Evalúa la capacidad de formación de biofilm por diecisiete cepas de L. monocytogenes sobre una superficie de acero inoxidable a una temperatura de 30°C, alta humedad y en un periodo de siete días, mediante el uso de tres métodos de recuento como el sistema TEMPO®, recuento en placa y microscopía de epifluorescencia directa, además de comparar su eficacia en determinar el número de células presentes en el biofilm. La cepa con un mayor número de células presentes en el biofilm es L. monocytogenes CECT 5672 con un recuento de 2.17×10⁷ UFC/cm², evaluado por microscopía de epifluorescencia directa. Sin embargo, la evaluación por sistema TEMPO® y recuento en placa determinan que la mayor productora de biofilm es la cepa L. monocytogenes 4423 con recuentos de 4.70×10⁶ y 3.98×10⁶ UFC/cm², respectivamente. Los tres métodos coinciden en que la cepa con una menor producción de biofilm es L. monocytogenes CECT 911, obteniéndose recuentos de 5.98×10⁵, 5.59×10⁵ y 2.98×10⁶ UFC/cm² por sistema TEMPO®, recuento en placa y por microscopía de epifluorescencia directa, respectivamente. Los recuentos de las cepas de mayor producción de biofilm, mencionadas anteriormente, no presentan diferencias estadísticamente significativas (P > 0.05), en su mayoría, con los recuentos obtenidos por las otras cepas estudiadas. Sin embargo, sí se encuentran diferencias estadísticamente significativas (P < 0.05) entre la mayor y menor cepa productora de biofilm, en los tres métodos evaluados. Sin embargo, se encuentran diferencias significativas entre los recuentos obtenidos por estos dos métodos con los obtenidos por microscopía de epifluorescencia directa para todas las cepas, excepto L. monocytogenes R6 en la que su recuento por microscopía de epifluorescencia directa no presenta diferencias significativas (P > 0.05) con el recuento en placa. No se encuentra una relación directamente proporcional entre la producción de biofilm y el porcentaje de células viables. El modelo de regresión lineal es el más idóneo para relacionar los tres métodos. Finalmente, se concluye que todas las cepas estudiadas presentan diferentes capacidades para formar biofilm, y que el método que presenta las mayores ventajas en cuanto a su sensibilidad y rapidez para cuantificar células del biofilm es la microscopía de epifluorescencia directa. / Tesis

La creciente demanda de la industria por disponer de recubrimientos de alta resistencia a la corrosión y abrasión con un menor costo, induce el desarrollo de nuevos compuestos con menor rugosidad superficial y mayor adherencia al substrato. El desgaste abrasivo es uno de los grandes problemas que se presentan en piezas que trabajan en contacto con minerales. Las técnicas de proyección térmica y soldadura PTA, son usadas para formar recubrimientos duros y se basan en conferir al material a depositar (en forma de polvo o varilla), suficiente energía térmica con tal de proyectar material fundido o parcialmente fundido con alta energía cinética formando un recubrimiento compacto. El estudio que se presenta a continuación tiene su origen en la observación del desgaste prematuro en asientos de válvulas API-9 de bombas GEHO ZPM Duplex presentes en la minería del cobre, las cuales sufren desgaste por abrasión y son reemplazadas cada apróx. 800 [h]. El objetivo del trabajo es producir recubrimientos duros, determinar la influencia de la composición y micro-estructura en el comportamiento en desgaste y micro-dureza y comparar los resultados con el material presente en dicha válvula. Se fabricaron 4 probetas de acero SAE 1020 de dimensiones 50x50x10 [mm], dos de ellas con recubrimientos metálicos; base niquel (Durmat 59 PTA), base hierro (Durmat 505 PTA), y dos con recubrimientos cerámicos una mezcla niquel y carburo de tungsteno (Durmat 62 PTA), y una con Carburo de tungsteno-Cobalto (Durmat 101 PTA). Se hizo Microscopía Óptica, se sometieron a ensayo de desgaste ASTM-G65 procedimiento A, microscopía electrónica de barrido (SEM) y Micro-dureza. Los resultados arrojaron que Durmat 101 HVOF pierde un 65 % menos de peso y un 32% menos de espesor frente al material de la válvula. Además este recubrimiento es un 68 % más duro que la válvula, con un valor promedio de 1341,8 HV03,. Es el único recubrimiento que obtiene mejores resultados que el material de la válvula. El 59 PTA muestra un crecimiento dendrítico fino en la microscopía, y al agregar carburos de tungsteno la resistencia al desgaste mejora y la dureza aumenta en un 31%. El 505 PTA tiene una micro-estructura muy fina y compacta, con carburos finos ordenados en una matriz de hierro. De los recubrimientos aportados por soldadura de arco transferido, fue el de mejor desempeño. El recubrimiento metálico base Níquel, Durmat 59 PTA, es el que presenta el comportamiento más deficiente en todas las pruebas y es el único que en el ensayo de desgaste llegó al material base.

