An early and accurate diagnosis is the key to the effective and ultimately successful treatment of a large number of diseases, and only sensitive detection methods allow an early diagnosis. Current methods, employed in the clinical area, are often time-consuming, expensive, and require advanced instrumentation and high skilled professionals. Thus, more cost effective methods requiring user-friendly instrumentation that can provide an adequate sensitivity and accuracy would be ideal, and the most important challenge in biosensing is to combine the advances in nanomaterials and molecular biology, with new diagnosis methods in order to overcome the diagnosis difficulties Electrochemical biosensors can fulfil these requirements once they gather the selective biochemical recognition with the high sensitivity of electrochemical detection plus, they can be easily integrated in fluidic systems that enhance their overall manageability. To improve the electrochemical assay sensitivity and to achieve a better and more reliable analysis there is a great demand for labels with higher specific activity. The most used labels for electrochemical sensors up to date have been enzymes as well as small molecules like electro-active indicators. Nanoparticles can provide a novel platform for improving the specific activity of a label as well as its affinity to the tracer biomolecules (DNA probes, proteins and other biomolecules). They are within the same size range as biomolecules and in solution they present a similar behaviour. Therefore they can be used as electrochemical labels allowing more assay-flexibility, faster binding kinetics, high sensitivity and high reaction rates for many types of assays, ranging from protein immunoassays to DNA and cell analysis. The main objective of this thesis is the development of novel and improved electrochemical sensing systems for biomarker detection, using the electrocatalytic effects of nanoparticles. Several approaches were developed using gold nanoparticles as electrocatalytic labels in immunosensor and cell sensing systems, for the detection of proteins and cells with interest for the detection of biomarkers.

Justificación: La deshidratación en el ámbito físico- deportivo es un problema que puede llegar a afectar de forma importante tanto el rendimiento psicofísico como la salud del deportista, especialmente en el ámbito de la práctica de actividad físico-deportiva en la población en edad escolar. Son escasos los estudios realizados con niños y adolescentes sobre la determinación del estado de hidratación, cuando por sus características fisiológicas son un grupo susceptible de incurrir en este estado con facilidad. Por ello, es necesario poseer un conocimiento sobre las técnicas adecuadas para determinar el estado de hidratación de los deportistas de estas edades de forma rápida y fiable. Objetivo: determinar los niveles de deshidratación alcanzados por un grupo de duatletas en edad escolar, mediante la utilización de parámetros urinarios, así como las correlaciones entre dichos parámetros Material y método: 21 deportistas en edad escolar (13 niñas y 8 niños) de 11.19±1.32 años y pertenecientes a dos categorías diferentes (11 infantiles y 10 alevines), practicantes de duatlón, realizaron una prueba no oficial compuesta por dos tramos de carrera y uno de ciclismo intercalado. Se midieron la gravedad específica de la orina, la osmolalidad de la orina, el sodio urinario y el pH de la orina, antes y después de la prueba. A los deportistas se les aplicó antes de la primera toma de muestras de orina un protocolo de hidratación controlado. Las muestras fueron analizadas posteriormente en un laboratorio especializado en análisis clínicos. Resultados: se produjo un incremento de la gravedad especifica de la orina, de la osmolalidad de la orina y del sodio urinario, y un descenso del pH de la orina, encontrándose una alta correlación entre la gravedad específica de la orina y la osmolalidad de la orina después de la prueba. Respecto a la gravedad específica de la orina, no se encontraron diferencias significativas teniendo en cuenta el género y la categoría de forma aislada, pero sí de forma conjunta. Conclusiones: En función de los resultados obtenidos, los valores medios hallados se encuentran dentro de los establecidos por diversos autores como límite para la deshidratación, si bien se observó una tendencia hacia la deshidratación. PALABRAS CLAVE: sodio de la orina, gravedad específica de orina, osmolalidad de orina, ph de la orina, duatlón, deporte. / ABSTRACT Justification: Dehydration in physical-sports field is a problem that can affect significantly both the mental and physical performance and the health of athletes, especially in the field of practice of physical and sporting activities in the school-age population. There are few studies in children and adolescents on the determination of hydration status when their physiological characteristics are a group capable of engaging in this state with ease. It is therefore necessary to have an adequate knowledge to determine hydration status of athletes in this age of rapid and reliable techniques. Objective: To determine the levels of dehydration achieved by a group of duathletes schoolchildren, using urinary parameters and correlations between these parameters. Methods: 21 athletes of school age (13 girls and 8 boys) of 11.19 ± 1.32 years and belonging to two different categories (11 children and 10 juveniles), practicing duathlon, conducted an unofficial test consisting of two sections of career and one interleaving cycling. The specific gravity of urine, urine osmolality, urinary sodium and urine pH before and after the test were measured. The athletes were applied before the first urine sampling protocol controlled hydration. The samples were subsequently tested in a specialized clinical laboratory analysis. Results: there was an increase of the specific gravity of the urine, urine osmolality and urinary sodium, and lowering the pH of the urine, being a high correlation between specific gravity and urine osmolality urine after the test. Regarding the specific gravity of urine, no significant differences were found considering gender and class in isolation, but together. Conclusions: According to the results, the average values found are within those established by several authors as the deadline for dehydration, although a trend toward dehydration was observed. KEYWORDS: urine sodium, urine specific gravity, urine osmolality, urine pH, duathlon sport.

