleculares orgánicas que podrían responder a un cambio en el pH del ambiente o a un cambio en la fuerza electroestática, debido a la presencia de un microorganismo patógeno, tales como hongos o bacterias. Uno de estos nanodispositivos desarrollados demuestra las aplicaciones y propiedades antifúngicas de un soporte cargado con tebuconazol y cubierto con moléculas que actúan de puerta molecular dirigida mediante un cambio de pH. El otro material presenta aplicaciones antibacterianas contra bacterias gram-positivas y gram-negativas, ya que se utiliza un nanodispositivo cargado con vancomicina y funcionalizado con -poli-L-lisina. En los dos casos, se ha demostrado que el uso de la nanoformulación puede mejorar la efectividad del fármaco encapsulado, mejorando y ampliando el espectro de acción del mismo, lo cual abre un gran abanico de posibilidades en aplicaciones de estos nanodispositivos en el tratamiento de infecciones. En resumen, se puede concluir que en la presente tesis se han desarrollado nuevos sólidos híbridos orgánico-inorgánicos, así como se han descrito las aplicaciones de estos nanodisposotivos como sistemas de liberación controlada. Los resultados obtenidos podrían ser útiles en futuros diseños de materiales híbridos avanzados en biotecnología, biomedicina y, concretamente, en aplicaciones terapéuticas (como terapias contra el cáncer, tratamiento de infecciones, medicina regenerativa, etc.) / Mas Font, N. (2014). Design of new hybrid nanomaterials with molecular gates as nanodevices for therapeutic applications [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/48491 / TESIS

The present PhD thesis entitled “Design, Synthesis and Evaluation of Chromofluorogenic Probes for Contaminating Species” is focused on the development of new chromo-fluorogenic sensors based on the principles of molecular recognition. The first part of this thesis is focused on the design and synthesis of suitable organic compounds as sensors for metal cations. The selected sensing paradigm was the binding site-signalling subunit approach. The synthetized receptors employs a chromophore (fluorescein or BODIPY) skeleton as signalling subunit and it is functionalized with aminoethoxy moieties as binging site; the metal coordination reduces the electron-donating ability of the nitrogen atom conjugated to the chromophore resulting in optical changes noticeable to the naked-eye. The sensing behavior is highly selective to trivalent cations (Fe3+, Al3+ and Cr3+) with remarkable limits of detection. The receptors based on BODIPYdyes retain the sensing abilities in mixed aqueous solutions. The remaining chapters of the thesis are centered in the detection and removal of nerve agents surrogates. The design, synthesis, characterization and application of new BODIPY chemosensors were studied. These chemosensors were designed containing different reactive sites in order to avoid interferences produced by acids or hydrolysis products, and also be able to distinguish between the different G-nerve agent mimics (DCNP and DFP). The BODIPY-probes allows screening of nerve agent surrogates with remarkable limits of detection and optical changes noticeable to the naked-eye. The sensing abilities are retained in solid support, allowing practical application in real-time monitoring by simple colorimetric tests. The displacement assay approach has been used to develop a selective sensor for V-nerve agent surrogates versus G-type. For this purpose, two Eu3+ and Au3+ BODIPY-complexes were prepared. In this case, V-surrogate is capable of coordinate the metallic center, releasing the BODIPY ligand. This causes a change in the optical properties visible to the naked-eye. Finally, the use of supramolecular-based organocatalyst for destruction of OP nerve agent surrogates was studied. Hydrolysis studies were performed in presence of 1,3-diindolylureas and thioureas, amines, aminoalcohol and glycols. Addition of catalyst enhances the electrophilic character of the P atom, and the final nucleophilic attack of water that results in the formation of the corresponding less toxic organophosphate derivatives, thus higher hydrolysis rates are obtained. / Barba Bon, A. (2014). Design, Synthesis and Evaluation of Chromo-fluorogenic Probes for Contaminating Species [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/48521 / TESIS

[ES] La fabricación de nanopartículas con tamaños por debajo de los 100 nm ha permitido el desarrollo de innovadores nanodispositivos capaces de interactuar de forma directa con sistemas vivos a nivel celular y molecular, convirtiéndose en una parte fundamental dentro del campo de la nanomedicina. Uno de los principales retos a los que se enfrenta la ingeniería de nanopartículas es el desarrollo de nanodispositivos con propiedades físico-químicas bien definidas, ya que de ellas depende el comportamiento y biodistribución de dichos sistemas una vez introducidos en el organismo. No menos importante es el desarrollo de protocolos de síntesis reproducibles y optimizados, indispensables para la fabricación y escalado de nanodispositivos que puedan ser trasladados a futuras aplicaciones biomédicas. El principal objetivo de este proyecto de doctorado es el estudio y fabricación de nanopartículas magnéticas mesoporosas de sílice con estructura "core-shell" para su aplicación como agentes teranósticos en el campo de la nanomedicina. En este estudio se analiza en profundidad la síntesis y caracterización de dichos nanomateriales con el objetivo de producir nanopartículas con unas propiedades físico-químicas bien definidas de forma controlada y reproducible. La obtención de dichas nanopartículas supondría un gran avance de cara al desarrollo de nanodispositivos más complejos y sofisticados. El contenido de la tesis se ha estructurado en distintos capítulos que se detallan brevemente a continuación: ¿El capítulo 1 es una introducción a la nanomedicina, destacando el papel fundamental que tienen las nanopartículas en el desarrollo de nuevas aplicaciones biomédicas. A continuación se presentan las nanopartículas de sílice mesoporosa, mostrando la gran versatilidad de dichos nanomateriales para el desarrollo de dispositivos teranósticos así como sistemas para la liberación controlada de fármacos. Por último, se destaca la importancia de fabricar nanodispositivos con unas propiedades físico-químicas bien definidas como requisito indispensable para la traslación de los resultados experimentales hacia el campo clínico. ¿El capítulo 2 incluye los objetivos principales de la tesis. ¿El capítulo 3 se centra en la síntesis y caracterización de nanopartículas superparamagnéticas de óxido de hierro (USPIONs), siendo estas utilizadas en capítulos posteriores para la síntesis de las nanopartículas mesoporosas tipo "core-shell". Las USPIONs son preparadas a través de un método sencillo de coprecipitación en el que se emplean condiciones de reacción moderadas. Las nanopartículas