[EN] The biocontrol agent (BCA) Candida sake CPA-1, has proven to be effective against the pathogenic fungus Botrytis cinerea, causing agent of grey mold in many fruits. The aim of this Thesis was to develop biocontrol products (BCP), based on this BCA and coating forming agents (CFAs) with good stability and efficacy against fungus infection. Several formulations of CFAs, based on biopolymers (hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), corn starch (S), sodium caseinate (NaCas) and pea protein (PP)), combined with surfactants (oleic acid (OA), Span 80 (S80) and Tween 85 (T85)), were obtained and analyzed as to their ability to improve the adherence, survival and efficacy of C. sake on grapes. The functionality of these formulations as coatings was also analyzed with and without yeast cells. Likewise, dry formulations based on low cost CFAs (starch derivatives) and C. sake were obtained by means of fluidized-bed drying and their physical and microbiological stability were studied as a function of product moisture content. The application of C. sake in combination with CFAs permitted an improvement in the initial adherence of the yeast on the surface of grapes and also higher survival rates. The protein-based coatings (NaCas and PP), both with and without surfactants showed the best results, suggesting that these matrices are more adequate supports for the BCA. CFAs also enhanced the efficacy of the BCA efficacy at controlling grey mold with respect to C. sake applied in water. NaCas and PP, and also some of the formulations based on S, exhibited the highest reduction values as regards to the incidence and severity of the infection. When the main properties of the coating forming dispersions and films were analyzed, it could be observed that the type of polymer, more than the presence or type of surfactant, greatly influenced the obtained values. The viability of C. sake on the different matrices was greatly reduced during storage at 25°C. However, protein-based coatings showed slightly higher counts. The coatings formed were not estimated to be tick and so they did not represent a relevant barrier to the gas exchanges of the fruit, although they were sufficient to improve the performance of C. sake as BCA. The physical stability of the different BCPs based on C. sake and starch derivatives (potato starch, pre-gelatinized potato starch and maltodextrins) was ensured below a water activity (aW) of 0.75 at room temperature, since BCPs were in a glassy state. However, the viability of C. sake at 20°C over time was greatly affected by the aW. Thus, whereas an aW ¿ 0.43 caused fast reductions in the viability of the BCA in all of the formulations, an aW ¿ 0.33 better preserved the viability of the yeast. This is a key factor since 0.33 is the aW value of a newly dried product and its moisturizing must be avoided in order to maintain its effectiveness in terms of cell viability. Nevertheless, 20°C was considered a non-adequate temperature since, even at low aW, a remarkable decline in viable cells was observed. However, cold storage of BCPs at 5°C allowed for a very good preservation of viable cells even after 6 months. A BCP based on maltodextrins as the main carrier was the formulation that showed the best potential to formulate C. sake in terms of the cell viability preservation and feasibility of in-field application due to its faster water solubilization. / [ES] El agente de biocontrol (ABC) Candida sake CPA-1 ha demostrado ser efectivo frente al hongo patogénico Botrytis cinerea, el agente causante de la podredumbre gris en muchas frutas. El objetivo de esta Tesis fue el desarrollo de productos de biocontrol (PBC) basados en este ABC y agentes formadores de recubrimiento (AFRs), con una buena estabilidad y efectividad frente a la infección fúngica. Se obtuvieron diversas formulaciones de AFRs, basadas en biopolímeros (hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC), almidón de maíz (AM), caseinato sódico (NaCas) y proteína de guisantes (PG)), combinados con tensoactivos (ácido oleico (AO), Span 80 (S80) y Tween 85 (T85)). Todas ellas se analizaron en su capacidad para mejorar la adherencia, supervivencia y eficacia de C. sake en uvas. Se estudio también la funcionalidad de estas formulaciones como recubrimientos con y sin la incorporación de células de la levadura. Asimismo, se obtuvieron formulados secos basados en AFRs de bajo coste (derivados de almidón) y C. sake por secado en lecho fluido y su estabilidad física y microbiológica fue estudiada en función de su contenido en humedad. La aplicación de C. sake en combinación con AFRs permitió una mejora de la adherencia inicial de la levadura en la superficie de uvas y también una mayor supervivencia. Los recubrimientos basados en proteínas (NaCas y PG) con y sin tensoactivos mostraron los mejores resultados, sugiriendo que estas matrices son soportes más adecuados para el ABC. Los AFRs también mejoraron la efectividad del ABC en el control de la podredumbre gris en comparación con C. sake aplicada con agua. NaCas y PG, así como algunas de las formulaciones basadas en AM, dieron lugar a los valores más elevados de reducción de la incidencia y severidad de la infección. Cuando se analizaron las principales propiedades de las dispersiones formadoras de recubrimiento y las películas, se pudo observar que el tipo de polímero, más que la presencia o tipo de tensoactivo, afectó considerablemente los valores obtenidos. La viabilidad de C. sake en las distintas matrices se vio muy afectada durante su almacenamiento a 25°C. Sin embargo, los recubrimientos a base de proteínas mostraron recuentos ligeramente superiores. El espesor estimado de los recubrimientos formados en las uvas fue muy bajo, por lo que éstos no supusieron un efecto barrera relevante para los intercambios de gases de la fruta, aunque fueron suficientes para mejorar la función de C. sake como ABC. La estabilidad física de los diferentes PBCs basados en C. sake y derivados de almidón (almidón de patata, almidón de patata pregelatinizado y maltodextrinas) quedó asegurada a actividades de agua (aW) por debajo de 0.75 a temperatura ambiente, ya que los PBCs se encontraban en estado vítreo. Sin embargo, la viabilidad de C. sake a 25°C durante el tiempo se vio altamente disminuida. Mientras valores de aW ¿ 0.43 causaron rápidas reducciones en la viabilidad del ABC en todas las formulaciones, valores de aW ¿ 0.33 preservaron mejor la viabilidad de la levadura. Esto es un factor clave ya que 0.33 es el valor de aW de los productos recién obtenidos, por lo que su hidratación debe evitarse para mantener su efectividad en términos de viabilidad celular. No obstante, 20°C no fue considerada una temperatura de conservación adecuada ya que, incluso a valores bajos de aW, se