Modificación genética de células estromales mesenquimales para potenciar la eficacia de las vesículas extracelulares en el ámbito de la terapia cardíaca

[ES] La cardiopatía isquémica, caracterizada por la falta de suministro adecuado de oxígeno al tejido cardíaco, es una afección grave que puede desencadenar un infarto agudo de miocardio y contribuir al desarrollo de la insuficiencia cardíaca (IC). A pesar de las terapias actuales, la IC sigue siendo una enfermedad con alta morbilidad y mortalidad, lo que destaca la necesidad de estrategias terapéuticas más efectivas. En este contexto, las células madre mesenquimales (MSCs) y, en especial sus vesículas extracelulares (EVs), han surgido como opciones prometedoras por sus propiedades regenerativas, pro-angiogénicas e inmunomoduladoras. Sin embargo, el reto actual se centra en mejorar la eficacia terapéutica de las EVs, ya sea mejorando su biodisponibilidad en el tejido cardíaco o potenciando sus capacidades intrínsecas, con el fin de hacer viable una terapia basada en las mismas. En este trabajo, nos hemos centrado en la mejora de las EVs mediante la modificación genética de las MSCs. Hemos seguido dos enfoques: la carga de oncostatina M (OSM) en la superficie de las EVs y la sobreexpresión inducible del dominio intracelular de Notch1 (N1ICD) junto con el factor inducible por hipoxia 1-alfa (HIF1A) en MSCs para enriquecer las EVs con factores terapéuticos, con la expectativa de mejorar su eficacia en el contexto de la isquemia cardíaca. Los resultados obtenidos muestran que las EVs cargadas con OSM poseen propiedades antifibroticas superiores a las EVs nativas, además de reducir el daño cardíaco provocado por la infusión de isoproterenol in vivo. Por otro lado, la sobreexpresión de N1ICD y HIF1A actúa a modo de precondicionamiento genético favoreciendo la carga de diferentes moléculas terapéuticas en las EVs. Estas EVs han demostrado ejercer efectos beneficiosos in vitro como la reducción de la fibrosis, la protección de los cardiomiocitos y reducción de la hipertrofia, la disminución de especies reactivas de oxígeno, y el aumento de la angiogénesis. En el estudio in vivo estas EVs redujeron el daño provocado por la infusión de isoproterenol. En conclusión, hemos generado dos tipos de EVs con un potencial terapéutico superior a las EVs nativas en el contexto de la patología cardíaca. Este trabajo abre la puerta al diseño de nuevas estrategias terapéuticas basadas en EVs, abordando de manera integral los diversos aspectos de la enfermedad cardíaca.[CA] La cardiopatia isquèmica, caracteritzada per la falta de subministrament adequat d'oxigen al teixit cardíac, és una afecció greu que pot desencadenar un infart agut de miocardi i contribuir al desenvolupament de la insuficiència cardíaca (IC). Malgrat les teràpies actuals, la IC continua sent una malaltia amb alta morbiditat i mortalitat, la qual cosa destaca la necessitat d'estratègies terapèutiques més efectives. En este context, les cèl·lules mare mesenquimals (MSCs) i, especialment les seues vesícules extracelul·lars (EVs), han sorgit com a opcions prometedores per les seues propietats regeneratives, pro-angiogèniques i inmunomoduladores. No obstant això, el repte actual se centra en millorar l'eficàcia terapèutica de les EVs, ja siga millorant la seua biodisponibilitat en el teixit cardíac o potenciant les seues capacitats intrínseques, amb la finalitat de fer viable una teràpia basada en estes. En este treball, ens hem centrat en la millora de les EVs mitjançant la modificació genètica de les MSCs. Hem seguit dos enfocaments: la càrrega d'oncostatina M (OSM) en la superfície de les EVs i la sobreexpressió induïble del domini intracel·lular de Notch1 (N1ICD) juntament amb el factor induïble per hipòxia 1-alfa (HIF1A) en MSCs per a enriquir les EVs amb factors terapèutics, amb l'expectativa de millorar la seua eficàcia en el context de la isquèmia cardíaca. Els resultats obtinguts mostren que les EVs carregades amb OSM posseeixen propietats antifibròtiques superiors a les EVs natives, a més de reduir el dany cardíac provocat per la infusió d'isoproterenol in vivo. D'altra banda, la sobreexpressió de N1ICD i HIF1A actua a mode de precondicionament genètic afavorint la càrrega de diferents molècules terapèutiques en les EVs. Estes EVs han demostrat exercir efectes beneficiosos in vitro com la reducció de la fibrosi, la protecció dels cardiomiòcits i reducció de la hipertròfia, la disminució d'espècies reactives d'oxigen, i l'augment de l'angiogènesis. En l'estudi in vivo estes EVs van reduir el dany provocat per la infusió d'isoproterenol. En conclusió, hem generat dos tipus de EVs amb un potencial terapèutic superior a les EVs nadiues en el context de la patologia cardíaca. Este treball obri la porta al disseny de noves estratègies terapèutiques basades en EVs, abordant de manera integral els diversos aspectes de la malaltia cardíaca.[EN] Ischemic heart disease, characterized by a lack of adequate oxygen delivery to the heart tissue, is a serious condition that can trigger acute myocardial infarction and contribute to the development of heart failure (HF). Despite current therapies, HF remains a disease with high morbidity and mortality, highlighting the need for more effective therapeutic strategies. In this context, mesenchymal stem cells (MSCs) and, especially their extracellular vesicles (EVs), have emerged as promising options due to their regenerative, pro-angiogenic and immunomodulatory properties. However, the current challenge focuses on improving the therapeutic efficacy of EVs, either by improving their bioavailability in cardiac tissue or by enhancing their intrinsic capabilities, in order to make a therapy based on them viable. In this work, we have focused on the improvement of EVs through genetic modification of MSCs. We have followed two approaches: loading of oncostatin M (OSM) on the surface of EVs and inducible overexpression of Notch1 intracellular domain (N1ICD) together with hypoxia-inducible factor 1-alpha (HIF1A) in MSCs to enrich EVs with therapeutic factors, with the expectation of improving its effectiveness in the context of cardiac ischemia. The results obtained show