obtenidas son caracterizadas en profundidad, analizando sus propiedades magnéticas para su aplicación en hipertermia magnética y como agentes de contraste dual en imagen por resonancia magnética (MRI). ¿El capítulo 4 está dedicado a la preparación de nanopartículas magnéticas mesoporosas de sílice con estructura "core-shell". Los conceptos fundamentales relacionados con los mecanismos de formación de este tipo de nanomateriales son ampliamente analizados, así como los parámetros de reacción involucrados en la síntesis. Como punto de partida, se propone un protocolo de síntesis general para la obtención de las nanopartículas tipo "core-shell". A continuación, se analiza en profundidad el efecto que los distintos parámetros de reacción tienen en las propiedades físico-químicas de dichas nanopartículas. Para la fase de optimización se utiliza un modelo semi-empírico como referencia, racionalizando los resultados experimentales observados en base a un posible mecanismo de formación. ¿El capítulo 5 se centra en el análisis y caracterización de la estructura mesoporosa de las nanopartículas tipo "core-shell". Además, se analiza el efecto que los distintos parámetros de reacción tienen sobre la estructura final de las nanopartículas, aportando información adicional sobre su posible mecanismo / [CAT] La fabricació de nanopartícules amb grandàries per davall dels 100 nm ha permés el desenvolupament d'innovadors nanodispositius capaços d'interactuar de forma directa amb sistemes vius a nivell cel¿lular i molecular, convertint-se en una part fonamental dins del camp de la nanomedicina. Un dels principals reptes als quals s'enfronta l'enginyeria de nanopartícules és el desenvolupament de nanodispositius amb propietats físic-químiques ben definides, ja que d'elles depén el comportament i biodistribució d'aquests sistemes una vegada introduïts en l'organisme. No menys important és el desenvolupament de protocols de síntesis reproduïbles i optimitzats, indispensables per a la fabricació a gran escala de nanodispositius que puguen ser utilitzats en futures aplicacions biomèdiques. El principal objectiu d'aquest projecte de doctorat és l'estudi i fabricació de nanopartícules magnètiques mesoporoses de sílice amb estructura "core-shell" per a la seua aplicació com a agents teranòstics en el camp de la nanomedicina. En aquest estudi s'analitza en profunditat la síntesi i caracterització d'aquests nanomaterials amb l'objectiu de produir nanopartícules amb unes propietats físic-químiques ben definides de forma controlada i reproduïble. L'obtenció d'aquestes nanopartícules suposaria un gran avanç de cara al desenvolupament de nanodispositius més complexos i sofisticats. El contingut de la tesi s'ha estructurat en diferents capítols que es detallen breument a continuació: ¿El capítol 1 és una introducció a la nanomedicina, destacant el paper fonamental que tenen les nanopartícules en el desenvolupament de noves aplicacions biomèdiques. A continuació es presenten les nanopartícules de sílice mesoporosa, mostrant la gran versatilitat d'aquests nanomaterials per al desenvolupament de dispositius teranòstics així com sistemes per a l'alliberament controlat de fàrmacs. Finalment, es destaca la importància de fabricar nanodispositius amb unes propietats físic-químiques ben definides com a requisit indispensable per a la translació dels resultats experimentals al camp clínic. ¿El capítol 2 inclou els objectius principals de la tesi així com els objectius específics proposats per a cada capítol de la tesi. ¿El capítol 3 està dedicat a la síntesi i caracterització de nanopartícules superparamagnétiques d'òxid de ferro (USPIONs), sent aquestes utilitzades en capítols posteriors per a la síntesi de les nanopartícules mesoporoses tipus "core-shell". Les USPIONs són preparades a través d'un mètode senzill de coprecipitació en el qual s'empren condicions de reacció moderades. Les nanopartícules obtingudes són caracteritzades en profunditat, analitzant les seues propietats magnètiques per a la seua aplicació en hipertèrmia magnètica i com a agents de contrast dual en imatge per ressonància magnètica (MRI). ¿El capítol 4 està dedicat a la preparació de nanopartícules magnètiques mesoporoses de sílice amb estructura "core-shell". Els conceptes fonamentals relacionats amb els mecanismes de formació d'aquest tipus de nanomaterials són àmpliament analitzats, així com els paràmetres de reacció involucrats en la síntesi. Com a punt de partida, es proposa un protocol de síntesi general per a l'obtenció de les nanopartícules tipus "core-shell". A continuació, s'analitza en profunditat l'efecte que els diferents paràmetres de reacció tenen en les propietats físic-químiques d'aquestes nanopartícules. Per a la fase d'optimització s'utilitza un model semi-empíric com a referència, racionalitzant els resultats experimentals observats sobre la base d'un possible mecanisme de formació. ¿El capítol 5 està dedicat a l'anàlisi i caracterització de l'estructura mesoporosa de les nanopartícules tipus "core-shell". A més, s'analitza l'efecte que els diferents paràmetres de reacció tenen sobre l'estructura final de les nanopartícules, aportant informació / [EN] The fabrication of nanoparticles with sizes below 100 nm has opened the door to the development of innovative nanodevices that directly interact with living systems at the cellular and molecular level, becoming an essential part of nanomedicine. One of the main challenges that nanoparticle engineering is currently facing is the design of nanodevices with well-defined physico-chemical properties, which ultimately determine the fate and function of these systems inside the organism. Similarly, the development of reproducible and versatile synthetic protocols is of great importance for manufacture purposes, a fundamental requirement for an efficient translation of this technology into the clinic. The main objective of this PhD thesis is the study and fabrication of core-shell-type magnetic mesoporous silica nanoparticles (M-MSNs) for their application as theranostic nanodevices in the field of nanomedicine. A comprehensive study about the synthesis and characterization of this type of nanomaterials is presented with the aim of obtaining core-shell M-MSNs with well-defined physico-chemical properties in a robust and reproducible way. The fabrication of such particles would provide a versatile and reliable platform for the development of more complex nanodevices with advanced functionalities. The thesis has been structured into several chapters that are briefly summarized as follows: ¿Chapter 1 is an introduction to the topic of nanomedicine, highlighting the importance of nanoparticles in the development of new biomedical applications. Mesoporous silica nanoparticles are then introduced, showing the great versatility that this nanomaterials offer for the development of theranostic nanodevices and smart drug delivery systems. Finally, the