En esta tesis doctoral se han llevado a cabo diferentes estudios dentro del ámbito del magnetismo molecular y la funcionalización de nanotubos de carbono de pared sencilla (SWNT). El magnetismo molecular engloba un amplio abanico de sistemas en función de su comportamiento magnético y de la funcionalidad que dicho comportamiento conlleve, lo que será de gran interés desde el punto de vista tecnológico. Entre estos sistemas cabe destacar los imanes unimoleculares (SMM) y los refrigerantes magnéticos moleculares. Por otro lado, los SWNT y su interacción con otras moléculas han atraído la atención de muchos grupos de investigación durante los últimos años debido a su posible aplicación en electrónica molecular como sensores, electrodos, fotodetectores u otros dispositivos, todo ello debido a la peculiar estructura electrónica de los SWNT y a los distintos tipos de funcionalización posibles. El trabajo realizado se divide en cuatro bloques: i) Estudio teórico de interacciones magnéticas intra e intermoleculares en compuestos moleculares. Desde el punto de vista teórico, se ha usado una metodología basada en la teoría del funcional de la densidad (DFT) y en el Hamiltoniano de Heisenberg para determinar el signo y magnitud de las interacciones magnéticas intra e intermoleculares. Los cálculos teóricos nos han permitido racionalizar el comportamiento magnético de diferentes complejos así como obtener correlaciones magnetoestructurales para distintos metales en función de los ligandos puente que los unen. ii) Síntesis y estudio de las propiedades magnéticas de complejos unimoleculares. Se ha desarrollado una metodología que nos permite predecir de manera cualitativa el signo y fuerza de la D en función de la geometría de coordinación en compuestos mononucleares de metales de transición. Además el valor de D disminuirá al distorsionar la geometría de su forma perfecta. Se ha realizado una búsqueda en la base de datos de Cambridge y mediante el programa SHAPE se han seleccionado los compuestos mononucleares de diferentes geometrías con la mínima distorsión y se han sintetizado de nuevo para medir sus propiedades magnéticas. iii) Estudio teórico de refrigerantes magnéticos moleculares. Cálculos teóricos basados en DFT nos han permitido estudiar sistemas polinucleares de metales de transición 3d y cationes de gadolinio (MxGdy). Tras el estudio realizado se propone un mecanismo de polarización de espín entre los orbitales de los ligandos y los orbitales 5d del Gd. Se han calculado las constantes de acoplamiento magnéticos (J) entre los diferentes metales y se han estudiado que parámetros estructurales afectan a dichas J viendo que el parámetro estructural más importante es el ángulo diedro Metal-Oxígeno•••Oxígeno-Gadolinio. También se han simulado las curvas de susceptibilidad y magnetización de cada molécula e integrando estas últimas se ha obtenido la variación entrópica (Delta-S) de cada material, que viene definida por la ley de Maxwell. iv) Estudio teórico y experimental de SWNT funcionalizados. Se han estudiado, mediante métodos basados en DFT, SWNT cortados y funcionalizados en los extremos con grupos carboxilatos a los que se han coordinado un FeIII viéndose que no hay una dependencia clara del valor de la constante de acoplamiento magnético con la quiralidad del nanotubo pero que en los nanotubos quirales dicha interacción puede ser ferromagnética. También se ha estudiado de manera teórica la interacción de un complejo dinuclear de cobre con SWNT. En la parte experimental se ha llevado a cabo la purificación de SWNTs mediante diferentes procedimientos y su funcionalización con un compuesto mononuclear de Tb. En los espectros de fluorescencia se ha observado un desplazamiento de los picos característicos de algunos SWNTs, lo que nos indica la selectividad del complejo a la hora de interaccionar con ciertos SWNTs. / The main themes presented in this thesis has been focused on molecular magnetism, specially in Single Molecule Magnets (SMM) and molecules with magnetocaloric effect (MCE), and functionalized Single-Wall Carbon Nanotubes (SWNT). The work presented herein can be divided in four blocks: i) Theoretical study of intra and intermolecular magnetic exchange couplings. Intra and intermolecular magnetic couplings between transition metal centres in different complexes have been studied employing density functional theory (DFT) because theoretical calculations allow to understand the magnetic couplings between metal cations through the different bridging ligands and to rationalise the magnetic behaviour of the studied systems. ii) Synthesis of mononuclear single molecule magnets. For mononuclear SMM a new model to predict the behaviour of first row transition metal complexes have been presented. Also several mononuclear complexes have been synthesized to confirm theoretical predictions and take profit of them obtaining the biggest magnetic anisotropy reported until now for a mononuclear nickel complex. iii) Theoretical study of complexes with magnetocaloric effect. In complexes containing gadolinium atoms, the magnetocaloric effect of the complexes, its dependence with the magnetic coupling constants between the metal cations and the effect of the bridging ligands that connect them have been studied. From these studies, it was concluded that the best coupling interactions are weak ferromagnetic interactions and depending on the involved metals in the interaction the best bridging ligands to obtain the weak ferromagnetic behaviour were identified. iv) SWNT and their interaction with molecules. In the theoretical part, the magnetic interactions between two transition metal complexes through the SWNTs (including the effect of their quirality) and the interaction of SWNTs with a dinuclear copper complex have been studied. In the experimental research, the purification of SWNT and their functionalization with an Yb3+ complex have been done. In the fluorescence measurements a shift in the characteristic peaks of some SWNT is observed, which indicates the preference of the complex to interact with specific SWNTs.