that OSM-loaded EVs have superior antifibrotic properties than native EVs, in addition to reducing cardiac damage caused by isoproterenol infusion in vivo. On the other hand, the overexpression of N1ICD and HIF1A acts as genetic preconditioning, favouring the loading of different therapeutic molecules in EVs. These EVs have been shown to exert beneficial effects in vitro such as reducing fibrosis, protecting cardiomyocytes and reducing hypertrophy, decreasing reactive oxygen species, and increasing angiogenesis. In the in vivo study, these EVs reduced the isoproterenol-induced myocardial damage. In conclusion, we have generated two types of EVs with a therapeutic potential superior to native EVs in the context of cardiac pathology. This work opens the door to the design of new therapeutic strategies based on EVs, comprehensively addressing the various aspects of heart disease.Buigues Caravaca, M. (2024). Modificación genética de células estromales mesenquimales para potenciar la eficacia de las vesículas extracelulares en el ámbito de la terapia cardíaca [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/20440

Conceptual and optimisation modelling for lean supply chain planning in Industry 4.0

Tesis por compendio[ES] La innovación en los métodos de trabajo con nuevos sistemas de producción ajustados, sostenibles y resilientes, así como la gestión tecnológica eficaz son las tendencias actuales para mejorar el rendimiento en las organizaciones. Así, esta tesis doctoral investiga las contribuciones teóricas y formula un modelo conceptual con el uso de herramientas de fabricación ajustada o lean manufacturing (LM) y de la industria 4.0 (I4.0) para procesos de planificación de la producción en las cadenas de suministro. Además, se utiliza la optimización como tecnología facilitadora de la I4.0 para desarrollar la propuesta de solución. La metodología que se utiliza es bibliográfica, exploratoria y experimental; se aplican técnicas de investigación operativa, normalización de datos y casos de estudio en empresas industriales. Como punto de partida se revisa la literatura existente relacionada con la LM y las tecnologías de la I4.0 en el contexto de la cadena de suministro. Seguidamente, se diseña un modelo conceptual denominado LSCP 4.0 para facilitar la toma de decisiones en los niveles de decisión estratégico, táctico y operativo. Se trata de una relación estructurada entre los paradigmas lean, ágil, sostenible, resiliente y flexible para mejorar el rendimiento de las cadenas de suministro mediante la aplicación de las tecnologías facilitadoras de I4.0. Basado en esto, se propone un modelo matemático de optimización lineal entera-mixta, denominado LSCP 4.0, para maximizar los beneficios y planificar simultáneamente la producción, inventario de materiales y productos terminados satisfaciendo la demanda proveniente de previsiones y pedidos en firme en una cadena de suministro de cinco niveles. Novedosamente, se combinan enfoques de producción de just in time (JIT) y planificación de requerimientos de materiales (MRP). Ambos modelos para LSCP 4.0, i.e., conceptual y matemático, se validan en casos de estudio reales de la industria de calzado. Adicionalmente, se considera el uso de otra tecnología facilitadora de la I4.0 como la computación en nube para abordar el problema del intercambio de información entre los nodos de la cadena de suministro. Así, se propone un modelo de datos normalizado para la fabricación colaborativa en la nube aplicado a la industria del calzado.[CA] La innovació en els mètodes de treball amb nous sistemes de producció ajustats, sostenibles i resilients, així com la gestió tecnològica eficaç són les tendències actuals per a millorar el rendiment en les organitzacions. Així, aquesta tesi doctoral investiga les contribucions teòriques i formula un model conceptual amb l'ús d'eines de fabricació ajustada o lean manufacturing (LM) i de la indústria 4.0 (I4.0) per a processos de planificació de la producció en les cadenes de subministrament. A més, s'utilitza l'optimització com a tecnologia facilitadora de la I4.0 per a desenvolupar la proposta de solució. La metodologia que s'utilitza és bibliogràfica, exploratòria i experimental; s'apliquen tècniques d'investigació operativa, normalització de dades i casos d'estudi en empreses industrials. Com a punt de partida es revisa la literatura existent relacionada amb laLM i les tecnologies de la I4.0 en el context de la cadena de subministrament. Seguidament, es dissenya un model conceptual denominat LSCP 4.0 per a facilitar la presa de decisions en els nivells de decisió estratègic, tàctic i operatiu. Es tracta d'una relació estructurada entre els paradigmes lean, àgil, sostenible, resilient i flexible per a millorar el rendiment de les cadenes de subministrament mitjançant l'aplicació de les tecnologies facilitadores d'I4.0. Basat en això, es proposa un model matemàtic d'optimització lineal entera-mixta, denominat LSCP 4.0, per a maximitzar els beneficis i planificar simultàniament la producció, inventari de materials i productes acabats satisfent la demanda provinent de previsions i comandes en ferma en una cadena de subministrament de cinc nivells. Novament, es combinen enfocaments de producció de just in time (JIT) i planificació de requeriments de materials (MRP). Tots dos models per a LSCP 4.0, i.e., conceptual i matemàtic, es validen en casos d'estudi reals de la indústria de calçat. Addicionalment, es considera l'ús d'una altra tecnologia facilitadora de la I4.0 com la computació en núvol per a abordar el problema de l'intercanvi d'informació entre els nodes de la cadena de subministrament. Així, es proposa un model de dades normalitzat per a la fabricació col·laborativa en el núvol aplicat a la indústria del calçat.