development of nanodevices with well-defined physico-chemical properties is identified as a crucial requirement for overcoming biological barriers and facilitate the translation of nanomedicines from the bench to bedside. ¿Chapter 2 presents the aims of this thesis and the specific objectives that are addressed in the following chapters. ¿Chapter 3 is devoted to the synthesis and characterization of ultrasmall superparamagnetic iron oxide nanoparticles (USPIONs), which are later used as magnetic seeds for the synthesis of core-shell M-MSNs. USPIONs are prepared through a simple coprecipitation method using mild reaction conditions. The obtained nanoparticles are fully characterized and their magnetic properties are analyzed focusing on magnetic hyperthermia and dual MR imaging applications. ¿Chapter 4 is a comprehensive study about the preparation of monodisperse core-shell M-MSNs. The main concepts related to the synthesis and formation mechanisms of this type of nanomaterials are revised, together with the reaction parameters that are expected to have a major contribution on the reaction. As a starting point, a general synthetic protocol for the synthesis of core-shell M-MSNs is presented. Then, specific reaction parameters are investigated in order to understand their effect on the physico-chemical properties of the obtained nanoparticles. The application of a semi-empirical model to the optimization stage is presented in an attempt to provide an adequate reference framework to understand the formation of this complex nanodevices. ¿Chapter 5 presents a detailed analysis about the characterization of mesoporous silica materials and, in particular, the assessment of the mesoporous structure of MSNs with a radial distribution of wormhole-like channels. The effects that specific reaction parameters have on the mesoporous silica structure of core-shell M-MSNs are also analysed, providing additional information about the formation of this type of nanoparticles. ¿Chapter 6 gathers the main conclusions of this thesis. / Sánchez Cabezas, S. (2019). Development of a reproducible and optimized synthetic protocol for the preparation of monodisperse core-shell-type magnetic mesoporous silica nanoparticles [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/129878 / TESIS

El trabajo realizado durante esta Tesis Doctoral se puede dividir en dos grandes bloques, en el primero se estudió el comportamiento de colorantes ya conocidos, como sensores frente a diferentes especies iónicas y neutras, de interés medioambiental, o biomoléculas. Se estudió el empleo de sales de pirilio 2,4,6-trisustituidas, incorporados en polímeros orgánicos, como sensores moleculares para el reconocimiento óptico de especies aniónicas y nucleofílicas. Los derivados de pirilio 4-arilvinil-2,6-arilsustituidos se emplearon para la detección selectiva de aminas. Las 4-(p-fenilamino)-2,6-difenilpiridinas, con el N del grupo amino sustituido con éteres corona, se estudiaron como sistemas dador-aceptor para el reconocimiento de especies iónicas. El segundo bloque está dedicado a la síntesis y caracterización de nuevos sistemas cromo-/fluorogénicos que pueden tener aplicación en el campo de los sensores químicos en un futuro próximo. Se sintetizaron bitiofenos funcionalizados con anillos macrocíclicos con heteroátomos como N, S y O que pueden ser usados para la detección de cationes metálicos. Triheterociclos con el pirrol como anillo central N-sustituido por el p-aminobenceno. Este amino terminal puede servir para anclar grupos con capacidad para coordinar aniones como puedan ser ureas, tioureas, guanidinas, amidas y sales de amonio cuaternario. Por último se han sintetizado N-feniltiosemicarbazonas de 2'-tiofenos-5'-sustituidos. Estos heterociclos contienen agrupaciones N-H y C-H con capacidad para formar enlaces de hidrógeno con aniones, que están formando parte de la estructura del cromóforo. La mayoría de estos heterociclos no han sido sintetizados anteriormente, por lo que se realizó la caracterización espectroscópica de los mismos. / García Acosta, B. (2007). Sensores químicos cromogénicos y fluorogénicos para la detección de iones y moléculas neutras [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1847 / Palancia

The present PhD thesis, entitled "Use of silica supports for enhancing the stability of folates and developing antimicrobial agents", focuses on the development and evaluation of new smart systems based on the use of silica nano- and microparticles as inorganic supports for the encapsulation or immobilization of two compounds types of interest to the food industry: vitamins and antimicrobials. The first chapter shows the effect of encapsulation of folic acid and 5-formyltetrahydrofolate in mesoporous silica microparticles functionalized with polyamines on the bioaccessibility and stability of both vitamers. The use of this hybrid organic-inorganic support allows the modification of the delivery of the vitamin dependent on the pH of the medium (inhibition of the release at an acidic pH, e.g. stomach, controlled release at a neutral pH, e.g. intestine) in in vitro systems. Also, the mesoporous support can protect the vitamin against degradation after exposure to external agents, such as pH, temperature or light. Furthermore, the incorporation of encapsulated folic acid into fruit juices (apple and orange) allowed us to study the modulating and protective capability of the delivery system in a real food matrix. This study has demonstrated that the amine-functionalized support is able to not only maintain folic acid inside pores after its incorporation into juices and to properly modify the delivery of the vitamin after simulated in vitro digestion, but to also protect the vitamin after the simulating the processing and storage of juices. The second chapter describes development of different antimicrobial agents based on the combination of organic active compounds with diverse silica materials. To this end, two different methodologies were used: encapsulation of the antimicrobial agent in the pores of mesoporous silica particles, and immobilization of the active compound on the surface of silica particles. The effect of encapsulation on the enhancement of the antimicrobial properties of a compound was studied by evaluating the antimicrobial activity of free and MCM-41 nanoparticles encapsulated caprylic acid against diverse pathogen food-borne bacteria. The results of the in vitro bacterial susceptibility assays and the determination of cellular damage by microscopy showed that the nanodevice maintains antimicrobial properties in relation to the free caprylic acid. The effect of the immobilization of an active compound on the surface of a support on the improvement of its antimicrobial properties was studied with two types of different molecules: polyamines (used as a molecular gate in the folates delivery system) and essential oils. In both