observó un marcado descenso en el número de células viables. Por su parte, el almacenamiento en frío a 5°C permitió un muy buen mantenimiento de células viables, incluso tras 6 meses de almacenamiento. El PBC basado en maltodextrinas como soporte principal fue el formulado que mostró el mejor potencial para formular C. sake en términos de mantenimiento de la viabilidad celular y practicidad para su aplicación en campo, debido a su rápida solubilidad en agua. / [CAT] L'agent de biocontrol (ABC) Candida sake CPA-1 ha demostrat s'efectiu enfront del fong patogènic Botrytis cinerea, l'agent causal de la podridura grisa en moltes fruites. L'objectiu d'aquesta Tesi va ser el desenvolupament de productes de biocontrol (PBC) basats en aquest ABC i agents formadors de recobriment (AFRs), amb una bona estabilitat i efectivitat enfront de la infecció fúngica. Es van obtindre diverses formulacions d'AFRs, basades en biopolímers (hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC), midó de dacsa (M), caseinat sòdic (NaCas) i proteïna de pésol (PP)), combinats amb tensoactius (acid oleic (AO), Span 80 (S80) i Tween 85 (T85)). Totes elles van ser analitzades en la seua capacitat per a millorar l'adherència, supervivència i eficàcia de C. sake en raïm. La funcionalitat com a recobriments d'aquestes formulacions també va ser estudiada amb i sense la incorporació de cèl·lules del llevat. Tanmateix, es van obtindre formulats secs basats en AFRs de baix cost (derivats de midó) i C. sake per assecat en llit fluiditzat i la seua estabilitat física i microbiològica va ser estudiada en funció del seu contingut en humitat. L'aplicació de C. sake en combinació amb AFRs va permetre una millora de l'adherència inicial del llevat sobre la superfície de raïm i també una major supervivència. Els recobriments basats en proteïnes (NaCas i PP) amb i sense tensoactius van mostrar els millors resultats, suggerint que aquestes matrius són suports més adequats per a l'ABC. Els AFRs també van millorar l'efectivitat de l'ABC en el control de la podridura grisa en comparació amb C. sake aplicada amb aigua. NaCas i PP, així com algunes de les formulacions basades en M, van donar lloc als valors més elevats de reducció de la incidència i severitat de la infecció. Quan les principals propietats de les dispersions formadores de recobriment i pel·lícules van ser analitzades, es va poder observar que el tipus de polímer, més que la presència o tipus de tensoactiu, va afectar considerablement els valors obtinguts. La viabilitat de C. sake en les diferents matrius es va veure molt afectada durant el seu emmagatzemament a 25°C. No obstant això, els recobriments a base de proteïnes van mostrar recomptes lleugerament superiors. La grossària estimada dels recobriments formats en el raïm va ser molt baixa, per la qual cosa aquests no van suposar un efecte barrera rellevant per als intercanvis de gasos de la fruita, encara que van ser suficients per a millorar la funció de C. sake com ABC. L'estabilitat física dels diferents PBCs basats en C. sake i derivats de midó (midó de creïlla, midó de creïlla pregelatinitzat i maltodextrines) va quedar assegurada a activitats d'aigua (aW) per davall de 0.75 a temperatura ambient, ja que els PBCs es trobaven en estat vitri. No obstant això, la viabilitat de C. sake a 25°C durant el temps es va veure altament afectada. Mentre que valors d'aW ¿ 0.43 van causar ràpides reduccions en la viabilitat de l'ABC en totes les formulacions, valors d'aW ¿ 0.33 an preservar millor la viabilitat del llevat. Açò és un factor clau ja que 0.33 és el valor d'aW dels productes acabats d'obtindre, per la qual cosa la seua hidratació ha d'evitar-se per a mantindre la seua efectivitat en termes de viabilitat cel·lular. No obstant això, 20°C va ser considerada una temperatura no adequada ja que, fins i tot a valors d'aW baixos, un marcat descens en el nombre de cèl·lules viables va ser observat. Per la seua banda, l'emmagatzemament en fred a 5°C va permetre un molt bon manteniment de cèl·lules viables, fins i tot després de 6 mesos. El PBC basat en maltodextrines com a suport principal va ser el formulat que va mostrar el millor potencial per a formular C. sake en termes de manteniment de la viabilitat cel·lular i practicitat per a la seua aplicació en camp, degut a la seua ràpida solubilitat en aigua. / Marín Gozalbo, A. (2016). Coating forming agents as carriers of the biocontrol agent Candida sake with antifungal effect against Botrytis cinerea on grapes [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/71678 / TESIS

Dans ce travail de thèse on étudie le développement de revêtements monocouches (simple couche) et multicouches à base de nickel en utilisant des techniques humides (électrodéposition et dépôt chimique dynamique). L'objectif principal est d'obtenir un revêtement d'une dureté élevée (supérieure à 500 HV) et une bonne résistance à la corrosion (plus de 500 heures en brouillard salin), sur la base des exigences de l'industrie aéronautique, principalement le groupe SAFRAN. Dans la première partie nous présentons le développement de revêtements de Ni par la technique d'électrodéposition. À partir d’un bain électrolytique de sulfamate avec différentes concentrations de samarium, nous avons obtenu un revêtement avec une résistance à la corrosion élevée. L'utilisation d'un bain électrolytique avec un additif de diméthyle amine borane (DMAB) conduit à un revêtement avec une dureté élevée. Ainsi, nous avons prépare un revêtement multicouche acier/Ni (Sm)/Ni-B, pour obtenir un dépôt avec bonne résistance à la corrosion (proportionné par la couche de Ni électrolytique obtenu à partir d’un bain avec samarium) et une dureté élevée (proportionné pour la couche Ni-B électrolytique). En outre, en employant la technique de dépôt chimique dynamique (JetMetal) on a obtenu un revêtement de Ni-B ayant une dureté élevée et un revêtement composite de Ni-B-PTFE avec de bonnes propriétés tribologiques. Finalement nous avons élaboré un revêtement multicouche acier /Ni (Sm)/NiB-SDS/NiBPTFE à partir des technologies de dépôt électrochimique et la technique JetMetal, le revêtement obtenu présente une bonne résistance à la corrosion, une dureté élevée et un faible coefficient de frottement. / In this thesis work we investigate the development of monolayer coatings (single layer) and nickel-based multilayers by using wet techniques (electrodeposition and dynamic chemical deposition). The main objective is to obtain a coating with high hardness (above 500 HV) and good corrosion resistance (over 500 hours in salt spray), based on the requirements of the aviation industry, mainly the SAFRAN group. The first part of this thesis examines the development of Ni coatings by using electrodeposition technique. From an electrolytic sulfamate bath with