[EN] Innovation in working methods with new lean, sustainable and resilient production systems, as well as effective technology management, are current trends to improve performance in organisations. This PhD thesis investigates the theoretical contributions and formulates a conceptual model with the use of lean manufacturing (LM) and Industry 4.0 (I4.0) tools for production planning processes in supply chains (SCs). In addition, optimisation is employed as an enabling technology of I4.0 to develop the proposed solution. The applied methodology is bibliographic, exploratory and experimental; operational research techniques, data standardisation and case studies in industrial companies are applied. As a starting point, the existing literature related to LM and I4.0 technologies in the SC context is reviewed. Then a conceptual model, known as LSCP 4.0, is designed to facilitate decision making at the strategic, tactical and operational decision levels. It is a structured relation among lean, agile, sustainable, resilient and flexible paradigms to improve SCs' performance via the application of I4.0 enabling technologies. Based on this, an integer-mixed linear optimisation mathematical model, termed LSCP 4.0, is proposed to maximise profits and to simultaneously plan production, material inventory and finished goods by satisfying the demand from forecasts and firm orders in a five-tier SC. Novel just-in-time (JIT) production and material requirements planning (MRP) approaches are combined. Both models for LSCP 4.0, i.e., conceptual and mathematical, are validated in real case studies from the footwear industry. The use of another I4.0 enabling technology, such as cloud computing, is considered to address the problem of information exchange between SC nodes. Thus a standardised data model for collaborative manufacturing in the cloud applied to the footwear industry is proposed.This thesis has been developed at the Research Centre on Production Management and Engineering (CIGIP) of the Universitat Politècnica de Valencia, within the framework of the projects: "Industrial Data Services for Quality Control in Smart Manufacturing (i4Q)" funded by the European Union H2020 Programme with grant agreement No. 958205; the MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and by European Union Next GenerationEU/PRTR with grant agreement PDC2022-133957-100); "Industrial production and loginics optimization in industry 4.0 (i40PT)" funded by the Generalitat Valenciana within the framework of the research groups of excellence project PROMETEO/2021/065; "Optimisation of zero-defects production technologies enabling supply chains 4.0 (CADS4.0)" funded by the Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities with grant agreement RTI2018-101344-B-100; "Operational Programme of the European Regional Development Fund (ERDF) of the Autonomous Valencian Community 2014-2020" (Ref. IDIFEDER/2018/025); "Resilient, Sustainable and People-Oriented Supply Chain 5.0 Optimisation Using Hybrid Intelligence" (RESPECT) (Ref. CIGE/2021/159); and a PhD grant from the Technical University of Ambato.Reyes Vásquez, JP. (2024). Conceptual and optimisation modelling for lean supply chain planning in Industry 4.0 [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/203818Compendi

Ensayos sobre lo curatorial como técnica de producción artística. La curaduría en españa a través de dos generaciones, 1997-2023.

[ES] La presente investigación gira en torno a la noción de la curaduría o co- misariado de las artes visuales y su posible aplicación como técnica de producción artística en sí misma. Tras observar que existen múltiples ma- neras de asimilar lo curatorial, la finalidad de esta investigación es analizar la diversidad de sus características cualitativas a partir del estudio de sus diferentes prácticas, principalmente expositivas. Para ello, hemos realiza- do cuatro ensayos sobre la curaduría desde distintos marcos temporales: los tres primeros en términos internacionales y, el último, enmarcado en el contexto español: Exhibir lo creado, Producir para exponer, Curar lo expuesto y Más allá de las definiciones. El primer capítulo, Exhibir lo creado, parte de las Wunderkammern, las pri- meras galerías palaciegas, y los salones franceses, donde eran exhibidos sus correspondientes tesoros como modelos de lo que hoy entendemos como exhibición y exposición y, por ende, como precedente de los mu- seos modernos. De mostrar lo creado, pasamos a Producir para exponer, enmarcado en el siglo XX cuando las exposiciones organizadas por los propios artistas (como las de los impresionistas o surrealistas) y el cubo blanco cambiarían definitivamente el paradigma del aparato expositivo. A continuación, partimos de 1969 como punto de inflexión, con respecto a la desmaterialización del arte en relación al desarrollo curatorial y desem- bocar en Curar lo expuesto, donde proponemos un recorrido a través de una suerte de textos en relación a la autoría y una selección de exposiciones paradigmáticas de la historia del arte que van desde Magiciens de la Te- rre (1989) hasta Modernologías (2009). Por último, terminaremos con la columna vertebral de esta tesis, una selección de proyectos curatoriales organizados en el estado español en los últimos veintiséis años. Para ello, han sido realizadas dieciocho entrevistas a otros tantos profesionales que actualmente trabajan en torno a las diversas formas de curar, analizando sus maneras de trabajar, y buscando el diálogo entre dos generaciones de curadores y curadoras para comprender como algunos de sus proyectos los convierte en artistas, ya que han utilizado lo curatorial como técnica de producción artística.