cases, immobilization of the bioactive compound increased the antimicrobial effect of free molecules between 1- and 100-fold in the in vitro assays and in real food systems (fruit juices and pasteurized milk), in which immobilized compounds had a bacteriostatic effect during storage, while the equivalent free compound concentrations allowed microbial growth. In summary, it is concluded that the present thesis has evaluated the versatility of silicon oxide particles to solve two of the biggest problems in the food industry: alteration of active compounds during food processing and current antimicrobial systems losing of efficacy. Thus the developed devices may be used as alternative methods to traditional encapsulation systems or traditional food safety treatments. / La presente tesis doctoral que lleva por título "Uso de soportes de sílice para la mejora de la estabilidad de los folatos y el desarrollo de agentes antimicrobianos", se centra en el desarrollo y evaluación de nuevos sistemas inteligentes basados en el uso de nano- y micropartículas de sílice como soporte inorgánico para la encapsulación o inmovilización de dos tipos de compuestos de interés para la industria alimentaria: vitaminas y antimicrobianos. El primer capítulo muestra el efecto de la encapsulación de ácido fólico y 5-formiltretahidrofolato en micropartículas mesoporosas de sílice funcionalizadas con poliaminas sobre la bioaccessibilidad y estabilidad de ambos vitámeros. Por una parte, el uso de este soporte híbrido orgánico-inorgánico permite modular la liberación de la vitamina en función del pH del medio (inhibición de la liberación a pH ácido -estómago- y liberación controlada a pH neutro -intestino-) en sistemas in vitro. Así mismo, el soporte mesoporoso es capaz de proteger a la vitamina frente a la degradación tras la exposición a diversos agentes externos, como el pH, la temperatura o la luz. Además, la incorporación de ácido fólico encapsulado a zumos de frutas (manzana y naranja) ha permitido estudiar la capacidad moduladora y protectora del sistema de liberación en una matriz alimentaria real. Este estudio ha demostrado que el soporte funcionalizado con poliaminas no sólo es capaz de mantener el ácido fólico en el interior de los poros tras la incorporación a los zumos y modular correctamente la liberación del mismo tras la simulación de una digestión in vitro, sino que también es capaz de proteger la vitamina tras la simulación del procesado y almacenamiento de los zumos. En el segundo capítulo se describe el desarrollo de diferentes agentes antimicrobianos, basados en la combinación de compuestos activos orgánicos con diversos materiales de sílice. Para ello, se emplearon dos metodologías diferentes: la encapsulación del agente antimicrobiano en los poros de las partículas mesoporosas de sílice, y la inmovilización del compuesto activo sobre la superficie de las partículas de sílice. El efecto de la encapsulación sobre la mejora de las propiedades antimicrobianas de un compuesto se estudió determinando la actividad antimicrobiana de ácido caprílico libre y encapsulado en nanopartículas mesoporosas tipo MCM-41 frente a diversas bacterias patógenas presentes en alimentos. Los resultados de los ensayos in vitro de susceptibilidad bacteriana y la determinación del daño celular mediante microscopia mostraron que el nanodispositivo mantiene las propiedades antimicrobianas respecto al ácido caprílico libre. El efecto de la inmovilización de un compuesto activo sobre la superficie de un soporte en la mejora de sus propiedades antimicrobianas se estudió con dos tipos de moléculas diferentes: poliaminas (usadas como puerta molecular en el sistema de liberación de folatos) y aceites esenciales. En ambos casos la inmovilización del compuesto bioactivo incrementó entre 1-100 veces el poder antimicrobiano de las moléculas libres tanto en ensayos in vitro, como en ensayos en alimentos reales (zumos de frutas y leche pasteurizada) donde se comprobó que los compuestos inmovilizados tienen un efecto bacteriostático a lo largo del período de almacenamiento mientras que concentraciones equivalentes de compuesto libre permiten el crecimiento del microorganismo. En resumen, se puede concluir que en la presente tesis se ha evaluado la versatilidad de los sólidos de óxido de silicio para solventar dos de los grandes problemas de la industria alimentaria: alteración de compuestos bioactivos durante el procesado del alimento y la pérdida de la eficacia de los sistemas antimicrobianos actuales. Así, los dispositivos desarrollados podrían ser usados como métodos alternativos a los sistemas tradicionales de encapsulación o los tratamientos tradiciona / La present tesi doctoral, que porta per títol "Ús de suports de sílice per a la millora de l'estabilitat dels folats i el desenvolupament d'agents antimicrobians", es centra en el desenvolupament i avaluació de nous sistemes intel·ligents basats en l'ús de nano- i micropartícules de sílice com a suport inorgànic per a l'encapsulació o immobilització de dos tipus de compostos d'interès per a la indústria alimentària: vitamines i antimicrobians. El primer capítol mostra l'efecte de l'encapsulació d'àcid fòlic i 5-formiltretahidrofolat en micropartícules mesoporoses de sílice funcionalitzades amb poliamines sobre la bioaccessibilitat i estabilitat d'ambdós vitàmers. D'una banda, l'ús d'aquest suport híbrid orgànic-inorgànic permet modular l'alliberament de la vitamina en funció del pH del medi (inhibició de l'alliberament a pH àcid -estómac- i alliberament controlat a pH neutre -intestí-) en sistemes in vitro. Així mateix, el suport mesoporós és capaç de protegir a la vitamina enfront de la degradació després de l'exposició a diversos agents externs, com el pH, la temperatura o la llum. A més, la incorporació d'àcid fòlic encapsulat a sucs de fruites (poma i taronja) ha permès estudiar la capacitat moduladora i protectora del sistema d'alliberament en una matriu alimentària real. Aquest estudi ha demostrat que el suport funcionalitzat amb poliamines no sols és capaç de mantindre l'àcid fòlic a l'interior dels porus després de la incorporació als sucs i modular correctament l'alliberament del mateix després de la simulació d'una digestió in vitro, sinó que també és capaç de protegir la vitamina després de la simulació del processat i emmagatzemament dels sucs. En el segon capítol es descriu el desenvolupament de diferents agents antimicrobians, basats en la combinació de compostos actius orgànics amb diversos materials de sílice. Per a això, es van emprar dues metodologies diferents: l'encapsulació de l'agent antimicrobià en els porus de les partícules mesoporoses de sílice, i la immobilització del compost actiu sobre la superfície de les partícules de sílice. L'efecte de l'encapsulació sobre la millora de les propietats antimicrobianes d'un compost es va estudiar determinant l'activitat antimicrobiana d'àcid caprílic lliure i encapsulat