Las rápidas bajadas de peso son prácticas habituales en los deportes de combate ya que permiten a los atletas alcanzar categorías de peso inferiores a las de su peso habitual, para de esta forma obtener ventaja física sobre sus rivales. Restricciones en la ingesta de comida y bebida, en combinación con una extrema deshidratación (sauna y/o ejercicio para producir una abundante sudoración) son algunos de las diferentes estrategias y métodos empleados por estos deportistas. No obstante, este estado de hipohidratación puede resultar en una deterioro del rendimiento físico y de la salud de los atletas. Por ello, los objetivos de esta Tesis Doctoral fueron: i) validar por primera vez un cuestionario que permita monitorizar los métodos de bajada de peso que están realizando todos los deportistas de combate para alcanzar la masa corporal de su categoría en el pesaje oficial de los principales torneos de la temporada, así como durante su posterior recuperación antes del torneo; ii) esclarecer cuál de los métodos no invasivos para la determinación del estado de hidratación tiene mayor capacidad predictiva de la osmolaridad de la orina, el test no invasivo considerado patrón de oro; iii) cuantificar los efectos que estas rápidas bajadas de peso y su posterior recuperación antes de comenzar el torneo están tenido sobre el rendimiento físico y psicológico de los atletas; y iv) estudiar si los niveles de pérdida de peso previo a las competiciones oficiales pueden ser un factor predictivo del nivel competitivo de los atletas. Los resultados indicaron que: a) el cuestionario sobre pérdida de peso en deportes de combate presenta óptimos niveles de validez de contenido así como de reproducibilidad en las respuestas para identificar y monitorizar los métodos, las frecuencias y las estrategias con las que estos deportistas acometen las fases de pérdida de peso antes del pesaje y su posterior recuperación antes del comienzo del torneo; b) la gravedad específica de la orina presenta elevados niveles de correlación con la osmolaridad de la orina en un amplio rango de estados de hidratación, siendo la gravedad específica de la orina una técnica más asequible y fácil de realizar. La técnica del color de la orina puede sustituir a la gravedad específica de la orina cuando ésta no se pueda emplear. Sin embargo, la impedancia bioléctrica y la percepción subjetiva de la sed son métodos que no presentan suficientes niveles de sensibilidad para detectar los niveles de hidratación durante el pesaje oficial de los atletas pertenecientes a deportes de combate olímpicos; c) las rápidas pérdidas de peso que acontecen en los deportes de combate antes del pesaje oficial tienen efectos adversos sobre su estado de ánimo. Además, el rendimiento neuromuscular de estos atletas estuvo significativamente afectado tras las bajada de peso, principalmente en aquellos atletas que llegaron al pesaje oficial con un nivel de deshidratación severo. No obstante, las 13-18 h que separaron e pesaje oficial del comienzo del torneo permitieron recuperar, al menos en parte, el estado de ánimo y el rendimiento físico de los atletas hasta alcanzar niveles similares a la normalidad, y d) los importantes descensos del rendimiento físico y psicológico que acontecen en los deportistas que incurren en una severa deshidratación parecen verse compensados con la ventaja física que obtienen al competir contra rivales de menor tamaño corporal, ya que casi el 70% de los deportistas de combate élite incurrieron en una extrema deshidratación. / In Olympic combat sports, weight cutting is a common practice aimed to take advantage of competing in weight divisions below the athlete’s normal weight. Fluid and food restriction in combination with dehydration (sauna and/or exercise induced profuse sweating) are common weight cut methods. However, the resultant hypohydration could adversely affect health and performance outcomes. The aims of this Doctoral Thesis were to: i) validate a questionnaire to monitor the weight cutting methods that the combat sports athletes are undertaking to reach the body mass of its category at the official weigh-in, as well as during subsequent recovery before the tournament; ii) determine which of the routinely used non-invasive measures of dehydration best track urine osmolality, the gold standard non-invasive test; iii) quantify the effects that these rapid weight declines prior to weigh-in and regain before the tournament are taken on the physical and psychological performance of these athletes and iv) study whether weight loss and dehydration levels prior to the official competitions may be a competitive level predictor of these athletes. The study results indicate that a) that the weight loss in combat sports questionnaire provides optimal levels of content validity, as well as reliability in their answerers that allows researchers and coaches to identify and monitor the methods, frequencies and strategies that these kind of athletes carry out during the rapid weight loss phases before the official weigh-in and the subsequent recovery phases before the start of the tournament; b) in a wide range of pre-competitive hydration status, urine specific gravity is highly associated with urine osmolality while being a more affordable and easy to use technique. Urine colour is a suitable tool when urine specific gravity is not available. However, the bio-electrical impedance and the thirst perception scale are not sensitive enough to detect hypohydration at official weight-in before an Olympic combat championship; c) the weight loss that occur during the weight cutting approaches in combat sports produce significant effects on the athletes´ mood state. Also, the neuromuscular performance of these athletes are significantly impaired following a weight cutting approach, mainly in these athletes who arrive to the official weigh-in severely dehydrated. Nevertheless, the 13-18 hours that separate the official weigh-in at the beginning of the tournament are sufficient to recover, at least in part, a mood state and neuromuscular performance near to their normal status; and d) The advantage of competing in a lower weight category may compensate for the residual losses of muscle power since almost 70% of elite combat sports athletes undergo severe dehydration.