La recerca va néixer de l’interès de mesurar les preferències dels individus quan se’ls demana que ordenin una llista d’opcions, ja siguin conductes o objectes, obtenint així dades rànquing. Això determina que l’individu està forçat a establir un ordre entre les seves preferències, donant lloc al que es coneix com a escala de mesura ipsativa ordinal. Aquest tipus de mesura té com a avantatge front a la d’escala normativa, com Likert, que disminueix la probabilitat del conegut problema d’ “acquiescense bias” i s’elimini l’efecte “halo and horn”. Per altre banda, la principal característica del vector de respostes es que la suma dels seus components serà sempre una mateixa constant i això dificulta l’anàlisi de les dades. El primer objectiu fou el de revisar els models estadístics per analitzar dades rànquing mesurades en escala ipsativa que donen informació sobre el procés discriminador. El segon fou estendre aquests quan es tenen mesures repetides de l’elecció dels individus respecte les seves preferències i/o quan es consideren covariables referents a característiques dels propis individus o de les alternatives a ordenar. La primera teoria que marca l’ús d’una escala ipsativa és la llei dels judicis comparatius de Thurstone (1927), on es postula que quan a un individu se li demana que emeti un judici es produeix un procés discriminador en el contínuum psicològic. És en aquesta escala continua no observada en la que rau el interès a fi de veure el perfil de preferències en termes d’ordre i distància entre les opcions. La metodologia avaluada per a trobar les solucions en escala d’interval continua, es va fonamentar en dues aproximacions. La primera, treballada per el grup de Böckenholt (1991-2006) es base en els models clàssics desenvolupats per Thurstone al 1931. En aquesta les observacions ordenades s’expressen com a diferències de les variables latents subjacents a cada un dels ítems de comparació. Així, imposant les restriccions proposades per Maydeu-Olivares (2005) a la matriu de covariàncies, s’obté un cas particular d’un model d’equacions estructural (SEM). Aquest permet estimar les mitjanes de les variables latents que correspondran a la posició de cada opció en l’escala continua d’interval. Si bé, la solució depèn de que es compleixi la condició de normalitat de les variables latents i l’algorisme no troba solució a partir de cert nombre d’opcions. A més el model no permet modelar situacions de mesures repetides. En la segona aproximació es troben els treballs del grup de Dittrich (1998-2012) basats en els models de Bradley-Terry (BTM) del 1952. Els BTM consideren que la distribució de cada un dels judicis aparellats segueix una llei Binomial. Així, treballant directament amb la taula de contingències, es pot expressar la funció de versemblança com un model log-lineal general (LLBTM). És a partir d’aquest segon model, i de les seves extensions per a covariables que proposem l’extensió pel cas de mesures repetides. Les diferents propostes metodològiques es van provar tant per dades simulades com en dos exemples reals de l’àmbit de l’educació en ciències de la salut. En un, s’estudien les preferències sobre l’estil d’aprenentatge (Test Canfield) d’estudiants de medicina i en l’altre es valora si l’opinió dels estudiants de fisioteràpia sobre les activitats d’autoaprenentatge és diferent abans i després de realitzar-les. Com a conclusions, • La diferència entre les aproximacions de Thurstone y Bradley-Terry rau en la distribució que segueix la funció de versemblança. • El model LLBTM permet incorporar modificacions a les condicions d’aplicació que donen lloc a cada una de les extensions del model que incorporen covariables. • El model LLBTM permet una extensió en la que la comparació entre les opcions no sigui independent donant lloc als models per a mesures repetides. / The research focus on measuring individual preferences when people are asked to sort a list of options, thus obtaining data ranking. This determines that the subject is forced to establish an order between their preferences, resulting in what is known as ordinal Ipsative measurement scale.The advantage of this type of measure over the normative measurement scale such as Likert, which reduces the likelihood of problems known as "acquiescence bias" and removed the effect "halo and horn". However, they statistical analysis is difficult because the vector-response sums always a constant.The objectives were to review the statistical models to analyze the preferences measured in Ipsative scale, to give information about the discriminating process and to extend these models when we had repeated measures and / or covariates.The law of comparative judgments (Thurstone, 1927) postulated that this process occurs in discriminatory psychological continuum. This continuum scale allows finding the distance between the options.The methodology evaluated based on two approaches. First, the working of Böckenholt group (1991-2006) based on classical models developed by Thurstone in 1931. They expressed the ranking data as differences in the latent variables underlying each of items for comparison. So imposing the Maydeu-Olivares (2005) restrictions on the covariance matrix, we obtain a special case of a structural equation model to estimate the means of the latent variables that correspond to the position each option in the continuous interval scale. While the answer depends on the Normality of the latent variables. In addition, the model not allows to have repeated measurements. The second approach is the work of the Dittrich group (1998-2012) based on Bradley-Terry model (1952), which assumes a binomial distribution of the pairs of comparison. Thus, the likelihood function expressed as a general log-linear model (LBTM). The extension we developed is from LBTM.The aim of first applied study was to known the learning style preferences of medical students. The purpose of the second study was assessed whether physiotherapy students' opinions about self-learning is different before and after perform them.Conclusions:• The difference between the approaches of Thurstone and Bradley-Terry lies in the likelihood function distribution.• The model BTM allows incorporate modifications to the application conditions that give rise the extensions incorporating covariates and consider repeated measures.

Los fármacos, compuestos químicos con actividad biológica, y sus productos de transformación, metabolitos y otros derivados en las plantas de tratamiento y en el medio ambiente, con actividad farmacológica remanente, son contaminantes antropogénicos que, en muchos casos, están llegando al medioambiente a través de las aguas residuales, y son las aguas superficiales el primer y principal compartimento ambiental destino. Este es un hecho que, en la actualidad, es ya ampliamente reconocido por la comunidad científica, tras el desarrollo de métodos de análisis capaces de la determinación de estos microcontaminantes en el medio ambiente, y su posterior aplicación en estudios de presencia en diferentes matrices ambientales. Los científicos, por lo tanto, están demandando medidas de control de los mismos por parte de las autoridades. Aunque tímidos, se están dando pasos adelante en materia legislativa en la lucha contra este tipo de contaminación, lo que muestra la toma de conciencia de la importancia en el control de las fuentes de entrada de estos contaminantes emergentes, así como de su eliminación del medioambiente. Esto conlleva un aumento importante en el número de estudios y, por lo tanto, en las muestras a procesar por parte de los laboratorios medioambientales. De ahí nace la necesidad de optimizar la eficiencia y competitividad de los métodos analíticos actuales, de manera que progresen en fiabilidad y sensibilidad, aumentando al mismo tiempo su versatilidad, así como su capacidad y rendimiento. El desarrollo tecnológico en el sector es muy rápido, y en general, es la comunidad científica la que evalúa en primer término la viabilidad y bonanza de las diferentes propuestas tecnológicas. Con la presente tesis se ha pretendido dar respuesta a estas necesidades. Así se ha llevado a cabo: - El desarrollo y validación de métodos analíticos para la determinación de fármacos y sus derivados en aguas medioambientales y residuales, mostrando las ventajas y puntos débiles de cada uno de ellos. En concreto, se han usado dos fuentes de fiabilidad, que no son excluyentes y pueden ser utilizadas simultáneamente. La primera ha consistido en la introducción de la automatización en el tratamiento de muestra, llevando al mínimo la manipulación de las muestras por parte del analista. La segunda ha consistido en la introducción de surrogados y patrones internos adecuados que han puesto de manifiesto las incidencias producidas durante el proceso analítico, para que hayan