en nanopartícules mesoporoses tipus MCM-41 enfront de diversos bacteris patògens presents en aliments. Els resultats dels assajos in vitro de susceptibilitat bacteriana i la determinació del dany cel·lular per mitjà de microscòpia van mostrar que el nanodispositiu manté les propietats antimicrobianes respecte a l'àcid caprílic lliure. L'efecte de la immobilització d'un compost actiu sobre la superfície d'un suport en la millora de les seues propietats antimicrobianes es va estudiar amb dues tipus de molècules diferents: poliamines (usades com a porta molecular en el sistema d'alliberament de folats) i olis essencials. En ambdós casos la immobilització del compost bioactiu va incrementar entre 1-100 vegades el poder antimicrobià de les molècules lliures tant en assajos in vitro, como en assajos en aliments reals (sucs de fruites i llet pasteuritzada) on es va comprovar que els compostos immobilitzats tenen un efecte bacteriostàtic al llarg del període d' emmagatzemament mentre que concentracions equivalents de compost lliure permeten el creixement del microorganisme. En resum, es pot concloure que en la present tesi s'ha avaluat la versatilitat dels sòlids d'òxid de silici per a resoldre dos dels grans problemes de la indústria alimentària: alteració de compostos bioactius durant el processat de l'aliment i la pèrdua de la eficàcia dels sistemes antimicrobians actuals. Així, els dispositius desenvolupats podrien ser usats com a mètodes alternatius als sistemes tradicionals d'encapsulació o els tractaments tradicionals per assegurar la innocuïtat dels aliments. / Ruiz Rico, M. (2016). Use of silica supports for enhancing the stability of folates and developing antimicrobial agents [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/76805 / TESIS

La presente tesis doctoral, titulada "Nanotecnología y química supramolecular en procesos de liberación controlada y reconocimiento molecular para aplicaciones biomédicas", se centra en dos temas importantes: el reconocimiento molecular y los procesos de liberación controlada. Esta tesis doctoral está estructurada en cuatro capítulos. El primer capítulo introduce el concepto de materiales híbridos orgánicos-inorgánicos funcionalizados con puertas moleculares y sus aplicaciones biomédicas como nanomateriales para dirigir y controlar la liberación controlada de fármacos. Además se introduce una breve descripción sobre sensors colorimétricos basados en la base de la quimica supramolecular, particularmente en los procesos de reconocimiento molecular. En particular, el capítulo 2 describe la preparacion de cinco nanodispositivos que responden a enzimas. Estos materiales híbridos se componen de dos unidades principales: un soporte mesoporoso basado en sílice inorgánica, capaz de encapsular moléculas orgánicas y un compuesto orgánico anclado en la superficie externa del soporte mesoporoso inorgánico que actúa como puerta molecular. Todos los sistemas propuestos utilizan puertas moleculares peptídicas que responden a temperatura o enzimas como estímulo. La segunda parte de esta tesis doctoral se centra en el diseño y desarrollo de un nuevo compuesto químico capaz de detectar monóxido de carbono in vivo. En resumen, para todos los resultados antes mencionados podemos decir que esta tesis doctoral constituye una contribución científica original al desarrollo de la química supramolecular. Sus resultados derivados de los estudios presentados dejan rutas abiertas para continuar el estudio y el desarrollo de nuevos materiales híbridos y sensors químicos más eficientes para aplicaciones biomédicas y terapeuticas. / This PhD thesis entitled "Nanotechnology and supramolecular chemistry in controlled release and molecular recognition processes for biomedical applications", is focused on two important subjects: molecular recognition and controlled delivery processes. This PhD thesis is structured in four chapters. The first chapter introduces the concept of organic-inorganic hybrid materials containing switchable "gate-like" ensembles and their biomedical applications as nanomaterials for targeting and control drug delivery. Furthermore, is introduced a short review about chromo-fluorogenic chemosensors based on basic principles of supramolecular chemistry, particulary in molecular recognition processes. In particular, in chapter 2 is focus on the development of enzymatic-driven nanodevices. These hybrid materials are composed of two main units: an inorganic silica based mesoporous scaffold, able to store organic molecules and an organic compound anchored on the external surface of the inorganic mesoporous support than acts as molecular gate. All the systems proposed use peptidic gates that respond to temperature or enzimatic stimulis. The second part of this PhD thesis is focused on the design and development of a new chemical compound capable of detecting carbon monoxide in vivo. In summary, for all the results above mentioned we can say that this PhD thesis constitutes an original scientific contribution to the development of supramolecular chemistry. Its results derived from the studies presented leaves open routes to continue the study and development of new hybrid materials and more efficient chemical sensors with biomedical and therapeutic applications. / La present tesi doctoral, titulada "Nanotecnologia i química supramolecular en processos d'alliberament controlat i reconeixement molecular per a aplicacions biomèdiques", es centra en dos temes importants de la química: el reconeixement molecular i els processos d'alliberament controlat. Aquesta tesi doctoral està estructurada en quatre capítols. El primer capítol introdueix el concepte de materials híbrids orgànics-inorgànics funcionalitzats amb portes moleculars i les seves aplicacions biomèdiques com nanomaterials per dirigir i controlar l'alliberament controlat de fàrmacs. A més s'introdueix una breu descripció sobre sensors colorimètrics fonamentats en la base de la química supramolecular, particularment en els processos de reconeixement molecular. En particular, el capítol 2 descriu la preparació de cinc nanodispositius que responen a enzims. Aquests materials híbrids es componen de dues unitats principals: un suport mesoporos basat en sílice inorgànica, capaç d'encapsular molècules orgàniques i un compost orgànic ancorat a la superfície externa del suport mesoporós inorgànic que actua com a porta molecular. La segona part d'aquesta tesi doctoral es centra en el disseny i desenvolupaent d'un nou compost químic capaç de detectar monòxid de carboni in vivo. En resum, per a tots els resultats abans mencionats podem dir que esta tesi doctoral constituïx una contribució científica original al desenvolupament de la química supramolecular. Els seus resultats derivats dels estudis presentats deixen rutes obertes per a continuar l'estudi i el desenvolupament de nous materials hibrids i sensors químics més eficients per a aplicacions biomèdiques i terapeutiques. / De La Torre Paredes, C. (2017). Nanotechnology and supramolecular chemistry in controlled release and molecular recognition proceses for biomedical applications" [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/94043 / TESIS