different samarium concentrations, can be obtained coatings with high resistance to corrosion, while the use of an electrolytic bath with dimethyl amine borane (DMAB) leads to a coating with high hardness. The development of multilayer coatings in an alternated way using two electrolytic baths (with different composition), was realized to take advantage of the individual properties of each deposit. Thus the steel/Ni (Sm)/Ni-B multilayer coating was obtained, in order to be use the good corrosion resistance of Ni layer obtained from a bath with samarium and the high hardness of a Ni-B coating. On the other hand, by employing the dynamic chemical deposition technique (JetMetal), Ni-B coating with high hardness and a composite coating Ni-B-PTFE with good tribological properties could be obtained. Finally, a multilayer coated steel/Ni(Sm)/NiB-SDS/NiB-PTFE was developed by combining the electroplating technology and dynamic chemical deposition technique, the obtained coating showed good corrosion resistance, high hardness and a low friction coefficient. / En este trabajo de tesis se investiga la elaboración de recubrimientos monocapa (una sola capa) y multicapas a base de níquel mediante el empleo de técnicas vía húmeda (electrodepósito y depósito químico dinámico). El objetivo principal es de obtener un recubrimiento con alta dureza (superior a 500 HV) y buena resistencia a la corrosión (superior a 500 h en cámara salina), en base a los requerimientos de la industria aeronáutica, principalmente el grupo SAFRAN. En la primera parte de esta tesis se estudia la elaboración de recubrimientos de Ni mediante el empleo de la técnica de electrodepósito. A partir de un baño electrolítico de sulfamato con diferente concentración de samario, se puede obtener un recubrimiento con alta resistencia a la corrosión. En tanto que el uso de un baño electrolítico con el aditivo dimetil amina borano (DMAB) permite obtener un recubrimiento con alta dureza. La elaboración de recubrimientos multicapas mediante el uso alternado de dos baños electrolíticos de composiciones diferentes, permite aprovechar las propiedades individuales de cada depósito. Así se elaboró un recubrimiento multicapa acero/Ni(Sm)/Ni-B, para aprovechar la buena resistencia a la corrosión de una capa de Ni obtenida a partir de un baño con samario y la dureza elevada de un recubrimiento Ni- B. Por otra parte, mediante el empleo de la técnica de depósito químico dinámico (JetMetal) fue posible obtener recubrimiento Ni-B con alta dureza y un recubrimiento compuesto Ni-B-PTFE con buenas propiedades tribológicas. Finalmente se elaboró un recubrimiento multicapa acero/Ni(Sm)/NiB-SDS/NiB-PTFE mediante el empleo combinado de la técnica de electrodepósito y la técnica de depósito químico dinámico, que presenta una muy alta resistencia a la corrosión, una alta dureza y un bajo coeficiente de fricción.

La aleación Ti6Al4V es el biomaterial más utilizado para el reemplazo de tejidos duros, debido a su alta biocompatibilidad y a sus propiedades mecánicas. Sin embargo, al ser bioinerte no se une directamente con el hueso. Un recubrimiento de vidrio bioactivo permite un enlace directo con el hueso al precipitar hidroxiapatita (HCA) y en esta tes is doctoral se estudia el comportamiento mecánico bajo fuerzas Hertzianas de estos recubrimientos. Inicialmente se estudia un recubrimiento monocapa no bioactivo y posteriormente un recubrimiento bicapa con capa externa bioactiva y capa interna formada por el monocapa no bioactivo. La capa interna tiene un alto contenido de SiO2 para garantizar la integridad mecánica, mientras la capa externa tiene un bajo contenido de SiO2 y partículas de hidroxiapatita sintética. Cuando se aplican fuerzas de contacto monotónicas aparecen tres daños frágiles (fisuras anillo, cono y radial)seguidos por la delaminación del recubrimiento. Estos daños están influenciados por la deformación plástica del substrato, lo cual fue corroborado por comparación con vidrios monolíticos de características iguales al recubrimiento. Para el contacto estático y cíclico sobre el recubrimiento monocapa se utilizó la fisura anillo como criterio de daño. El recubrimiento se degrada bajo contacto estático debido a la corrosión bajo tensión, mientras la degradación bajo carga cíclica, observada por primera vez en éste material, se atribuye a un mecanismo de reducción del apantallamiento que ejercen in icialmente las microfisuras alrededor de la punta de las fisuras pre-existentes. El carácter sinterizado del recubrimiento permite la existencia de las microfisuras en los bordes de las partículas. La formación de la fisura anillo bajo cargas tanto estáticas como cíclicas fue racionalizada a partir de las leyes de crecimiento de fisura. El primer daño en la capa externa del recubrimiento bicapa por contacto monotónico es también la fisura anillo. Ésta capa tiene menor resistencia a la fisuración anillo debido a su menor tenacidad de fractura y las mayores tensiones residuales térmicas, y se degrada bajo contacto estático y cíclico según los mismos mecanismos observados en el recubrimiento monocapa. Sin embargo, la capa externa sufre una mayor degradación bajo ambos tipos de carga, tal que, bajo carga estática, se degrada máspor su diferente composición química y por sus mayores tensiones residuales térmicas, mientras que bajo carga cíclica, la mayor degradación se debe a las diferencias microestructurales y a la mayor microfisuración asociada a las tensiones residuales térmicas. La comparación entre la respuesta al contacto monotónico, estático y cíclico en aire , del recubrimiento monocapa y de la capa externa del bicapa, demuestran la mayor resistencia de la capa interna y, por lo tanto, verifican la validez del concepto de material gradiente a partir del cual se diseñó el recubrimiento bicapa. Los ensayos de contacto sobre el recubrimiento bicapa en fluido fisiológico simulado se realizaron después de 2 meses de incubación. El contacto monotónico produjo una huella debida, tanto a la baja tenacidad como a la baja densidad de la HCA. La proyección del área dañada usada como criterio de daño para los ensayos estáticos y cíclicos, mostró la degradación del recubrimiento bajo ambos tipos de carga. La degradación por contacto cíclico fue superior debido a la participación de otros mecanismos que se suman a la corrosión bajo tensión que actúa durante el contacto estático. La evolución del daño bajo contacto estático y cíclico muestra la mayor tolerancia a medida que el daño avanza hacia el substrato. Esta característica es coherente con el comportamiento observado por comparación de la respuesta al contacto monotónico, estático y cíclico en aire entre el recubrimiento monocapa y la capa externa. / Ti6Al4V alloy is the biomaterial most widely used for hard tissue replacement