podido ser corregidas. Por otro lado, se han conseguido métodos que presentan una elevada sensibilidad para la determinación de los microcontaminantes objeto de estudio presentes a bajas concentraciones en matrices complejas. Para ello se ha utilizado espectrómetros de masas de triple cuadrupolo de última generación, que trabajando en modo SRM (Selected Reaction Monitoring), han proporcionado una muy buena sensibilidad, además de una elevada selectividad, que ha allananado el camino de la fiabilidad comentada anteriormente. Además, se apostó también, por el desarrollo de métodos con la suficiente versatilidad como para que hayan podido ser aplicados sobre cualquier tipo de agua ambiental dulce continental, tanto superficial como subterránea, así como a agua residual y potable, con el fin de propiciar la intercalación de muestras de diferente naturaleza analizadas consecutivamente en una misma tanda. Finalmente, se propusieron métodos dotados de una elevada capacidad, de manera que un solo método haya sido capaz de analizar el mayor número de residuos de interés posibles, incluyendo fármacos y sus derivados, metabolitos y otros productos de transformación. Pero a la vez, se ha conseguido un aumento en el rendimiento analítico de estos métodos, es decir, se ha logrado una disminución del tiempo de análisis por muestra y un aumento del número de muestras por día. Para esto se apostó claramente por la automatización, eliminando algunas etapas en el proceso analítico, lo que, además de redundar en fiabilidad como se ha comentado anteriormente, ha proporcionado métodos analíticos más cortos y autónomos y, por lo tanto, capaces de trabajar en ausencia del analista. Otra enfoque en esta dirección fue la utilización de cromatografía rápida. - Otra parte importante de la presente tesis, ha sido la aplicación posterior de los métodos desarrollados, en estudios medioambientales de elevado interés científico por su innovación. En concreto en los siguientes: A) Estudio del impacto medioambiental a escala real, en un escenario de reutilización de agua residual para el mantenimiento del caudal ecológico de un río mediterráneo. Además, se valoró el riesgo ecotoxicológico y de estrogenicidad en las muestras del río. B) Estudio de presencia de fármacos y sus productos de transformación en las aguas superficiales de la cuenca del río Ebro. C) Estudio de la distribución tridimensional y origen de residuos farmacéuticos (fármacos y sus productos de transformación) en las aguas subterráneas bajo la ciudad de Barcelona (España). D) Determinación enantiomérica de 13 residuos farmacéuticos quirales en las aguas superficiales de la cuenca del río Guadalquivir, así como en las aguas de entrada y salida a las principales EDARs asociadas a la cuenca. Además, se discutieron las implicaciones en la toxicidad de las relaciones racémicas y no racémicas. / Pharmaceuticals are compounds with biological activity and their transformation products with remaining activity are arriving the environment through sewage waters, and superficial waters are the main receiving compartment. Some steps towards the fight this kind of contamination. This is creating an increase in the number of studies, and therefore, in the number of samples to be processed by the environmental laboratories. For this reason, the need to optimize the efficiency of current analytical methods, by improving the reliability, sensitivity, versatility, capacity and throughput, is a must. Technologic development is very fast in the sector, and the scientific community is generally the one that first assesses it. This thesis has tried to give answer to these requests. Thus, four multi-residue analytical methods for the analysis of pharmaceuticals and their transformation products in environmental and sewage waters, have been developed making use of cutting edge technology. The advantages and disadvantages of each of them have been discussed. Different online and offline pre-treatment technologies, fast and conventional liquid chromatographies and several kinds of triple quadrupoles for mass spectrometry, have been tested. Other important part of this thesis has been the application of the developed methods with high scientific studies, as follows: - Impact of the discharge of reclaimed sewage water in a Mediterranean river, and assessment of the eco-toxicological consequences. - Presence of pharmaceuticals and their transformation products in Ebro River basin, one of the main ones in the Iberian Peninsula. - Three-dimensional distribution of pharmaceuticals and their transformation products in the ground waters underlying Barcelona city (Spain). - Enantimeric determination of 13 chiral pharmaceutical residues in Guadalquivir River basin, one of the main ones in the Iberian Peninsula, and the assessment of the eco-toxicity issues related.

Tesi realitzada a Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua-CSIC Superior de Investigaciones Científicas (IDAEA-CSIC) / The presence of priority and emerging flame retardants (FR) in the environment deserve attention since many of these substances are toxic and persistent. The aim of this thesis was to evaluate the occurrence and impact of priority and emerging flame retardants in the aquatic environment. To accomplish this main objective, the present thesis involved the development of multiresidue methods for the analysis of different FR families in water, sediment, dust and sewage sludge and the application of developed methods for FR monitoring in rivers (UK and Spain) and wastewater treatment plants (WWTPs). Firstly, a multiresidue method based on gas chromatography (GC) coupled to quadrupole mass spectrometry (MS) was developed to determine organophosphorus flame retardants (OPFRs), polybrominated diphenyl ethers (PBDEs), new brominated flame retardants (NBFRs), bromophenols, bromoanilines, bromoanisoles and bromotoluenes. A comparison of two ionization techniques (electron ionization - EI, and electron capture negative ionization - ECNI) and two acquisition modes (selected ion monitoring – SIM, and selected reaction monitoring - SRM) revealed that GC-ECNI-MS/SIM presented the highest sensitivity at expenses of identification capacity, while GC-EI-MS/MS was the most selective technique, permitting the identification of target compounds at the pg levels. This last method was proposed for the determination of FRs in environmental samples. An extraction method for 8 PBDEs, 9 NBFRs and 10 OPFRs in river water and wastewater was developed based on solid phase extraction using Oasis HLB cartridges. In addition, a passive sampling method for monitoring of OPFRs and NBFRs in surface water was developed using the ceramic dosimeter device with HLB as receiving phase. The passive sampler was efficient for the monitoring of target compounds in river water for a deployment time of about 3 weeks, as evidenced by comparison of results obtained by passive and grab sampling. Furthermore, the extraction of target compounds in sediment, sewage sludge and dust was developed using ultrasound-assisted extraction with ethyl acetate/cyclohexane (5:2, v/v), clean-up with florisil cartridges and analysis by GC-EI-MS/MS. The method proved to be efficient and robust for analysis of target compounds in the studied matrices, as evidenced by the results obtained using spiked samples, a certificated reference material and by participating in an interlaboratory study. Monitoring studies were performed at the River Aire (Yorkshire, UK) and at three Spanish rivers (Nalón, Arga and Besòs). In all cases, samples were collected in several points alongthe rivers, fromthe sourceto the mouth, and afterWWTP outputs, in order to identify themost important sourcesof FRs. In addition, influents, effluentsand sludge samples from five Spanish WWTPs were analyzed forevaluatingthe impact of WWTPs as a source ofFRto receiving waters. Among all FR studied, OPFRswerethe most ubiquitouscontaminants in surface waters, andWWTPeffluents wereindicated as the main source ofthese compounds.BDE-209 was themost abundantPBDEcongenerand was detected in water inthe River Aire (UK),in sediments fromthe River Besòs (Catalonia)and in sewage sludge.Low frequency of detection wasobserved for NBFRs in the studied riversand WWTPs.The minor presence of NBFR in the aquaticenvironment pointsto the impression thateither thesecompounds havenotbeen used in Spain or the UK or eitherthatthey have not been used long enough or atsufficient amounts to pose an environmental problem.A toxicity testperformed with Daphniamagnarevealed that OPFRs toxicity (EC50) waswell correlated with their lipophilicity (log Kow), that these compoundspresent similar mode of actionand thattheir joint effects are additive.This mean that joint toxicity of OPFRs at lowconcentrations can produce toxic effects in theaquatic