[pt] A queda do fluxo permeado através da membrana com o tempo de operação causada pelo fenômeno de colmatação é o principal fator limitante do uso de processos de separação por membranas, como a nanofiltração (NF). O sulfato de cálcio é um dos principais agentes do tipo mais severo de colmatação, a incrustação, em sistemas de dessulfatação de águas marinhas para injeção em poços produtores de petróleos e abrandamento de águas subterrâneas salobras e duras para uso industrial por NF. Apesar do vasto número de estudos que têm sido publicados sobre a incrustação por sulfato de cálcio em NF, ainda não foram esclarecidos os mecanismos de formação e inibição química do fenômeno. O objetivo do presente trabalho foi estudar experimentalmente e conceitualmente os mecanismos envolvidos na geração e no tratamento por inibição e remoção química da incrustação de sulfato de cálcio em membrana de NF. Para tal, foram utilizados modelos matemáticos de interpretação de mecanismos e técnicas de inibição e caracterização dos depósitos formados, correlacionando-os com indicadores de desempenho do processo. As análises de comportamento de queda de fluxo mostraram uma alternância na predominância entre os mecanismos de bloqueio de poros e por formação de torta. O estudo de inibição mostrou que os mecanismos de ação do antiincrustante SHMP o tornaram mais eficiente que o EDTA na manutenção do desempenho em permeabilidade e seletividade. A autópsia da membrana com MEV/EDS e DRX revelou majoritariamente cristais de gipsita. A metodologia de cálculo e análise integrada dos parâmetros de desempenho mostraram-se ferramentas de grande importância para se buscar as medidas mais eficientes e convenientes de controle e redução da incrustação. / [en] Membrane fouling is a major limitation in efficient operation of nanofiltration (NF) plants. Calcium sulfate is a major player in the most severe type of fouling – scaling - in sulfate removal systems for oil fields seawater injection operations and brackish water softener for industrial use by NF. Despite the vast number of studies that have been published on the scaling by calcium sulfate NF, have not yet been elucidated the mechanisms of formation and chemical inhibition of the phenomenon. The aim of this work was to study experimentally and conceptually the mechanisms involved in the generation and treatment by inhibition and chemical removal of fouling of calcium sulfate in NF membrane. Mathematical models of interpretation techniques and mechanisms of inhibition and characterization of deposits formed were used, trying to correlate them with performance indicators of process. The supersaturated solutions in a laboratory scale system confirmed the severity of fouling by calcium sulfate. The analysis of behavior showed a decrease of flow in alternating dominance between the mechanisms of pore blocking and cake formation. The study showed that inhibition of the mechanisms of action of the anti-fouling SHMP become more efficient than EDTA in maintaining performance in permeability and selectivity. The autopsy of the membrane with SEM / EDS and XRD revealed mostly gypsum crystals. The calculation methodology and integrated analysis of performance parameters proved to be an important tool to seek the most efficient and convenient measures to control and reduce fouling.

[EN] The doctoral thesis presented under the title "Hybrid inorganic-organic materials for the optical recognition of neutral and anionic species" has had as its main objective the synthesis and characterization of organic-inorganic hybrid materials based on the combination of the principles of Supramolecular Chemistry and Materials Science. Recent studies confirm that cooperation between these two areas of Chemistry allow the simulation of what natural living beings have been doing for millions of years in a natural way. At cellular level, many vital functions are related to the ability of a particular receptor to recognize a particular species, giving a specific answer. But what is more interesting is that in living organisms, most of these systems do not exist as dissolved molecules, but are bounded to a (bio)organic skeleton with more or less flexibility. When we imitated these systems bearing in mind the supramolecular and analytical chemistry, we find that we need a sensory molecule able to join with the specie that we want to detect and at the same time, this union must produce a change in its physico-chemical properties giving as a result a signal. But moreover, if we take advantatge of the fact that siliceous nanostructured materials present a high physical and chemical stability and that they have cavities where the sensor system can be incorporated into, we have the synthetic hybrid organic-inorganic combination similar to the natural one. In order to develop this idea, we have used sensor systems widely studied in molecular recognition processes in aqueous media and we have applied them to the inorganic-organic hydrid materials. Therefore, the present work thesis has been structured in two parts: on the one hand, the synthesis and characterization of the functionalized inorganic porous solid materials by the study and detection of amines using the "chemodosimeter" approach. On the other hand, we have made the synthesis and characterization of the organic functionalized inorganic porous solid materials for the study and detection of anionic species through the displacement assays approach. / [ES] La tesis doctoral que se presenta bajo el título "Hybrid inorganic-organic materials for the optical recognition of neutral and anionic species" ha tenido como objetivo principal la síntesis y caracterización de materiales híbridos orgánico-inorgànicos basados en la combinación de los principios de la Química Supramolecular y la Ciencia de los Materiales. Recientes estudios corroboran que la cooperación entre estas dos áreas de la Química permite simular lo que ya hace millones de años realizan de forma natural los organismos vivos. A nivel celular, muchas de las funciones vitales están relacionadas con la habilidad de un receptor concreto para reconocer una determinada especie, dando una respuesta específica. Pero lo que resulta más interesante, es que en los organismos vivos, la mayoría de estos sistemas no existen en forma de moléculas disueltas, sino que están unidos con mayor o menor flexibilidad a un esqueleto bio(in)orgánico. Cuando imitamos estos sistemas teniendo en cuenta la química supramolecular y analítica, nos encontramos que necesitamos de una molécula indicadora que sea capaz de unirse a la especie que queremos detectar y que a su vez, esta unión produzca un cambio en las propiedades