due to its high biocompatibility and its mechanical properties. However, it is bioinert and, therefore, does not bond directly with the bone. A bioactive glass coating allows a direct bond with the bone because of the precipitation of hydroxycarbonate apatite (HCA), and the mechanical behaviour under Hertzian forces of these coatings is studied in this doctoral thesis. The research is first addressed to a non-bioactive monolayer glass coating and later to a bilayer glass coating in which the inner layer is the same as the previous one and the outer layer is bioactive. The inner layer has a higher SiO2 content in order to ensure the mechanical stability, and the outer layer has a lower SiO2 content together with synthetic hydroxyapatite to ensure the bioactivity. The response to monotonic contact loading of the monolayer coating presents three brittle damages (ring, cone and radial cracks) and delamination of the coating. These damages are influenced by the plastic deformation of the substrate which was verified by comparison with the damage in monolithic glasses with the same composition. The ring crack was used as damage criteria for the static and cyclic contact tests. The coating is degradated under static contact due to stress corrosion, while the degradation under cyclic contact, observed by the first time in this kind of materials, is attributed to a mechanism of reduction of the shielding initially present due to a microcracked zone around the crack tip of the pre-existent cracks. The existence of microcracks at the border of the glass particles is possible due to the sintered character of the coating. The ring cracking under both static and cyclic contact was rationalized with the aid of sub-critical crack growth laws. Ring cracking is also the first damage in the outer layer of the bilayer coating during monotonic contact.This outer layer is less resistant to ring cracking due to both its lower fracture toughness and the higher thermal residual stress and it is degraded under static and cyclic contact loading according to the same mechanisms observed for the monolayer coating. The outer layer suffers a stronger degradation under both kinds of loading. The lower resistance under static contact is due to both its different chemical composition and its higher thermal residual stress, while the stronger degradation under cyclic contact is the consequence of both a different microstructure and more severe microcracking due to a higher thermal residual stress. The comparison of the response to monotonic, static and cyclic contact loading in air between the monolayer coating and the outer layer of the bilayer showed a higher resistance of the inner layer, which confirms the validity of the graded material concept form which the bilayer coating was designed. The contact tests of the bilayer coating in simulated body fluid were performed after 2 months of incubation to allow precipitation of HCA. The monotonic contact loading produces a residual impression in the coating due to both the low fracture toughness and the low density of the HCA layer. The projection of the damaged area used as damage criteria to study the response under static and cyclic contact loading, showed degradation under both kinds of loads. Degradation under cyclic contact loading was stronger due to existence of other mechanisms rather than the stress corrosion effect which occurs during static contact. The evolution of damages under static and cyclic contact loading showed the increase of the damage tolerance as the contact approaches to the substrate. This behaviour is consistent with the results of the comparison between the response of the monolayer coating and the outer layer of the bilayer to monotnic, static and cyclic contact loading in air.

En la actualidad, en el desarrollo de implantes metálicos y, en particular el de los dentales, se necesitan métodos innovadores que permitan desarrollar nuevos procesos y materiales con mayor velocidad de osteointegración, para conseguir una unión hueso-implante óptima en todo tipo de pacientes, incluso en aquellos donde el uso de implantes dentales se desaconseja por tener mermada la capacidad para la regeneración ósea. El titanio y algunas de sus aleaciones son materiales reconocidos como biocompatibles y los más empleados para la fabricación de implantes dentales. Sin embargo, en algún tipo de pacientes, los tiempos necesarios para la osteointegración son más elevados de lo deseable. Así pues, poder reducir los tiempos de cirugía requeridos en este tipo de operaciones, así como poder abarcar un mayor abanico de posibles pacientes tiene una gran relevancia clínica. Una vía innovadora e incipiente para solucionar este inconveniente consiste en desarrollar nuevos recubrimientos osteoinductores que mejoren las propiedades de los implantes metálicos dentales. El objetivo principal de esta Tesis Doctoral se centra en desarrollar recubrimientos con propiedades osteoinductoras para implantes dentales metálicos que mejoren su osteointegración, de forma que se reduzcan los tiempos para su integración. Se pretende dotar además a estos recubrimientos de una propiedad añadida, como es la capacidad de liberación de agentes terapéuticos cuando la situación lo requiera, evitando, por un lado las infecciones o procesos inflamatorios y, por otro lado, la ingesta de medicamentos por cualquier otra vía. Para alcanzar estos objetivos, se propone la preparación de un recubrimiento híbrido orgánico-inorgánico obtenido mediante procesos de tipo sol-gel. La idea base subyacente en los desarrollos efectuados se centra en conseguir que el contacto del implante metálico con los tejidos vivos pueda establecerse a través de un material degradable con el tiempo que potencie la adhesión y proliferación celular, y la posterior mineralización. / Hernández Escolano, M. (2012). Desarrollo de recubrimientos híbridos osteoinductores para implantes dentales [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/14981 / Palancia