organisms,andsomixturesof these contaminantsmust be considered in risk assessmentstudies. Finally, theriskassessment performed for the studied rivers indicated no risk associated to observedOPFR levels in waters. However, apotential risk foraquatic organismswas estimatedfor the River Aire (UK) associated tothehigh concentrationsof BDE-209 in water. / El objetivo de la presente tesis consistió en el desarrollo de métodos para el análisis multiresiduo de distintas familias de retardantes de llama en matrices ambientales, y su aplicación en estudios de vigilancia ambiental. Entre los diferentes métodos instrumentales desarrollados, el método basado en la cromatografía de gases acoplada a la espectrometría de masas en modo tándem (GC-EI-MS/MS) fue el más adecuado para el análisis de ocho éteres de polibromodifenilo (PBDEs), nueve nuevos retardantes de llama bromados (NBFRs) y diez retardantes de llama organofosforados (OPFRs) en las matrices ambientales propuestas en este estudio. Para el análisis de agua, se desarrolló un método basado en la extracción en fase sólida utilizando cartuchos HLB. Además, se desarrolló un método de muestreo pasivo para la determinación de cuatro OPFRs y dos NBFRs en agua de río utilizando un muestreador “ceramic dosimeter” y HLB como fase receptora. Para el análisis de sedimentos, lodos de depuradora y polvo, se desarrolló y validó un método utilizando la extracción líquido-sólido en un baño de ultrasonidos con acetato de etilo/ciclohexano (5:2, v/v), y purificación de los extractos con cartuchos florisil. El estudio de vigilancia ambiental incluyó la determinación de los compuestos objeto de estudio en 4 ríos de Inglaterra y España y cinco depuradoras en Catalunya. Se analizaron aguas y sedimentos de los ríos e influentes, efluentes y lodos de las depuradoras. Se observó que los OPFRs son los compuestos más ubicuos y más abundantes en todas las muestra ambientales, mientras el BDE-209 se detectó en los ríos y en los lodos de las depuradoras. Los demás PBDEs, y el DBDPE, HBB, PBEB, PBT, EHTBB, BTBPE y BEHTBP se detectaron con una menor frecuencia. Los estudios de toxicidad con Daphnia magna indicaron que mezclas de OPFRs poseen toxicidad aditiva. Se llevó a cabo la evaluación del riesgo para los distintos ríos estudiados y se observó que no hay un riesgo asociado con los niveles de los OPFRs presente en las aguas, pero se observó un riesgo asociado a la presencia del BDE-209 en las aguas del río Aire en Inglaterra.

This thesis focuses on the computational study of models for platinum catalysts supported on cerium oxide (CeO2) which are of technological relevance. In these catalysts, ceria is often found acting as a non-inert support, leading to complex metal-support interactions (MSI) that modify the properties of both the oxide and the supported metal. First principles computational methods based on the Density functional Theory (DFT) have been used to study the nature of these interactions and their effect on the atomic and electronic structure and on the chemical activity of these catalytic systems. In particular, charge transfer phenomena have been studied and how the oxygen storage capacity of CeO2 is affected by the presence of deposited Pt particles. The effect of the MSI in the activity towards the WGS has also been addressed, as well as the During the fulfillment of these studies, close collaboration with world leading experimental groups from different countries has been crucial to broaden the understanding of these systems. The interaction of single Pt atoms with the CeO2(111) surface was studied first. By using the DFT+U approach in combination with hybrid functionals the validity of the DFT+U methodology for studying Pt/CeO2 systems was assessed and a suitable value for the U parameter was established for further studies dealing with similar systems. It was found that in its most stable adsorption site, Pt atoms can be found in a neutral form or oxidized to +1 formal oxidation state, with the concomitant reduction of one Ce4+ cation to Ce3+. The formation and stability of Pt dimers on CeO2(111) was studied next. It was shown that Pt atoms can easily diffuse until forming the more stable Pt2 moieties. In turn, the dimers will also diffuse before dissociating, thus describing the initial phase of Pt particle nucleation in Pt/CeO2 catalysts. The effect of the MSI in the reducibility of CeO2 was also addressed. The Oxigen Storage Capacity (OSC) of CeO2 is a consequence of its inherent reducibility, and it is believed that tuning the OSC leads to improving the catalytic performance of ceria-based catalysts. In collaboration with the experimental partners, it was found that the presence of deposited Pt particles facilitates the release of oxygen atoms from ceria by enabling the migration of an oxygen atom from the ceria substrate to the deposited metal. This phenomenon is known as reverse oxygen spill-over mechanism and is only thermodynamically favorable when the ceria substrate is nanostructured. The unprecedented experimental observation of this process and its rationalization through theoretical calculations merited the publication of these results in the prestigious Nature Materials journal. It is also found that very stable cationic Pt2+ species are formed upon the adsorption of Pt atoms on ceria nanoparticles. These adsorption complexes are so stable that they can resist harsh conditions leading to bulk-diffusion and sintering to form larger Pt species. The effect of strong electronic MSI on the activity of Pt/CeO2 catalysts toward the Water-Gas Shift Reaction was also investigated. It was found that the intimate contact between the small metal particles and the oxide substrate triggers electronic perturbations that dramatically enhance the ability of Pt to dissociate water, leading to increased WGS activity. This investigation was performed in collaboration with Jose Rodriguez’s experimental group and was initiated by the research visit that AB carried out to Brookhaven National Laboratory. These landmark results were published in the Journal of the Americal Chemical Society. In addition, the effect of the size and shape of Pt nanoparticles towards their capacity to dissociate water was investigated for lone-standing nanoparticles of different sizes. It was shown that, for Pt particles still under the scalable-to-bulk regime, the size of the particle as well as the type of sites exposed by these play an important role on their reactivity. Smaller particles with uncoordinated corner Pt atoms were found to be most active. / En aquesta tesi s’han utilitzat mètodes teòrics basats en la DFT per estudiar les propietats de sistemes formats per Pt i CeO2. Mitjançant un anàlisi de l’estructura electrònica i geomètrica dels models considerats, s’ha contribuït a la comprensió a nivell microscòpic de les interaccions entre Pt i CeO2. Així, s’han descrit els processos de transferència de càrrega entre diferents espècies de Pt i substrats de CeO2, resultant en l’oxidació de les espècies metàl•liques i la reducció de cations Ce. A més, s’ha demostrat que la presència del platí facilita la reducció de l’òxid de ceri a través de processos de migració (spillover) d’àtoms d’oxigen i que aquest efecte és més pronunciat quan el CeO2 és nanoestructurat. Això ha permès explicar per primera vegada els mecanismes de formació de vacants en catalitzadors basats en Pt i CeO2, que són responsables de la seva capacitat d’emmagatzemar oxigen i per tant, de la seva activitat catalítica. Amb els models de nanopartícules de CeO2, s’ha descrit l’existència de complexos d’adsorció on el Pt es troba dispersat atòmicament i en forma de catió a la superfície de les nanopartícules de cèria. A més, aquestes espècies es poden utilitzar com a electrocatalitzadors en els ànodes de cel•les de combustible, permetent el desenvolupament de dispositius que utilitzin platí de forma més eficient i, per tant, reduint-ne dràsticament els costos. L’estudi de la reactivitat de diferents espècies de Pt envers la reacció WGS mitjançant la determinació del perfil energètic de la dissociació de l’H2O ha permès caracteritzar els efectes que tenen la mida de la partícula de Pt i les interaccions metall-suport amb l’òxid de ceri en l’activitat d’aquests catalitzadors. S’ha demostrat l’excepcional activitat catalítica d’aquests sistemes i s’han identificat les propietats que els fan més reactius, superant en rendiment als catalitzadors que s’utilitzen industrialment per a catalitzar la WGS. Els estudis realitzats durant aquesta tesi han permès descriure detalladament propietats de sistemes formats per Pt i CeO2. Aquesta caracterització serveix per comprendre els sistemes catalítics basats en aquests materials i per guiar el disseny racional de nous materials amb les propietats catalítiques idònies per a cada aplicació.