físico-químicas de la entidad para producir una señal. Pero además, si aprovechamos el hecho de que los materiales silíceos nanoestructurados presentan una alta estabilidad física y química y que proporcionan cavidades donde alojar al sistema sensor, tenemos la combinación híbrida orgánico-inorgánico sintética similar a la natural. Con el objetivo de desarrollar esta idea, hemos utilizado sistemas sensores ampliamente estudiados en procedimientos de reconocimiento molecular en disolución acuosa y los hemos aplicado a los materiales híbridos orgánico-inorgànicos. De esta manera, el trabajo de tesis se ha estructurado en dos partes: por una parte, la síntesis y caracterización de materiales sólidos inorgánicos porosos funcionalizados para el estudio y detección de aminas utilizando el procedimiento de "dosímetro químico", y en una segunda parte, se ha llevado a cabo la síntesis y caracterización de sólidos inorgánicos porosos funcionalizados para el estudio y detección de especies aniónicas mediante el procedimiento de "ensayos por desplazamiento". / [CA] La tesis doctoral que es presenta sota el títol "Hybrid inorganic-organic materials for the optical recognition of neutral and anionic species" ha tingut com objectiu principal la síntesi i caracterització de materials híbrids orgànic-inorgànics basats en la combinació dels principis de la Química Supramolecular i la Ciència dels Materials. Estudis recents corroboren que la cooperació entre aquestes dues àrees de la Química permet simular el que ja fa milions d'anys realitzen de forma natural els organismes vius. A nivell cel·lular, moltes de les funcions vitals estan relacionades amb l'habilitat d'un receptor concret per a reconèixer una espècie determinada, donant una resposta específica. Però el que és més interessant, és que als organismes vius, la majoria d'aquests sistemes no existeixen en forma de molècules dissoltes, sinó que estan units amb major o menor flexibilitat a un esquelet bio(in)orgànic. Quan imitem aquests sistemes tenint en compte la química supramolecular i analítica, ens trobem que necessitem d'una molècula indicadora que sigui capaç d'unir-se a l'espècie que volem detectar i que alhora, aquesta unió produeixi un canvi en les propietats fisico-químiques de l'entitat per produir una senyal. Però a més, si aprofitem el fet que els materials silícics nanoestructurats presenten una alta estabilitat física i química i que proporcionen cavitats on es pot allotjar el sistema sensor, tenim la combinació híbrida orgànica-inorgànica sintètica semblant a la natural. Per tal de desenvolupar aquesta idea, hem utilitzat sistemes sensors ampliament estudiats en procediments de reconeixement molecular en dissolució aquosa i els hem aplicat als materials híbrids orgànic-inorgànics. Així el present treball de Tesis s'ha estructurat en dues parts: per una banda, la síntesis i caracterització de materials sòlids inorgànics porosos funcionalitzats per l'estudi i detecció d'amines utilitzant el procediment de "dosímetre químic", i en una segona part, s'ha realitzat la síntesis i caracterització de sòlids inorgànics porosos funcionalitzats per a l'estudi i detecció d'espècies aniòniques mitjançant el procediment "d'assajos per desplaçament". / Comes Navarro, M. (2016). Hybrid inorganic-organic materials for the optical recognition of neutral and anionic species [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62153 / TESIS

The present PhD thesis, entitled: "Essential oil components encapsulated in mesoporous silica supports: a bioactive properties evaluation and a toxicological approach" focuses on the study of protection and controlled release of natural bioactive agents, derived from essential oil components (EOCs), encapsulated in mesoporous silica particles (MSPs). In addition, this thesis evaluatesthe silica-based supports to reduceundesirable sensorial propertiesandfor ensuring a low-health risk. The first section of the thesis shows the effect of encapsulation of EOCs in mesoporous silica supports. This study evaluates the efficiency of free and encapsulated EOCs to reduce the viability of cancer colon cell lines. This sectionalso shows the selectivity of encapsulated EOCs against cancer linesandtheir effect onnormal (non-cancer) colon cells. Results indicate that EOCs effect can be enhanced and sustained in time when EOCs are encapsulated. Moreover, EOCs' encapsulation shows promising specificity indices, reaching to double effect on colon cancer cells above normal cells. On the other hand,the encapsulation supports and their surface functionalization allows the odour masking of high volatility EOCs. Therefore, the delivery system based on MSPs represents an excellent alternative to promote controlled EOCs release, taking advance of their bioactive properties and solving the technical disadvantages related to volatility and unpleasant odours. Finally, samples used for garlic components encapsulation were immobilised in nanofibers to provide homogeneous and easy-to-handle hybrid system for controlling delivery.The developed 'composite' has potential applications on food, pharmacology, medical or engineering fields. The second sectionof the thesis evaluates the toxicity of the mesoporous silica supports through in vitro and in vivo assessments. Cell viability allows to identify the cytotoxic impact based on the kind of silica-based support, and their features (doses range, size and surface structure changes). Furthermore, the use of Caednorhabditis elegansmodel,shows the in vivo effects afterMSPs ingestion. The toxicological study confirms that size and surface structure, are decisiveMSPs' featuresfor reducing the toxicity risks for health. In summary, the present thesis evaluates the mesoporous silica-based particles as supports for EOCs encapsulation and identifies the main MSPs' features forreducingthe health-toxicity impact. Results of this thesis show that MSPs improve the EOCs activity and help to solve technical problemsof EOCs' volatility.Moreover, these results open up a suitable and safety option for oral delivery devices. / La presente tesis titulada: "Componentes de aceites esenciales encapsulados en soportes mesoporosos de sílice: una evaluación de sus propiedades bioactivas y un enfoque toxicológico" se centra enla evaluación de las propiedades funcionales y organolépticas de agentes naturales bioactivos, derivados de componentes de aceites esenciales, encapsulados en materiales mesoporosos de sílice; a la vez que evalua la toxicidad de los soportes utilizados,con el fin de proponer nuevos sistemas de liberación controlada por vía oral. La primera sección de esta tesis muestra el efecto de la encapsulación de los compuestos de aceites esenciales (EOCs, por sus siglas en inglés) en soportes mesoporosos de sílice. Por un lado, seevalúa la eficiencia de los EOCs libres y encapsulados para reducir la viabilidad en líneas celulares de cáncer de colon. Además, se