Una de las principales tareas de la ciencia de los materiales es la mejora de las propiedades mecánicas y tribológicas en las piezas de máquinas a través de la protección superficial. La utilización de los recubrimientos cerámicos en la industria permite el incremento en la fiabilidad de la maquinaria técnica existente, la reducción del coste de mantenimiento y la prolongación de su vida útil. Una de las tecnologías con mayor potencial en este campo es la proyección térmica de polvos. La disminución de la escala del tamaño de partícula de los polvos de partida para la fabricación del recubrimiento hasta niveles submicrométricos y nanométrico mejora significativamente su tenacidad, dureza y resistencia al desgaste Existen muchas técnicas de proyección térmica, sin embargo, por numerosas causas la proyección de suspensiones por plasma SPS es la única técnica desarrollada hasta el momento que permite proyectar directamente las partículas en suspensión. Esta es una técnica versátil, fácilmente adaptada a la industria y de menor coste económico que permite obtener recubrimientos cerámicos de diferentes composiciones. En esta investigación se presenta un estudio de la microestructura y las propiedades mecánicas de los recubrimientos cerámicos de base alúmina-titania (87% Al2O3- 13% TiO2) obtenidos por la proyección de suspensiones por plasma atmosférico utilizando como material de partida polvos con tamaños de partícula submicrométrico y nanométrico. Se utilizaron dos métodos de proyección para obtener los recubrimientos, proyección por plasma atmosférico (APS) y proyección de suspensiones por plasma (SPS). Se ha conseguido obtener un recubrimiento que mantiene una microestructura a escala nanométrica solamente por el método de SPS. Se ha demostrado que las propiedades de los materiales estudiados como la dureza, modulo de elasticidad y resistencia al desgaste aumentan con la disminución del tamaño de partícula del material de partida. El estudio exhaustivo de la microes / Klyatskina ., E. (2012). Desarrollo y caracterización de recubrimientos cerámicos nanoestructurados obtenidos mediante proyección por plasma atmosférico [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16270 / Palancia

El presente trabajo tiene como objetivo optimizar el método de extracción del mucílago del nopal (Opuntia ficus-indica var. Forrajera) y estudiar su potencial utilización como formador de recubrimientos comestibles. Como tal, se ha aplicado en un producto vegetal cortado: la jícama. Para cubrir este objetivo se ha realizado una caracterización del mucílago extraído por diferentes procedimientos, que ha puesto de manifiesto la influencia de dicho método en las características químicas (macro y microcomponentes) y físicas (comportamiento reológico, color, solubilidad) de los extractos. El procedimiento que incluye el escaldado de la penca pelada y molida fue el que dio un producto con mejores características para su uso como recubrimiento, por presentar mayor poder espesante (mayor peso molecular promedio), por ser su solubilidad menos sensible al pH y presentar mejor color. El mucílago extraído por el procedimiento seleccionado se caracterizó en cuanto a su interacción con el agua mediante la obtención de la isoterma de sorción y la relación temperatura de transición vítrea-humedad. Además, se estudió su capacidad formadora de films evaluando las propiedades de barrera al vapor de agua, solubilidad, las propiedades mecánicas y las propiedades ópticas (color, translucidez y brillo) a tres humedades de equilibrio diferentes. Así mismo, se evaluó el efecto de la adición de lípidos (ácido oleico o esteárico) en diferente proporción en las propiedades anteriores. Los resultados obtenidos mostraron que el ácido oleico permite obtener films con mejores propiedades mecánicas y de barrera al vapor de agua, aunque imparte una cierta tonalidad amarillenta al film. Las formulaciones con ácido oleico fueron evaluadas como recubrimientos en cubos de jícama. Ninguna formulación supuso una reducción de la pérdida de agua del producto durante su almacenamiento a 4 ºC y 85 % de humedad relativa, pero si se evitó la perdida de firmeza. / Abraján Villaseñor, MA. (2008). Efecto del método de extracción en las características químicas y físicas del mucílago del nopal (Opuntia ficus-índica) y estudio de su aplicación como recubrimiento comestible [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/3794 / Palancia

La production actuelle d’énergie qui provient principalement des combustibles fossiles a un impact négatif sur l’environnement. Le développement des énergies renouvelables peut limiter cet impact. Si la conversion thermodynamique de l’énergie solaire obtenue en concentrant le rayonnement photonique permet d’atteindre des rendements élevés, l’enjeu est de réaliser, à faible coût, de grandes surfaces de réflecteurs souples et légers ayant une excellente propriété optique réfléchissante.Dans ce travail de recherche, nous avons étudié deux types de miroirs qui entrent dans la réalisation des concentrateurs solaires. Le premier miroir est constitué d’une plaque souple en polymère très transparent (indice de transmission le plus élevé possible) sur laquelle a été déposé un film réfléchissant. Cette couche est protégée contre la corrosion et les agressions environnementales par un revêtement organique opaque élaboré en face arrière. On obtient ainsi un système polymère/métal/ film organique. Le second miroir est constitué d’un substrat opaque souple sur lequel est déposé un film réfléchissant. Une couche mince protectrice organique ou céramique, ayant un indice optique de transmission le plus élevé possible, est élaborée en face avant sur la couche réfléchissante. On obtient ainsi un système céramique/métal/ organique.Cette couche réfléchissante étant indispensable dans les deux configurations de miroir, nous avons étudié l’élaboration d’une couche réfléchissante à base d’argent du fait que la technique de dépôt chimique dynamique, appelée encore technique JetMetalTM, permet d’obtenir des films d’argent à température ambiante et de façon rapide et peu coûteuse. D’autre part, cette technologie agrée « Green Tech » est bien adaptée pour l’élaboration de dépôt sur des grandes surfaces. Ce rapport décrit les étapes et les paramètres nécessaires pour obtenir des réflecteurs optiques à base d’argent de grandes qualités : qualité optique avec des réflectivités supérieures à 95%, qualité mécanique avec des interfaces polymère/métal pouvant encaisser des déformations, un rapport qualité/prix par l’optimisation des cinétiques de dépôt et d’épaisseur de film d’argent (environ 100nm) avec un temps très court d’élaboration. De nombreuses techniques d’analyses et de caractérisations (XPS, AFM, LRX, SEM…) ont été utilisées pour dégager les paramètres pertinents d’un miroir solaire à base d’argent.La propriété optique du film d’argent est stable à l’air et avec le temps. Néanmoins, une protection de l’argent est nécessaire en particulier en face avant. Cette protection doit adhérer au film d’argent, pouvoir être flexible et présenter un indice de transmission le plus élevé possible dans le domaine visible. Si différents vernis ont été étudiés, notre travail a surtout porté sur l’élaboration de revêtements protecteurs organiques (PMMA, PU), céramiques (SiO2, Al2O3) et surtout hybrides organique-céramique. Ce travail de recherche a permis d’identifier les domaines de pertinence de ces différents types de revêtements protecteurs sous contrainte radiative, leur compatibilité avec une couche réflective d’argent, pour conduire