[CA] La present investigació gira entorn de la noció de curaduria o comissariat de les arts visuals i la seua possible aplicació com a tècnica de producció artística en si mateixa. Després d'observar que existeixen múltiples ma- neres d'assimilar el treball curatorial, la finalitat d'esta investigació és analitzar la diversitat de les seues característiques qualitatives a partir de l'estudi de les seues diferents pràctiques, principalment expositives. Per a això, hem realitzat quatre assajos sobre la curaduria des de diferents marcs temporals: els tres primers en termes internacionals i, l'últim, emmarcat en el context espanyol: Exhibir el creat, Produir per a exposar, Curar l'exposat i Més enllà de les definicions. El primer capítol, Exhibir el creat, part de les Wunderkammern, les pri- meres galeries palatines, i els salons francesos, on eren exhibits els seus corresponents tresors com a models del que hui entenem com a exhibició i exposició i, per tant, com a precedent dels museus moderns. De mostrar el creat, passem a Produir per a exposar, emmarcat en el segle XX quan les exposicions organitzades pels propis artistes (com les dels impressionis- tes o surrealistes) i el poal blanc canviarien definitivament el paradigma de l'aparell expositiu. A continuació, partim de 1969 com a punt d'inflexió, respecte a la desmaterialització de l'art en relació al desenvolupament cu- ratorial per a desembocar a Curar l'exposat, on proposem un recorregut a través d'una sort de textos en relació a l'autoria i una selecció d'exposicions paradigmàtiques de la història de l'art que van des de Magiciens de la Terre (1989) fins a Modernologías (2009). Finalment, acabarem amb la columna vertebral d'esta Tesi, una selecció de projectes curatorials organitzats en l'estat espanyol en els últims vint-i-sis anys. Per a això han sigut realit- zades 18 entrevistes a altres tants professionals que actualment treballen en torn de les diverses maneres de curar, analitzant les seues formes de fer i buscant el diàleg entre dues generacions de curadors i curadores per a comprendre com alguns dels seus projectes els converteixen en artistas per haver utilitzat lo curatorial com a tècnica de producció artística.[EN] The present research revolves around the notion of curatorship in the vi- sual arts and its possible application as a technique of artistic production in itself. After observing that there are multiple ways of assimilating the curatorial, the purpose of this research is to analyze the diversity of its qualitative characteristics from the study of its different practices, mainly expository. To this end, we have carried out four essays on curatorship from different time frames: the first three in international terms and the last one, framed in the Spanish context: Exhibiting What Is Created, Produ- cing to Exhibit, Curating What Is Exhibited and Beyond definitions. The first chapter, Exhibiting What Is Created, starts with the Wunderkam- mern, the first palace galleries, and the French salons, where their corres- ponding treasures were exhibited as models of what we understand today as exhibition and exposition and, therefore, as a precedent of modern museums. From showing what has been created, we move on to Producing to Exhibit, framed in the 20th century when exhibitions organized by the artists themselves (such as those of the Impressionists or Surrealists) and the white cube would definitively change the paradigm of the exhibition apparatus. Next, we start from 1969 as a turning point, with respect to the dematerialization of art in relation to curatorial development and end up in Curating What is Exhibited, where we propose a journey through a sort of texts in relation to authorship and a selection of paradigmatic exhi- bitions in the history of art ranging from Magiciens de la Terre (1989) to Modernologies (2009). Finally, we will end with the backbone of this thesis, a selection of curatorial projects organized in Spain over the last twen- ty-six years. To this end, eighteen interviews have been conducted with many professionals currently working on the various forms of curating, analysing their ways of working, and seeking a dialogue between two ge- nerations of curators to understand how some of their projects turn them into artists, since they have used the curatorial as a technique of artistic production.Fernández Del Castillo Roca, A. (2024). Ensayos sobre lo curatorial como técnica de producción artística. La curaduría en españa a través de dos generaciones, 1997-2023 [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/20309

Efecto del sulfato de amonio, ácido acetilsalicílico y biosólidos en parámetros edáficos, fisiológicos, bioquímicos y productivos en Stipa caudata en una condición de escasez hídrica.

[ES] La escasez hídrica afecta gran parte Chile desde hace aproximadamente 15 años. Stipa caudata es una especie nativa adaptada a condiciones de aridez. Por su parte, el ácido acetil salicílico y sulfato de amonio alivian el estrés hídrico en plantas, mientras que los biosólidos mejoran las características fisicoquímicas del suelo. El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto del ácido acetilsalicílico (AAS), sulfato de amonio (SA) y biosólidos (BS) en parámetros edáficos, fisiológicos, bioquímicos y productivos en Stipa caudata tratada bajo una condición de escasez hídrica. Se realizaron cuatro experimentos, dos durante la temporada 2018-2019 y dos durante la temporada 2019-2020. Se emplearon diseños experimentales de Parcelas Divididas en Bloques al Azar (PDBA). En la temporada 2018-2019, en el primer experimento se determinó el efecto de AAS y SA en macetas de 10 L al aire libre durante el mes de septiembre, como ensayo preliminar, instaurando un segundo y similar experimento en noviembre. En la temporada 2019-2020, se determinó el efecto de ácido acetil salicílico y de biosólidos provenientes de plantas de aguas residuales en macetas de 1 L en invernadero durante julio. En los tres experimentos se evaluaron los tratamientos en condiciones de riego y escases hídrica. Se evaluaron parámetros edáficos como: pH, CE, contenido volumétrico del agua en el suelo contenido de carbonatos y materia orgánica; referentes a la producción de biomasa: altura y grosor de tallos, número de hojas, peso fresco y seco de la parte aérea y radical. Por otra parte, se evaluaron parámetros vinculados a la resistencia a la escases hídrica, como lo es, a nivel fisiológico, la producción de clorofilas, mientras que a nivel bioquímico la actividad de enzimas antioxidantes como la catalasa (CAT), superóxido dismutasa (SOD), ascorbato peroxidasa (APX) y glutatión peroxidasa (GR) junto a antioxidantes no enzimáticos como fenoles totales (TPC), flavonoides totales (TF) y osmoprotectantes como prolina (Pro) y contenido de iones en el material vegetal. La escasez hídrica aumentó la actividad APX y malondialdehído (MDA), mientras que la presencia de AAS o SA incrementó el contenido de prolina, flavonoides y clorofilas. Los resultados sugieren que la presencia de AAS o SA podrían ser una estrategia efectiva para aliviar los efectos negativos de la escasez hídrica en el crecimiento de Stipa caudata.