La determinació de biomarcadors peptídics en fluids biològics resulta de gran interès pel diagnòstic, la monitorització i el pronòstic de nombrosos desordres. En aquesta tesi doctoral s’han explorat diverses metodologies d’extracció en fase sòlida acoblada en línia amb l’electroforesi capil•lar amb detecció per espectrometria de masses (SPE-CE-MS) per a l’anàlisi de biomarcadors peptídics, que es troben a baixa concentració en matrius complexes. S’han estudiat principalment pèptids opiacis que estan relacionats amb desordres neurològics i síndromes de dolor crònic. S’han avaluat diverses fases estacionàries comercials per a l’anàlisi de pèptids opiacis per SPE-CE emprant preconcentradors amb frits i la fase estacionària C18 és la que ha proporcionat millors resultats per a l’anàlisi de mostres de plasma humà. La saturació del preconcentrador s’ha previngut mitjançant un tractament de mostra previ que consta de dues etapes, una precipitació amb acetonitril seguida d’una filtració per centrifugació. Com que l’etapa de filtració és crítica per tal d’obtenir les màximes recuperacions dels anàlits i eliminar la matriu de la mostra, s’han provat filtres de diversos talls moleculars i diverses condicions de filtració. L’acoblament de la SPE-CE a un espectròmetre de masses amb analitzador de temps de vol (TOF-MS) mitjançant una interfase amb líquid auxiliar convencional ha permès disminuir els LOD per a la majoria dels pèptids opiacis en mostres de plasma humà. Per tal de poder detectar concentracions inferiors, s’ha demostrat que la combinació de la SPE-CE amb la tècnica de separació electroforètica isotacoforesi transitòria (tITP) és una bona alternativa. També, s’ha comparat el comportament de preconcentradors amb i sense frits per a l’anàlisi de pèptids opiacis per C18-SPE-CE-UV i C18-SPE-CE-TOF-MS. S’ha avaluat un prototip recentment desenvolupat d’una interfase nanoelectroesprai (nanoESI) sense líquid auxiliar basada en una punta porosa per a l’anàlisi de pèptids opiacis per CE-MS i també, s’ha establert una metodologia de C18-SPE-CE-TOF-MS emprant un innovador preconcentrador sense frits compatible amb les dimensions específiques del capil•lar de separació requerit per a la interfase nanoESI sense líquid auxiliar. Una altra possibilitat per a millorar la detecció de pèptids és utilitzar fases estacionàries amb una selectivitat més elevada que el C18, com les fases estacionàries d’immunoafinitat. S’han explorat dos procediments de preparació d’aquest tipus de fases estacionàries: la immobilització d’anticossos intactes oxidats (immunoglobulina G, IgG) a través dels carbohidrats a partícules de sílice activades amb grups hidrazida i la immobilització de fragments d’IgG (fragment d’unió a l’antigen, Fab’) a partícules de sílice activades amb grups succinimidil. Seguint els procediments establerts, s’ha preparat una fase estacionària amb IgG i una altra amb Fab’ contra les endomorfines 1 i 2 (End1 i End2). S’han optimitzat i avaluat metodologies d’IA-SPE-CE-TOF-MS per a l’anàlisi de mescles de patrons d’End1 i d’End2 i s’han analitzat mostres de plasma humà. També, s’ha explorat l’aplicabilitat d’una fase estacionària d’immunoafinitat amb IgG per a l’anàlisi de biomolècules d’elevat pes molecular per IA-SPE-CE-TOF-MS emprant la glicoproteïna transferrina com a model. / The determination of peptide biomarkers in biological fluids has become crucial for the diagnosis, monitoring and prognosis of numerous disorders. This doctoral thesis explores several on-line solid-phase extraction capillary electrophoresis mass spectrometry (SPE-CE-MS) methodologies for the analysis of peptide biomarkers that are found at low concentration in complex matrices, such as opioid peptides. Several commercial sorbents have been compared for the analysis of opioid peptides by SPE-CE using microcartridges with frits and the C18 sorbent has provided the best results for the analysis of human plasma samples. The saturation of the on-line SPE microcartridge has been prevented by a double-step sample clean-up pretreatment that consists of precipitation with acetonitrile and centrifugal filtration. The coupling of SPE-CE with a time-of-flight mass spectrometer (TOF-MS) by a conventional sheathflow interface has provided better LODs. In order to detect lower concentrations, the combination of SPE-CE with the electrophoretic preconcentration technique transient isotachophoresis (tITP) has demonstrated to be a good alternative. The performances of frit and fritless microcartridges have been compared for the analysis of opioid peptides by C18-SPE-CE-UV and C18-SPE-CE-TOF-MS. A recently developed sheathless nanoelectroespray (nanoESI) interface based on a porous tip has also been evaluated for the analysis of opioid peptides by CE-TOF-MS and a C18-SPE-CE-TOF-MS using a novel fritless microcartridge. Finally, two different procedures for the preparation of immunoaffinity sorbents (IA) have been explored: the immobilization of intact antibodies (immunoglobulin G, IgG) or IgG fragments (antigen binding fragment, Fab’) to silica particles. Two IA sorbents against Endomorphins 1 and 2 have been prepared following the established procedures. IA-SPE-CE-TOF-MS methodologies have been optimized and evaluated for the analysis of standards solutions of End1 and End2 and human plasma samples. The suitability of an immunoaffinity sorbent with IgG has also been explored for the analysis of large biomolecules by IA-SPE-CE-TOF-MS using the glycoprotein transferrin as a model.