evalúa la selectividad de los EOCs frente a células de colon normales (líneas no tumorales). Por otro lado, seestudia la capacidad de enmascaramiento de olor de los soportes. Los resultados obtenidos, evidencian en primer lugar, que los EOCs encapsulados mejoran su actividad frente a células de cáncer,en comparacióncon la respuesta de los compuestos sin encapsular. La encapsulación hace que el efecto de los EOCs sea sostenido en el tiempo, y muestra índices de especificidad prometedores, cuandose evalua el efecto toxico de los EOCsfrente a células de cáncer de colon y células normales. Los resultados de esta primera sección, indican que los soportes basados en partículas de sílice mesoporosa (MSPs, por sus siglas en inglés) protegen y liberan eficientemente los compuestos, sino que, a la vez que la funcionalización de la superficie de las MSPs permite enmascarar el olor de los compuestos de mayor volatilidad, y con mayores inconvenientes a nivel sensorial (p.e. compuestos derivados del ajo). Por lo tanto, el sistema de encapsulación se plantea como una excelente alternativa para (i) promover la liberación controlada de EOCs, (ii) aprovechar y mejorar el efecto de sus propiedades bioactivas en células de cáncer de colón y (iii) controlar las desventajas técnicas relacionadas con la volatilidad y limitaciones organolepticas. Por último, se ha comprobado que los soportes empleados en la encapsulación de los compuestos derivados de ajo, mantienen su funcionalidad luego der ser inmovilizados en nanofribras de nylon.Con esto, se busca desarrollar un nuevo sistema de 'composite';un material híbrido y homogéneo, fácil de manejar, que libera controladamente los compuestos encapsulados desde soportes tipo fibras (composites).Estoexpande el abanico de aplicaciones de los EOCs en laindustria alimentaria y farmacológica. La segunda sección de esta tesis, evalúa la toxicidad de los soportes de sílice mesoporosa (MSPs) mediante ensayos in vitro e in vivo. En primer lugar, la viabilidad celular permite identificar el impacto citotóxico de los MSPs sobre líneas celulares de colón. En particular, se evalúa los soportes mesoporosos de sílice, tipo MCM41, en función de (i) las dosis empleadas, (ii) la diferencia de tamaño (micro y nanopartículas) y (iii) el efecto que la funcionalización de la superficie genera en la viabilidad celular. Por otro lado, empleando el modelo Caednorhabditis elegans, yadministrando por vía oral las MSPs,se evalua la influencia de las características de laspartículas (MSPs) en función de la esperanza de vida (lifespan) y la calidad con la que viven y envejecen (healthspan) los nematodos. Los resultados de este estudio,muestran que el tamaño y la estructura de la superficie de las partículas, son parámetros determinantesal momento de diseñar soportes de bajoriesgo toxicológico. En resumen, la presente tesis ha evaluado las características de la sílice mesoporosa, micro y nanoparticulada, como soporte de encapsulación para mejorar la actividad y las aplicaciones de los compuestos de aceites esenciales, al mismo tiempo / La present tesi titulada: "Components d'olis essencials encapsulats en suports mesoporosos de sílica: una avaluació de les seves propietats bioactives i un enfocament toxicològic" se centra en estudis de protecció i alliberament controlat d'agents naturals bioactius, derivats de components d'olis essencials, encapsulats en materials mesoporosos de sílica. Els components d'olis essencials encapsulats milloren les seves propietats funcionals i redueixen els problemes sensorials per aplicacions futures, garantint, al mateix temps, la baixa toxicitat dels suports desenvolupats. La primera secció de la tesi mostra l'efecte d'encapsulació dels components d'olis essencials (EOCs, per les seves sigles en anglès) en suports mesoporosos de sílica sobre la millora de les seues propietats bioactives i el camuflament de problemes sensorials. Este estudi avalua l'eficiència dels EOCs lliures i encapsulats per a reduir la viabilitat en línies cel¿lulars de càncer còlon. A més, la selectivitat dels EOCs es va provar enfront de cèl¿lules de còlon normals (no canceroses). Els resultats han demostrat que l'efecte dels EOCs pot ser millorat i sostingut en el temps quan els EOCs estan encapsulats. Encara més, l'encapsulació dels EOCs mostra índexs d'especificitat prometedors, arribant a duplicar la toxicitat en l'efecte en les cèl¿lules de càncer de còlon amb comparacio en les cèl¿lules normals. Els resultats també mostren que els suports basats en partícules de sílice mesoporoses (MSPs, per les seves sigles en anglès) no sols protegixen i alliberen EOCs eficientment, sinó que, a més, la funcionlització en superfície de les MSPs permet emmascarar l'olor dels EOCs d'alta volatilitat, que té una aplicació limitada a causa dels seus problemes sensorials(p.e. compostos derivats de l'all). Per tant, el sistema de subministrament proposat resulta una excel¿lent alternativa per a (i) promoure l'alliberament controlat de EOCs, (ii) avançant en les seues propietats bioactives en cel¿lulas de càncer còlon i (iii) controlant els desavantatges tècnics relacionats amb la volatilitat i la disseminació desagradable de les olors. Finalmet, les mostres utilitzades per encapsulació de compostos d'all es van immobilitzar en nanofibres per a proporcionar un sistema híbrid homogeni i fàcil de manejar amb administració controlada i característiques bioactives, per aplicacions potencials en l'àrea d'alimentació, farmacologia, medicina o enginyeria. La segona secció avalua la toxicitat del suports de sílice mesoporosa per mitjà d'avaluacions in vitro e in vivo. La viabilitat cel¿lular permet identificar l'impacte citotòxic basat en el tipus de suport base de sílice i les seues característiques (rang de dosi, grandària i canvis en l'estructura superficial).A més, utilitzant el model in vivo Caednorhabditis elegants, s'ha estudiat la influència de les característiques de la sílice mesoporosa, administrant micro i nanopartícules de base sílice, no sols en l'esperança de vida, sinó també en el comportament dels nematodes durant el seu envelliment. Aquest estudi ha demostrat que la grandària i l'estructura superficial, són decisius per a reduir el risc de toxicitat dels suports de sílice mesoporosa i obrir la possibilitat d'utilitzar estos materials en aplicacions d'ingesta oral. En resum, la present tesi ha avaluat les característiques de les partícules de sílice mesoporosa, com a suports d'encapsulació per a millorar l'activitat i les aplicacions dels EOCs, alhora que es va avaluar el seu principal risc tòxicologic. En conseqüència, els resultats obrin una opció adequada i de seguretat per als dispositius d'administració oral. / Acosta Romero, C. (2017). Essential oil components encapsulated in mesoporous silica supports: a bioactive properties evaluation and toxicological approach [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90653 / TESIS