à des concentrateurs souples performants. Une solution originale est présentée en conclusion. Elle porte sur la réalisation d’un miroir souple élaboré sur une feuille de verre de 100 µm d’épaisseur revêtue d’un film de 100 nm d’argent. La réflectivité est supérieure à 95% dans le visible. / The present production of energy that mainly comes from the burning of fossil fuels has a negative impact on our environment. The research and development of clean and renewable sources of energy can decrease this damage. If the thermodynamic conversion from solar energy obtained by photons radiation concentration allows us a higher efficiency, the challenge is to build at low cost, large areas for solar reflectors that are flexible and lightweight, with a powerful optical reflection.During this research a study was made on two types of mirrors for achieving solar concentrators. The first mirror is formed of a flexible polymer plate highly transparent (Transmission index as high as possible) in which was deposited a reflective layer. This layer is protected against corrosion and any other environmental aggression by an opaque organic coating built on the rear face. This produces a polymer/metal/organic film system. The second mirrors consist of a flexible opaque substrate in which, a reflective film is deposited. A thin organic or ceramic protector film with a transmission index as high as possible is prepared in front of the reflective layer. Thereby, a ceramic/metal/organic system was obtained.Being that the reflective layer is essential in both configurations of the mirror, research was carried out about the development of a reflective layer composed of silver with the dynamic chemical plating technique also called “Jet MetalTM technique” which allows the elaboration of silver films at room temperature in a fast and economical manner. Also, this approved technology <<Green Tech>> is well adapted for the deposit development over large surfaces. This report describes the steps and necessary parameters to obtain optical reflectors based on high quality silver: optical quality with a higher reflectivity over 95%, mechanical quality with interfaces of polymer / metal that can absorb deformations, a relation quality/price through the optimization of the deposit kinetic and the silver film thickness (approximately 100 nm) with a very short elaboration time. Many analysis and characterization techniques (XPS, AFM, LRX, SEM…) have been performed to determine the parameters of a solar mirror made of silver.The optical property of the silver film is stable in air ambient and with time. However; the silver protection is necessary mainly on the front face. This protection must adhere to the silver film, be flexible and provide a high visual range. Different varnishes have been researched, and our work has been concentrated in the development of organic (PMMA, PU), ceramics (SiO2, Al2O3), and especially hybrid organic-ceramic covering protection. This research allowed us to identify the relevant areas of these different types of protection coatings under radiation stress, its compatibility with the silver layer to obtain efficient and flexible concentrators. An original solution is presented at the conclusion that corresponds in the elaboration of a flexible mirror, made up of a glass layer of 100 µm thick and covered in a silver film of 100 nm. The reflection is over 95% visible. / La producción actual de energía que proviene principalmente de combustibles fósiles tiene un impacto negativo sobre el medio ambiente. El desarrollo de las energías renovables puede reducir este impacto. Si la conversión termodinámica de la energía solar obtenida por concentración de radiación de fotones permite alcanzar altos rendimientos, el reto es lograr realizar, a bajos costos, grandes áreas de reflectores flexibles y ligeros, con una excelente propiedad óptica reflejante.En esta investigación, se estudiaron dos tipos de espejos que intervienen en la consecución de los concentradores solares. El primer espejo está hecho de una placa flexible de polímero altamente transparente (índice de transmisión lo más alta posible) en el que se depositó una película reflejante. Esta capa está protegida contra la corrosión y el ataque del medio ambiente por un revestimiento orgánico opaco desarrollado en la parte trasera. Esto produce un sistema polímero/metal / película orgánica. El segundo espejo consiste en un sustrato opaco flexible en la que se deposita una película reflejante. Una película delgada y protectora orgánica o cerámica con un índice de transmisión lo más alto posible se prepara en frente de la capa reflejante. Por lo tanto, se obtiene un sistema cerámico / metal / orgánico.Siendo esta capa reflejante esencial en ambas configuraciones de espejo, se investigó el desarrollo de una capa reflejante a base de plata con la técnica de depósito químico dinámico, también llamada “JetMetalTM technique” que permite elaborar películas de plata a temperatura ambiente de manera rápida y económica. Además, esta tecnología, aprobada « Green Tech », está bien adaptada para el desarrollo de depósitos sobre superficies grandes. Este trabajo describe los pasos y los parámetros necesarios para obtener reflectores ópticos basados en plata de grandes cualidades: calidad óptica con reflectividad mayor a 95%, calidad mecánica con interfaces de polímero / metal que pueden absorber deformaciones, una relación calidad / precio mediante la optimización de la cinética de depósito y espesor de la película de plata (aproximadamente 100 nm) con un tiempo corto de elaboración. Numerosas técnicas de análisis y caracterización (XPS, AFM, LRX, SEM ...) han sido utilizadas para determinar los parámetros pertinentes de un espejo solar a base de plata. La propiedad óptica de la película de plata es estable en el aire y en el tiempo. Sin embargo, la protección de la plata es necesaria, en particular en el frente. Esta protección debe adherirse a la película de plata, ser flexible y proporcionar un índice de transmisión lo más alto posible en el rango visible. Se han estudiado diferentes barnices y nuestro trabajo ha sido centrado en el desarrollo de recubrimientos de protección orgánicos (PMMA, PU), cerámicos (SiO2, Al2O3) y especialmente en híbridos orgánico-cerámica. Esta investigación ha permitido identificar las áreas de relevancia de estos diferentes tipos de recubrimientos de protección bajo estrés por radiación y su compatibilidad con una capa reflejante de plata para obtener concentradores flexibles eficientes. Una solución original se presenta en la conclusión y corresponde en la realización de un espejo flexible elaborado en una hoja de vidrio de 100 µm de espesor y recubierto con una película de plata de 100 nm. La reflectividad es superior a 95% en el visible.