In this thesis, several physico-chemical phenomena occurring at the two-dimensional environment of a Langmuir monolayer are studied. In the first section, the characterization of Langmuir monolayers of an azobenzene derivative is presented, together with the induction of chirality by the action of a chemical and a physical force, inside labile condensed domains formed by the trans isomer. This has been compared with results of another study done in the group for a homologue azobenzene molecule. In addition, we have studied a heterochiral recognition phenomenon in monolayers by means of the interaction of two enantiomeric chiral azobenzene derivative surfactants. The following section focuses on the field of two-dimensional microfluidics, and encompasses the analysis of different transport processes occurring at the interface between two monolayers that are coflowing through a channel. In this context, studies of the diffusion between co-flowing monolayers have resulted in a slight increase in the diffusion coefficient value for experiments with curvilinear channels, and when vortices are introduced in the system. In contrast, increasing the concentration gradient between co-flowing monolayers has not been successful at producing a noticeable impact in the measured diffusion coefficient values. On the other hand, a two-dimensional dissolution process has been visualized, with a rate that follows a classic dissolution model. Different unsuccessful attempts to realize a chemical reaction between coflowing monolayers are presented. Moreover, we have addressed the flow of monolayers in open microchannels driven by surface tension gradients, determining that drag at the interface and lateral confinement result in the formation of backflow patterns that carry the subphase liquid upstream through self-organized micro-ducts. This backflow patterns depend on channel geometry and are bound by velocity stagnation surfaces, whose shape and location has been related to the interfacial velocity profiles by means of the combination of a simple model and particle image velocimetry measurements. In the last section, we adapt the protocols used in two-dimensional microfluidics to study the insertion and diffusion of a protein in a phospholipid monolayer. / En aquesta tesi s’han estudiat diferents fenòmens físico-químics en l’àmbit de les monocapes de Langmuir. En una primera secció, s’han caracteritzat monocapes de Langmuir d’un derivat d’azobenzè que presenta una separació de fases entre els seus dos possibles isòmers. S’ha explorat la inducció de quiralitat en dominis condensats aïllats, rics en isòmer trans, mitjançant l’acció d’una força quiral química (un dopant quiral), i una de física (un vòrtex). Els resultats obtinguts s’han comparat amb els d’un altre estudi realitzat prèviament en el grup, fet amb un derivat d’azobenzè homòleg. A part, s’ha estudiat un fenomen de reconeixement quiral en monocapes, degut a la interacció de dos enantiòmers quirals d’un altre derivat azobenzènic. Una segona secció de la tesi es centra en el camp de la microfluídica bidimensional, i mostra l’estudi de diferents fenòmens de transport que ocorren en la interfase entre dues monocapes que flueixen al llarg d’un canal. En concret, s’han fet experiments de difusió entre monocapes que co-flueixen per un canal, per tal de trobar les condicions en les que s’obté un increment de la difusió, traduït en un augment del valor del coeficient de difusió mesurat. D’aquesta manera, els experiments realitzats en circuits amb forma de serpentí, o en els que s’hi ha creat vòrtexs, presenten un augment en la difusió. En canvi, l’efecte de l’augment del gradient de concentració existent entre les dues monocapes no ha resultat en canvis apreciables en els coeficients de difusió mesurats. D’altra banda, s’ha visualitzat un procés de dissolució en dues dimensions que segueix el model de dissolució clàssic, i s’han fet experiments per tal d’aconseguir visualitzar una reacció en la línia de contacte entre dues monocapes. A més, s’ha estudiat la formació d’un flux de retorn en la subfase com a resultat del flux d’una monocapa en la interfase, i s’ha pogut relacionar amb perfils de velocitat interficials anòmals obtinguts. En l’última secció, s’han adaptat els protocols experimentals utilitzats en la microfluídica bidimensional, per tal d’estudiar la inserció i difusió d’una proteïna en una monocapa de fosfolípids.

Stochastic fluctuations, or noise, are ubiquitous in biological systems and play an important role in many cellular processes. Experimental evidences have shown that noise affects the reliability of cell coordination in populations of communicating cells. In this thesis, we study the effects of stochasticity in the emergence of collective behavior in populations of bacteria communicating by QS. We focus on the genetic switch as a paradigm of cellular decision making in both natural and synthetic bacterial systems. Our approach is based on mathematical modeling and stochastic simulations, both at the level of the single cell and at the level of the cell population. We focus on four main topics. In the first topic, we analyze the interplay between intracellular noise and the diffusion process of the QS signaling mechanism. We build a model describing the expression of the signaling molecule and its diffusion in a population of cells, focusing on the situation of very low constitutive expression rate. We show that varying the diffusion rate produces a repertoire of dynamics for the signaling molecule. Our results reveal the contribution of intrinsic noise and transcriptional noise (mRNA copy number fluctuations) in the fluctuations of the signaling molecule. We observe that the total noise exhibits a maximum as a function of the diffusion rate, in contrast to previous studies. Thus, the QS communication mechanism modifies the fluctuations of the signaling molecule inside the cell and interacts with the gene expression noise. In the second topic, we study the effects of gene expression noise on the precision of the population coordination in the QS activation of the LuxR/LuxI system. We analyze the response and dynamics of a population of cells to different levels of autoinducer. Our results show that gene expression noise in LuxR is the main factor that controls the transient variability of the QS activation. This study sheds light on the relation between the single cell stochastic dynamics and the collective behavior in a population of communicating cells. In the third topic, we analyze the effects of intrinsic noise in an autoactivating switch in an isolated single cell. We show that noise promotes the stability of the low-state phenotype of the switch and that the bistable region is extended when increasing the intensity of the fluctuations, an effect that we call stochastic stabilization. Our results show that intrinsic noise modifies the epigenetic landscape as well as the switching rate, which results in complex behavior of the stochastic switching dynamics when varying the intensity of noise. Thus, at the level of a single cell, intrinsic noise contributes to the cell-to-cell variability of the genetic switch and can modify its stable states and its dynamics. In the fourth topic, we build a model of a population of toggle switches communicating by the exchange of two diffusible QS signals. We show that increasing the diffusion rate, which increases the coupling strength between the cells, leads to a phase transition from an unordered phase where the cells randomly flip between the two states of the switch, to an ordered phase with all the cells locked into the same stable state. The same transition is found in a population of cells growing exponentially in a closed volume. Moreover, the response of the cells to a varying external signal exhibits a hysteresis loop. We show that the cell-cell coupling enhances the sensitivity of the population response to the external signal and suggest that this new mechanism could be used to increase the robustness and sensitivity of biosensors. Our results suggest a new mechanism for collective cell decision making based on the phenomenon of phase transition. / En aquesta tesi, estudiem els efectes de la estocàsticitat en la aparició del comportament col·lectiu en poblacions de bacteris que comuniquen per quorum sensing (QS). Ens centrem en el interruptor genètic com a paradigma dels processos de decisió cel·lulars tant en sistemes de bacteris naturals com sintètics. El nostre mètode es basa en la modelització matemàtica i en les simulacions estocàstiques, tant a nivell d'una cèl·lula individual com a nivell d'una població de cèl·lules. A nivell d'una cèl·lula individual, mostrem que el soroll afavoreix l'estabilitat del fenotip de l'estat ``baix'' de l'interruptor genètic autoactivador i que la regió de biestabilitat s'estén quan creix la intensitat de les fluctuacions, un efecte que hem anomenat estabilització estocàstica. A nivell d'una població de cèl·lules, mostrem que el procés de difusió del mecanisme de QS modifica les fluctuacions i la dinàmica de la molècula autoinductora dins de la cèl·lula i interactua amb el soroll en la expressió genètica. En el sistema canònic de QS LuxR/LuxI, mostrem que el soroll en la expressió genètica de LuxR és el principal factor que controla la variabilitat transitòria de l'activació del QS. El soroll intrínsec disminueix la precisió de la coordinació de la població i modifica la dinàmica de la transició de QS. A més, presentem un model d'una població d'interruptors genètics de toggle switch que comuniquen per l'intercanvi de dos senyals difusius de QS. Mostrem que l'increment de la velocitat de difusió, que augmenta la força de l'acoblament entre les cèl·lules, porta a una transició de fase: va des d'una fase desordenada on les cèl·lules salten de manera aleatòria entre els dos estats de l'interruptor, fins a una fase ordenada amb totes les cèl·lules bloquejades en el mateix estat estable. La mateixa transició s'ha trobat en una població de cèl·lules que creixen exponencialment en un volum tancat, amb totes les cèl·lules entrant en l'estat ordenat quan arriben a una mida crítica del sistema. Els nostres resultats suggereixen un nou mecanisme per la decisió cel·lular col·lectiva basat en el fenomen de la transició de fase.