[CA] L'escassetat hídrica afecta gran part Xile des de fa aproximadament 15 anys. *Stipa *caudata és una espècie nativa adaptada a condicions d'aridesa. Per part seua, l'àcid acetil salicílic i sulfat d'amoni alleugen l'estrés hídric en plantes, mentre que els *biosólidos milloren les característiques fisicoquímiques del sòl. L'objectiu d'este treball va ser avaluar l'efecte de l'àcid acetilsalicílic (*AAS), sulfat d'amoni (SA) i *biosólidos (*BS) en paràmetres edàfics, fisiològics, bioquímics i productius en *Stipa *caudata tractada sota una condició d'escassetat hídrica. Es van realitzar quatre experiments, dos durant la temporada 2018-2019 i dues durant la temporada 2019-2020. Es van emprar dissenys experimentals de Parcel·les Dividides en Blocs a l'Atzar (*PDBA). En la temporada 2018-2019, en el primer experiment es va determinar l'efecte de *AAS i SA en tests de 10 L a l'aire lliure durant el mes de setembre, com a assaig preliminar, instaurant un segon i similar experiment al novembre. En la temporada 2019-2020, es va determinar l'efecte d'àcid acetil salicílic i de *biosólidos provinents de plantes d'aigües residuals en tests d'1 L en hivernacle durant juliol. En els tres experiments es van avaluar els tractaments en condicions de reg i *escases hídrica. Es van avaluar paràmetres edàfics com: pH, CE, contingut volumètric de l'aigua en el sòl contingut de carbonats i matèria orgànica; referents a la producció de biomassa: altura i gruix de tiges, nombre de fulles, pes fresc i sec de la part aèria i radical. D'altra banda, es van avaluar paràmetres vinculats a la resistència a la *escases hídrica, com ho és, a nivell fisiològic, la producció de clorofil·les, mentre que a nivell bioquímic l'activitat d'enzims antioxidants com la catalasa (*CAT), *superóxido *dismutasa (SOD), *ascorbato peroxidasa (*APX) i glutatió peroxidasa (*GR) al costat d'antioxidants no enzimàtics com a fenols totals (*TPC), flavonoides totals (*TF) i *osmoprotectantes com *prolina (Pro) i contingut d'ions en el material vegetal. L'escassetat hídrica va augmentar l'activitat *APX i *malondialdehído (*MDA), mentre que la presència de *AAS o SA va incrementar el contingut de *prolina, flavonoides i clorofil·les. Els resultats suggerixen que la presència de *AAS o SA podrien ser una estratègia efectiva per a alleujar els efectes negatius de l'escassetat hídrica en el creixement de *Stipa *caudata.[EN] Water scarcity has affected a large part of Chile for about 15 years. Stipa caudata is a native species adapted to arid conditions. Acetylsalicylic acid and ammonium sulphate alleviate water stress in plants, while biosolids improve the physicochemical characteristics of the soil. The aim of this work was to evaluate the effect of acetylsalicylic acid (AAS), ammonium sulphate (SA) and biosolids (BS) on edaphic, physiological, biochemical and productive parameters in Stipa caudata treated under water stress conditions. Four experiments were conducted, two during the 2018-2019 season and two during the 2019-2020 season. Experimental Randomised Block Divided Plot (RBDP) designs were used. In the 2018-2019 season, the first experiment determined the effect of AAS and SA in 10 L pots outdoors during the month of September, as a preliminary trial, with a second and similar experiment set up in November. In the 2019-2020 season, the effect of acetylsalicylic acid and ton-ha-1 of sewage sludge was evaluated in 1 L pots in a greenhouse during July. In all three experiments, treatments were evaluated under irrigated and water deficit conditions. Soil parameters such as pH, EC, volumetric water content in the soil, carbonate and organic matter content, biomass production: height and thickness of stems, number of leaves, fresh and dry weight of the aerial and root parts were evaluated. On the other hand, parameters linked to resistance to water scarcity were evaluated, such as, at the physiological level, chlorophyll production, while at the biochemical level the activity of antioxidant enzymes such as catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), superoxide dismutase (SOD), superoxide dismutase (SOD), superoxide dismutase (SOD), ascorbate peroxidase (APX) and glutathione peroxidase (GR) along with non-enzymatic antioxidants such as total phenols (TPC), total flavonoids (TF) and osmoprotectants such as proline (Pro) and ion content in the plant material. Water scarcity increased APX and malondialdehyde (MDA) activity, while the presence of AAS or SA increased proline, flavonoids and chlorophyll content. The results suggest that the presence of AAS or SA could be an effective strategy to alleviate the negative effects of water scarcity on Stipa caudata growth.Molina Khouzam, JA. (2024). Efecto del sulfato de amonio, ácido acetilsalicílico y biosólidos en parámetros edáficos, fisiológicos, bioquímicos y productivos en Stipa caudata en una condición de escasez hídrica [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/20361

Study of tribological, corrosion and tribocorrosion behavior of new martensitic stainless steels for aeronautical applications

Tesis por compendio[EN] The present study is part of the work carried out in the MEKINOX project (Mécanique Inoxydable - FUI n° 11) conducted by aeronautical industry with the main goal of developing new stainless steels for manufacturing high mechanical performance parts. Martensitic stainless steels are widely used in a great variety of industrial applications (i.e. valves, pumps, turbines, compressor components) where high mechanical properties as strength, wear resistance and fatigue behavior are needed. In many of those applications, such as bearings or gears, martensitic stainless steels may be subject to tribological conditions leading to wear. Furthermore, when a contact operates in a corrosive environment its deterioration can be significantly affected by the surface chemical phenomena, leading to a tribocorrosion degradation mechanism. Under this framework, the present Doctoral Thesis aims to evaluate the tribological, corrosion and tribocorrosion behavior of new martensitic stainless