[EN] ABSTRACT In this Doctoral Thesis, the author carried out the biological evaluation of new silicon-based hybrid (organic-inorganic) coatings, synthesized by sol-gel route, used as osseointegrator and osteoinductor coatings applied to titanium radicular prosthesis in the dental implantology field. The biological evaluation of the new coatings consisted of a complete study to determine the effect of the coatings in the osteoblastic cell line and the tissular effects after the in vivo implantation in rabbit tibia (foreign-body reaction response and osseointegration), by histological study. The biological characterization was complemented with a physicochemical characterization of the materials, determining their topography, wettability, surface reactivity, as well as their degradation rate and silicon delivery, to explain the biological behaviour that each material induced. The coatings that showed a better cell behaviour were selected as material candidates for the in vivo implantation phase. This part of the work consisted of two experimental phases: (1) Characterization Phase I, from which one formulation prototype was obtained, and (2) Characterization Phase II, where different chemical improvements of the prototype were evaluated and a final coating prototype was selected. The degradable coatings that were obtained released silicon compounds during their hydrolytic degradation, inducing the implant osseointegration by distance osteogenesis. The new coatings offer the possibility to functionalize the titanium surface and serve like delivery vehicle of biomolecules and drugs that could improve and accelerate the titanium osseointegration process. / [ES] RESUMEN En esta Tesis Doctoral se llevó a cabo la evaluación biológica de nuevos recubrimientos híbridos (orgánico-inorgánico), sintetizados vía sol-gel, basados en precursores de silicio, como recubrimientos osteointegradores y osteoinductores aplicados a prótesis radiculares de titanio en el ámbito de la implantología dental. La evaluación biológica de los nuevos recubrimientos constó de un estudio completo para determinar el efecto de los recubrimientos sobre cultivos celulares de linaje osteoblástico y el efecto de los tejidos tras la implantación in vivo en tibia de conejo (respuesta de reacción a cuerpo extraño y osteointegración), mediante estudio histológico. La caracterización biológica se complementó con una caracterización físico-química de los materiales, determinando su topografía, su mojabilidad, la reactividad de su superficie, así como su grado de degradación y la liberación de silicio, para explicar el comportamiento biológico que cada uno de los materiales indujo. Los recubrimientos que presentaron un mejor comportamiento celular fueron seleccionados como materiales candidatos para llevar a la fase de implantación in vivo. Este trabajo constó de dos fases experimentales; (1) la Fase de Caracterización I de la que se extrajo una formulación prototipo, sobre la cual se realizaron mejoras químicas evaluadas en la (2) Fase de Caracterización II, de la cual fue elegido el recubrimiento prototipo final. Se obtuvieron recubrimientos degradables en cuya degradación hidrolítica liberaron compuestos de silicio que indujeron la osteointegración de los implantes recubiertos mediante osteogénesis a distancia, sin interferir en el proceso de osteointegración del titanio. Los nuevos recubrimientos ofrecen la posibilidad de funcionalizar la superficie del titanio y servir de vehículo de liberación de biomoléculas y fármacos que puedan mejorar y acelerar el proceso de osteointegración del titanio. / [CAT] RESUM En aquesta Tesi Doctoral es va dur a terme l'avaluació biològica de nous recobriments híbrids (orgànic-inorgànic), sintetitzats via sol-gel, basats en precursors de silici, com recobriments osteointegradors i osteoinductors aplicats a pròtesis radiculars de titani en l'àmbit de la implantologia dental. L'avaluació biològica dels nous recobriments va constar d'un estudi complet per determinar l'efecte dels recobriments sobre cultius cel¿lulars de llinatge osteoblástic i l'efecte dels teixits després de la implantació in vivo en tèbia de conill (resposta de reacció a cos estrany i osteointegració), mitjançant estudi histològic. La caracterització biològica es va complementar amb una caracterització fisicoquímica dels materials, determinant la seva topografia, la seva mullabilitat, la reactivitat de la seva superfície, així com el seu grau de degradació i l'alliberament de silici, per explicar el comportament biològic que cada un dels materials va induir. Els recobriments que van presentar un millor comportament cel¿lular van ser seleccionats com materials candidats per portar a la fase d'implantació in vivo. Aquest treball va constar de dues fases experimentals; (1) la Fase de Caracterització I de la qual es va extreure una formulació prototip, sobre la qual es van realitzar millores químiques avaluades en la (2) Fase de Caracterització II, de la qual va ser elegit el recobriment prototip final. Es van obtenir recobriments degradables, en la seva degradació hidrolítica van alliberar compostos de silici que van induir l'osteointegració dels implants recoberts mitjançant osteogènesi a distància. Els nous recobriments ofereixen la possibilitat de funcionalitzar la superfície del titani i servir de vehicle d'alliberament de biomolècules i fàrmacs per poder millorar i accelerar el procés d'osteointegració del titani. / Lara Sáez, I. (2015). Evaluación biológica de nuevos recubrimientos osteoinductores sintetizados vía sol-gel para aplicación en implantología dental [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/51463 / TESIS