Tesi realitzada a l'Institut de Recerca Biomèdica de Barcelona (IRB) / The Pauson-Khand reaction (PKR) is, formally, a [2+2+1] cycloaddition involving an alkene, an alkyne and a carbon monoxide molecule, typically mediated or catalyzed by a cobalt (0) complex. The product of this reaction is a cyclopentenone. This reaction, discovered in 1973 by P. L. Pauson and I. U. Khand constitutes, nowadays, one of the most prominent methods for the synthesis of five-membered ring compounds. Regarding whether the alkene and the alkyne belong to the same molecule or are two different entities, we refer to the intra or intermolecular PKR, respectively. The intramolecular PKR has been the most extensively used one, since it allows the formation of complex polycyclic structures in very few synthetic steps and both the regio and stereoselectivity of the reaction are substrate-controlled. The intermolecular PKR has been traditionally less studied and exploited due to the limitations it presents. First of all, when the alkyne is internal and non-symmetrical the reaction may yield mixtures of regioisomers in different proportions depending on the electronic and steric properties of the substituents. If the reaction is carried out with a terminal alkyne, only one product is formed: the one that has the substituent alpha to the carbonyl in the final cyclopentenone. On the other hand, the reaction is very tolerant to different alkynes, but only tensioned and cyclic alkenes react satisfactorily, ethylene being an exception to this rule. Cyclopentanic compounds are very abundant in nature, and they present a great variety of structures and functions. Probably, two of the most well-known families of cyclopentanic compounds in nature are prostaglandins and phytoprostanes. Prostaglandins are generated by the action of cyclooxygenase (COX) on the fatty acids that come from the phospholipid bilayer. The most common substrate for this reaction cascade in the human body is arachidonic acid. In plants, a similar process occurs with linolenic acid as substrate and the family of phytoprostanes as product. The extremely interesting properties of these compounds, such as antitumor activity, along with the difficulty to isolate them from natural sources, has led to an increasing interest on finding simple and efficient methods to access them. The fact that these products share a cyclopentenone ring (or a derivative) as a structural feature makes them aperfect synthetic target for the PKR. During the present thesis, we have developed a methodology to synthesize prostaglandins and phytoprostanes from the PK adduct of norbornadiene and N-Bocpropargylamine. The synthesis of the aforementioned starting material can be carried out enantioselectively, so that the synthetic target can also be obtained as a single enantiomer. This methodology has been applied to the synthesis of a natural phytoprostane derivative: the methyl ester of 13-epi-12-oxo Phytodienoic acid. The introduction of fluorinated substituents in organic molecules is extremely interesting, since the presence of these functional groups modifies the chemical and physical properties of the molecules to which they are incorporated. Given that, at the beginning of this thesis, there were no precedents of the intermolecular PKR of fluorinated alkynes, and considering that the particular stereoelectronic properties of these products could have an interesting impact on the regiochemical outcome of the PKR, we decided to study them in this work. Our main conclusion has been that fluorinated substituents always occupy the alpha position to the carbonyl in the final cyclopentenone. This fact indicates that the steric bulk of fluorinated groups is larger than expected and overcomes its electronic properties (it is accepted that electron-donating groups prefer the alpha position in the final PK adduct, whereas electron-withdrawing groups prefer the beta position). Furthermore, in the case of trifluoromethyl alkynes, we have developed a methodology that allows to remove this group in order to obtain the previously unknown beta-substituted regiosiomers of PK adducts of terminal alkynes. We have also developed a methodology to carry out the synthesis of trifluoromethyl PK adducts enantioselectively. As an application of our methodology, we have developed a formal synthesis of alpha-cuparenone, a naturally occurring sesquiterpene. / La reacción de Pauson-Khand (PKR) es, formalmente, una cicloadición [2+2+1] que transcurre entre un alqueno, un alquino y una molécula de monóxido de carbono. Como producto de esta reacción, típicamente mediada o catalizada por un complejo de cobalto (0), se genera una ciclopentenona. Los compuestos ciclopentánicos son muy abundantes en la naturaleza, y presentan gran variedad estructural y funcional. Probablemente, dos de las familias de compuestos ciclopentánicos más conocidas son la de las prostaglandinas y la de los fitoprostanos. En los últimos años se ha descubierto que algunos de estos productos (o derivados) poseen propiedades altamente interesantes (como, por ejemplo, actividad antitumoral). La dificultad de aislarlos de fuentes naturales ha despertado un gran interés por desarrollar métodos eficientes para obtenerlos sintéticamente. Dado que estos productos comparten un anillo de ciclopentenona como elemento estructural, constituyen unos substratos ideales para ser sintetizados mediante una PKR. Durante la presente tesis se ha desarrollado una metodología para sintetizar prostaglandinas y fitoprostanos a partir del aducto de PK del norbornadieno y la N-Bocpropargilamina. La síntesis de dicho producto de partida puede realizarse de manera enantioselectiva, de modo que el producto final puede obtenerse, asimismo, de modo ópticamente enriquecido. Esta metodología se ha ensayado con la síntesis del éster metílico de un fitoprostano natural: el ácido 13-epi-12-oxo fitodienóico. Por otro lado, al inicio de esta tesis, no se había realizado nunca una PKR intermolecular con alquinos fluorados y considerando que las particulares propiedades esteroelectrónicas de estos productos podían influir de un modo interesante en la regioquímica de la reacción, decidimos estudiarlos en profundidad durante esta tesis. La principal conclusión que se ha obtenido es que los substituyentes fluorados siempre ocupan la posición alfa al carbonilo en las ciclopentenonas finales. En el caso de que el substituyente fluorado sea un trifluorometilo, se ha desarrollado una metodología que permite quitarlo para obtener los hasta ahora desconocidos regioisómeros de aductos de PK de alquinos terminales. También se ha desarrollado una metodología para realizar dichas PKRs de forma asimétrica y obtener los aductos ópticamente puros. Como aplicación de esta estrategia, se ha realizado una síntesis formal de la alfa-cuparenona, un sesquiterpeno natural.