steels and their degradation mechanisms for aeronautical applications. For this, electrochemical, tribo-electrochemical and ex-situ surface analysis techniques were used. Wear damage was found to be critically affected by the hardness of the material and its hardening during sliding. Martensitic stainless steels showed higher scratch wear resistance but higher wear material loss when compared to the austenitic stainless steel. Corrosion resistance of martensitic stainless steels is driven by their passivity, whose kinetics can be described through a high field conduction model. Passive dissolution rate depends on the surface chemistry of the material, thus decreasing with the Cr content in the passive film. Degradation mechanisms involved in tribocorrosion of martensitic stainless steels included plastic deformation, shakedown and low-cycle fatigue. The consequences of those involved mechanisms depended on the prevailing electrochemical conditions.[ES] El presente estudio es parte del trabajo realizado en el proyecto MEKINOX (Mécanique Inoxydable - FUI n° 11) llevado a cabo por la industria aeronáutica, con el objetivo principal de desarrollar nuevos aceros inoxidables para la fabricación de piezas con altas prestaciones mecánicas. Los aceros inoxidables martensíticos son ampliamente utilizados en una gran variedad de aplicaciones industriales (p.e. válvulas, bombas, turbinas, componentes de compresores...) donde altas propiedades mecánicas, como la resistencia al desgaste y a la fatiga son requeridos. En muchas de estas aplicaciones, tales como rodamientos o engranajes, los aceros inoxidables martensíticos pueden estar sujetos a condiciones tribológicas que conducen al desgaste. Además, cuando un contacto opera en un ambiente corrosivo su deterioro puede verse afectado de manera significativa por los fenómenos químicos de superficie, lo que conduce a un mecanismo de degradación de tribocorrosión. Bajo este contexto, la presente Tesis Doctoral tiene como objetivo evaluar el comportamiento tribológico, frente a la corrosión y a la tribocorrosión de nuevos aceros inoxidables martensíticos y sus mecanismos de degradación en aplicaciones aeronáuticas. Para ello, se han utilizado técnicas electroquímicas, tribo-electroquímicas y de análisis de superficie ex situ. El desgaste depende de la dureza del material y de su endurecimiento durante el deslizamiento. Los aceros inoxidables martensíticos tienen una mayor resistencia al rallado pero una mayor pérdida de material en el ensayo tribológico de desgaste si se compara con el acero inoxidable austenítico. La resistencia a la corrosión de los aceros inoxidables martensíticos es promovida por su pasividad, cuya cinética puede ser descrita a través de un modelo tipo high field. La velocidad de disolución pasiva depende de la química de la superficie del material, disminuyendo por lo tanto con el contenido de Cr en la película pasiva. Los mecanismos de degradación de tribocorrosión de los aceros inoxidables martensíticos incluyen deformación plástica, shakedown y fatiga de bajo ciclo. Las consecuencias de esos mecanismos dependen de las condiciones electroquímicas del sistema.[CA] El present estudi és part del treball realitzat al projecte MEKINOX (Mécanique Inoxydable - FUI n° 11) dut a terme per la indústria aeronàutica, amb l'objectiu principal de desenvolupar nous acers inoxidables per a la fabricació de peces amb altes prestacions mecàniques. Els acers inoxidables martensítics són utilitzats en una gran varietat d'aplicacions industrials (vàlvules, bombes, turbines, components de compressors...) on altes propietats mecàniques, com la resistència al desgast i a la fatiga són requerits. En moltes d'aquestes aplicacions, com rodaments o engranatges, els acers inoxidables martensítics poden estar subjectes a condicions tribològiques que condueixen al desgast. Ademés, quan un contacte opera dins un ambient corrosiu el seu deteriorament es pot veure afectat de manera significativa pels fenòmens químics de superfície, el que condueix a un mecanisme de degradació de tribocorrosió. Sota aquest context, la present Tesi Doctoral té com a objectiu evaluar el comportament tribològic, front a la corrosió i a la tribocorrosió de nous acers inoxidables martensítics i els seus mecanismes de degradació en aplicacions aeronàutiques. Per tot això, es van utilitzar tècniques electroquímiques, tribo-electroquímiques i d'anàlisi de superfície ex-situ. El desgast depen de la duresa del material i del seu enduriment durant el lliscament. Els acers inoxidables martensítics van mostrar una major resistència al ratllat però una major pèrdua de material en l'assaig tribològic de desgast si es compara amb l'acer inoxidable austenític. La resistència a la corrosió dels acers inoxidables martensítics és promoguda per la seva passivitat, i la seua la cinètica pot ser descrita a través d'un model de tipus high field. La velocitat de dissolució passiva depen de la química de la superfície del material, disminuint per tant amb el contingut de Cr a la pel.lícula passiva. Els mecanismes de degradació en tribocorrosió dels acers inoxidables martensítics inclouen deformació plàstica, shakedown i fatiga de baix cicle. Les conseqüències d'aquests mecanismes implicats depenen de les condicions electroquímiques del sistema.Dalmau Borrás, A. (2015). Study of tribological, corrosion and tribocorrosion behavior of new martensitic stainless steels for aeronautical applications [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/57188Compendi

Intramuscular Fat Deposition in Rabbits: Insights into Host-Microbiome Biological Mechanisms

[ES] El objetivo de la Tesis fue investigar los mecanismos genéticamente determinados involucrados en la deposición de grasa intramuscular (GIM) usando 2 líneas divergentes de GIM (A y B) en el músculo Longissimus thoracis et Lumborum (LTL) de conejos. Consta de cinco estudios que evalúan el rol del huésped y el microbioma usando análisis metabolómicos y metagenómicos. La respuesta a la selección en la 10ma generación fue 0,49g GIM/100g LTL, equivalente a 3,8 desviaciones estándar (DE). Se obtuvo una respuesta correlacionada positiva en la grasa de la canal y cambios en los ácidos grasos (AG) del LTL, con mayor contenido de saturados (A-B= 5,05g/100g GIM) y monoinsaturados (A-B= 5,04g/100g GIM) en la línea A. No hubo diferencia en la grasa del hígado, pero sí en sus AG, como el menor C15:0 (A-B= -0,04g/100g lípidos) y C17:0 (A-B= -0,09g/100g lípidos) en la línea A, que podría deberse a diferente digestión microbiana. El análisis metabolómico del plasma encontró 393 metabolitos diferenciales con 95% precisión clasificatoria y 383 metabolitos con ajuste linear a GIM con 65% capacidad predictiva, de los cuales 322 coincidían con diferencias entre -6,04 y +1,97 DE. Los lípidos fueron mayores en la línea B (ej. triglicéridos, ácidos biliares secundarios (AB-2º), AG) y la carnitina fue menor, sugiriendo mayor absorción intestinal y menor captación y almacenamiento, posiblemente relacionada con menor ß-oxidación de AG. Entre los aminoácidos, destacaron los de cadena ramificada (BCAA) y aromáticos (AAA) indicando menor degradación intestinal de BCAA en la línea A seguida de mayor catabolismo del huésped, y una compleja interacción huésped-microbioma en el metabolismo de los AAA. El análisis metagenómico del ciego confirmó la relevancia del microbioma en la deposición de GIM, con cambios en composición y funcionalidad. El análisis de la composición definió 2 enterotipos con 51 géneros microbianos y 91% precisión clasificatoria: el enterotipo A enriquecido en Hungateiclostridium, Limosilactobacillus, Legionella, Lysinibacillus, Phorphyromonas, Methanosphaera y Desulfovibrio y el enterotipo B en Escherichia, Fonticella, Candidatus Amulumruptor, Methanobrevicater, Exiguobacterium, Flintibacter y Coprococcus. Un balance composicional se propuso como biomarcador para predecir la predisposición genética a la deposición de GIM, compuesto por 26 géneros microbianos con 93% precisión clasificatoria y 69% capacidad predictiva. El análisis de funcionalidad encontró 240 genes microbianos (GM) diferenciales con 95% precisión clasificatoria y 230 GM con ajuste linear a GIM con 79% capacidad predictiva, de los cuales 122 GM coincidían con diferencias entre -0,75 y +0,73 DE. Mayor biosíntesis de lipopolisacáridos y peptidoglicanos, asociado al desarrollo de masa grasa, biosíntesis de AAA, asociado a trastornos relacionados a la deposición grasa, y conversión de propionato a acetato, relacionado con mayor lipogénesis en el hígado y menor síntesis de C15:0 y C17:0, se encontró en la línea A. Además, se encontró mayor degradación de BCAA en la línea B, asociado con menor síntesis de triglicéridos en el hígado. El análisis metabolómico del ciego encontró 142 metabolitos diferenciales con 99% precisión clasificatoria y diferencias entre -1,03 y +1,19 DE; 156 relacionados con GIM en la línea A con 61% capacidad predictiva; y 107 relacionados con GIM en la línea B con 57% capacidad predictiva. Diferencias en el metabolismo de las purinas podrían sugerir mayor eficiencia energética y en la utilización del nitrógeno en la línea B, y diferencias en AB-2º, AAA y BCAA fueron consistentes con los resultados anteriores. Un balance composicional se propuso como biomarcador compuesto por 2 AB-2º y 2 subproductos de las proteínas, con 88% de precisión clasificatoria, sugiriendo que la interacción entre absorción lipídica y metabolismo de proteínas de la dieta influyen en la GIM. De validarse, podría usarse para predecir la predisposición genética a la deposición de GIM.[CA] L'objectiu de la Tesi va ser investigar els mecanismes genèticament determinats involucrats en la deposició de greix intramuscular (GIM) usant 2 línies divergents de GIM (A i B) en el múscul Longissimus thoracis et Lumborum (LTL) de conills. Consta de cinc estudis que avaluen el rol de l'hoste i el microbioma usant anàlisi metabolòmicos i metagenòmicos. La resposta a la selecció en la 10ma generació va ser 0,49g GIM/100g LTL, equivalent a 3,8 desviacions estàndard (DE) . Es va obtindre una resposta correlacionada positiva en el greix de la canal i canvis en els àcids grassos (AG) del LTL, amb major contingut de saturats (A-B = 5,05g/100g GIM) i monoinsaturats (A-B = 5,04g/100g GIM) en la línia A. No va haver-hi diferència en el greix del fetge, però sí en els seus AG, com el menor C15:0 (A-B = -0,04g/100g lípids) i C17:0 (A-B = -0,09g/100g lípids) en la línia A, que podria deure's a diferent digestió microbiana. L'anàlisi metabolómico del plasma va trobar 393 metabòlits diferencials amb 95% precisió classificatòria i 383 metabòlits amb ajust linear a GIM amb 65% capacitat predictiva, dels quals 322 coincidien amb diferències entre -6,04 i 1,97 DE. Els lípids van ser majors en la línia B (ex. triglicèrids, àcids biliars secundaris (AB- 2º), AG) i la carnitina va ser menor, suggerint major absorció intestinal i menor captació i emmagatzematge, possiblement relacionada amb menor ß-oxidació d'AG. Entre els aminoàcids, van destacar els de cadena ramificada (BCAA) i aromàtics (AAA) indicant menor degradació intestinal de BCAA en la línia A seguida de major catabolisme de l'hoste, i una complexa interacció hoste-microbioma en el metabolisme dels AAA. L'anàlisi metagenòmico del cec va confirmar la rellevància del microbioma en la deposició de GIM, amb canvis en composició i funcionalitat. L'anàlisi de la composició va definir 2 enterotipos amb 51 gèneres microbians i 91% precisió classificatòria: el enterotipo A enriquit en Hungateiclostridium, Limosilactobacillus, Legionel·la, Lysinibacillus, Phorphyromonas, Methanosphaera i Desulfovibrio i el enterotipo B en Escherichia, Fonticella, Candidatus Amulumruptor, Methanobrevicater, Exiguobacterium, Flintibacter i Coprococcus. Un balanç composicional es va proposar com biomarcador per a predir la predisposició genètica a la deposició de GIM, compost per 26 gèneres microbians amb 93% precisió classificatòria i 69% capacitat predictiva. L'anàlisi de funcionalitat va trobar 240 gens microbians (GM) diferencials amb 95% precisió classificatòria i 230 GM amb ajust linear a GIM amb 79% capacitat predictiva, dels quals 122 GM coincidien amb diferències entre -0,75 i 0,73 DE. Major biosíntesi de lipopolisacàrids i peptidoglicans, associat al desenvolupament de massa grassa, biosíntesi de AAA, associat