L’objectiu general de la present Tesi Doctoral és la separació i la detecció de molècules d’interès biològic que contenen grups tiols i dels seus complexos metàl•lics en mostres sintètiques i naturals utilitzant la cromatografia de líquids en fase inversa amb detecció electroquímica. La fitoremediació és una tecnologia basada en l’ús de plantes per eliminar contaminants del medi ambient o reduir-ne la seva toxicitat fins a fer-los innocus. Les fitoquelatines són pèptids rics en cisteïna que sintetitzen les plantes, les algues i alguns fongs i que s’enllacen als metalls pesants mitjançant el grup tiol. Les fitoquelatines estan involucrades en la desintoxicació i l’homeòstasi dels metalls pesants, i és per això que l’estudi de la complexació d’aquestes molècules amb els metalls pesants és d’especial interès. Per tal d’assolir l’objectiu general, es divideix la Tesi en dos parts ben diferenciades: la primera dirigida al desenvolupament de la metodologia de separació i detecció de les fitoquelatines sintètiques i dels seus complexos amb Hg(II); i la segona dedicada a l’aplicació d’aquesta metodologia a sistemes naturals. Per a aquesta segona part, es seleccionen plantes cultivades en presència de diversos metalls pesants, ja sigui de forma artificial com natural. Aquesta Tesi es presenta com l’inici d’una nova línia de recerca del grup d’Electroanàlisi dedicada a l’estudi de la complexació de metalls pesants tòxics per les fitoquelatines utilitzant la cromatografia de líquids d’alta resolució (HPLC) en fase inversa acoblada a la detecció electroquímica. Aquesta metodologia es presenta com un mètode selectiu, sensible, senzill i econòmic desenvolupat paral•lelament a les tècniques voltamperomètriques estàtiques, àmpliament utilitzades al grup de recerca, i com una alternativa més econòmica a la detecció per espectrometria de masses globalment utilitzada en estudis de fitoremediació. La idea principal d’aquesta Tesi Doctoral és la separació i la detecció de fitoquelatines i altres molècules relacionades, així com dels seus complexos amb mercuri. Per tant, la primera part de la memòria (I. Introducció) que consta de tres capítols, està dedicada a la presentació del tema per situar-nos dins de context. A la segona part (II. Metodologia aplicada) s’explica amb detall els fonaments de les tècniques instrumentals i quimiomètriques utilitzades en la present Tesi Doctoral. A la tercera part (III. Experimental) es repassa la instrumentació, els reactius i els procediments de treball utilitzats. Aquesta memòria de Tesi Doctoral es presenta com a compendi de publicacions; els treballs publicats i la discussió dels resultats obtinguts es disposa a la quarta part de la memòria (IV. Resultats i discussió). Finalment, a la cinquena part de la memòria (V. Conclusions) es presenten les conclusions generals d’aquesta Tesi i a la sisena i última part (VI. Bibliografia) les referències bibliogràfiques consultades. / El objetivo general de esta tesis doctoral es la separación y detección de moléculas de interés biológico que contienen grupos tiol y de sus complejos metálicos en muestras sintéticas y naturales, usando la cromatografía de líquidos en fase reversa con detección electroquímica. La fitoremediación es una tecnología basada en el uso de plantas para eliminar contaminantes del medio ambiente o reducir su toxicidad hasta hacerlos innocuos. Las fitoquelatinas son péptidos ricos en cisteína que sintetizan las plantas, las algas y algunos hongos y que se enlazan a los metales pesados mediante el grupo tiol. Las fitoquelatinas están involucradas en la desintoxicación y la homeostasis de los metales pesados mediante la quelación de estos iones en el citosol y el almacenaje posterior de estos complejos en las vacuolas. Éste es el motivo por el cual el estudio de la complejación de estas moléculas con los metales pesados es de especial interés. Para lograr este objetivo general, la tesis se divide en dos partes bien diferenciadas: una primera parte dirigida al desarrollo de la metodología de separación y detección de las fitoquelatinas sintéticas y de sus complejos con Hg(II); y la segunda parte dedicada a la aplicación de esta metodología a sistemas naturales. Para esta segunda parte, se seleccionan plantas cultivadas en presencia de distintos metales pesados, ya sea de forma artificial como natural. Se han desarrollado diversas metodologías para el análisis de fitoquelatinas y compuestos relacionados, entre las cuales la espectrometría de masas es la técnica más usada. El objetivo de esta tesis es desarrollar una metodología analítica sensible y barata que combine la cromatografía de líquidos de alta resolución con la detección electroquímica utilizando un electrodo de carbono vitrificado. Con esta metodología no sólo se separan i detectan las fitoquelatinas i sus compuestos relacionados sino también sus complejos con el Hg. Entre todos los metales pesados, se escoge el Hg(II) para los estudios de complejación de fitoquelatinas debido a su elevada estabilidad de los complejos formados, aparte de ser un metal altamente toxico con graves efectos perjudiciales para la salud y para el medio ambiente. En la segunda parte de la tesis, esta metodología se aplica al estudio de plantas cultivadas en presencia de distintos metales pesados. Primeramente se consideran plantas de la especie Hordeum vulgare cultivadas en presencia de Hg(II) y en presencia simultánea de Hg(II) y Cd(II), y se evalúa la síntesis de fitoquelatinas provocada por estos metales tóxicos. De forma similar se evalúa la capacidad inductora de fitoquelatinas de distintos metales pesados, como son el Hg(II), el Cd(II), el Pb(II) y el As(III) y se compara la capacidad para inducir fitoquelatinas de cada uno de ellos. Finalmente se estudian plantas contaminadas con Hg de forma natural, procedentes de la zona de Almadén. Esta zona es mundialmente conocida por las minas de Hg más grandes que se han descubierta hasta la actualidad. Por este motivo, este estudio es de especial interés ya que permite profundizar en los mecanismos naturales que han desarrollado las plantas para combatir la toxicidad del mercurio. Debido a que esta tesis opta a la Mención Internacional de Doctorado, en un último capítulo se presentan los resultados obtenidos en la estancia pre-doctoral realizada a la Facultad de Farmacia de la Université Libre de Bruxelles (Bélgica) bajo la supervisión del Professor Jean-Michel Kauffmann. La temática de la estancia efectuada en este centro europeo se enmarca perfectamente dentro del proyecto de tesis, ya que amplía los sistemas de detección de compuestos tiólicos con la utilización de electrodos de plata.