a trastorns relacionats a la deposició grassa, i conversió de propionat a acetat, relacionat amb major lipogènesis en el fetge i menor síntesi de C15:0 i C17:0, es va trobar en la línia A. A més, es va trobar major degradació de BCAA en la línia B, associat amb menor síntesi de triglicèrids en el fetge. L'anàlisi metabolòmico del cec va trobar 142 metabòlits diferencials amb 99% precisió classificatòria i diferències entre -1,03 i 1,19 DE; 156 relacionats amb GIM en la línia A amb 61% capacitat predictiva; i 107 relacionats amb GIM en la línia B amb 57% capacitat predictiva. Diferències en el metabolisme de les purins podrien suggerir major eficiència energètica i en la utilització del nitrogen en la línia B, i diferències en AB-2º, AAA i BCAA van ser consistents amb els resultats anteriors. Un balanç composicional es va proposar com biomarcador compost per 2 AB-2º i 2 subproductes de les proteïnes, amb 88% de precisió classificatòria, suggerint que la interacció entre absorció lipídica i metabolisme de proteïnes de la dieta influeixen en la GIM. De validar-se, podria usar-se per a predir la predisposició genètica a la deposició de GIM.[EN] The Thesis aimed to study the genetically determined mechanisms involved in intramuscular fat (IMF) deposition, using two lines divergently selected for IMF in Longissimus thoracis et Lumborum (LTL) muscle of rabbits (H and L lines). It comprises five studies focused on studying the host and microbiome roles using metabolomics and metagenomics approaches. The response to selection in the 10th generation was 0.49g IMF/100g LTL, equivalent to 3.8 standard deviations (SD). Selection led to a positive correlated response in carcass adiposity, and to changes in the fatty acids (FA) of LTL, showing greater saturated (H-L= 5.05g/100g IMF) and monounsaturated FA (H-L= 5.04g/100g IMF) in the H line. No differences were found in liver fat, but they were found in its FA profile, being the most notorious the lower C15:0 (H-L= -0.04g/100g lipids) and C17:0 (H-L= -0.09g/100g lipids) in the H line, which could be due to different microbial digestion. The plasma metabolomics analysis identified 393 differential metabolites with 95% classification accuracy, and 383 metabolites with linear adjustment to IMF and 65% prediction ability, from which 322 overlapped with differences ranging from -6.04 to +1.97 SD. Lipids were greater in the L line (e.g., triglycerides, secondary bile acids, FA) while carnitine was lower, suggesting greater intestinal lipids absorption in the L line, followed by their lower uptake and storage, possibly related to lower FA ß oxidation. Among amino acids, branched-chain (BCAA) and aromatic (AAA) stood out, indicating lower BCAA gut degradation in the H line followed by greater host catabolism, and a complex host-microbiome AAA metabolism. The caecum metagenomics analysis confirmed the microbial relevance in IMF development, identifying changes in its composition and functionality. The microbial composition analysis defined two enterotypes with 51 microbial genera and 91% classification accuracy. The H-enterotype was enriched in Hungateiclostridium, Limosilactobacillus, Legionella, Lysinibacillus, Phorphyromonas, Methanosphaera and Desulfovibrio, and the L-enterotype in Escherichia, Fonticella, Candidatus Amulumruptor, Methanobrevicater, Exiguobacterium, Flintibacter and Coprococcus. A compositional balance was proposed as biomarker to predict the genetic predisposition to IMF deposition, composed of 26 microbial genera, with 93% classification accuracy and 69% prediction ability. The microbial functionality analysis identified 240 differential microbial genes (MG) with 95% classification accuracy, and 230 MG with linear adjustment to IMF and 79% prediction ability, from which 122 overlapped with differences ranging from -0.75 to +0.73 SD and related to numerous metabolisms. In the H line, greater lipopolysaccharides and peptidoglycans biosynthesis, related to fat-mass development, AAA biosynthesis, related to associated disorders of increased fat deposition, and propionate to acetate conversion, related to greater liver lipogenesis and lower C15:0 and C17:0 synthesis, were found. Additionally, greater BCAA degradation was found in the L line, related to lower triglycerides synthesis in the liver. The caecum metabolomics analysis identified 142 differential metabolites with 99% classification accuracy and differences ranging from -1.03 to +1.19 SD; 156 related to IMF in the H line with 61% prediction ability; and 107 related to IMF in the L line with 57% prediction ability. Differences found in purine metabolism could suggest greater energy and nitrogen utilization efficiencies in the L line, while those in secondary bile acids, AAA and BCAA were consistent with the previous results. A compositional balance composed of two secondary bile acids and two proteins by-products with 88% classification accuracy was proposed as biomarker, suggesting that the interaction between lipids absorption and dietary proteins metabolism influences IMF. If validated, it could be used to predict the genetic predisposition to IMF deposition.Zubiri Gaitán, A. (2024). Intramuscular Fat Deposition in Rabbits: Insights into Host-Microbiome Biological Mechanisms [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/20287

Salud intestinal de la Seriola dumerili alimentada con ingredientes alternativos a la harina y aceite de pescado

[ES] En esta tesis doctoral, se realizaron tres estudios exhaustivos con Seriola mediterránea (Seriola dumerili) con el propósito de evaluar su potencial para la acuicultura marina. Cada experimento se centró en aspectos específicos de la sustitución de harina de pescado (HP) y aceite de pescado (AP) en la dieta de estas especies, abordando múltiples parámetros de salud, crecimiento y respuesta fisiológica. En el primer estudio, se diseñaron tres experimentos para evaluar la sustitución parcial y total del AP por una combinación de aceites vegetales (linaza, girasol y palma). Además, se investigó la adición de un probiótico compuesto por Lactobacillus brevis y Lactobacillus buchneri en el pienso con sustitución total de aceite de pescado. A lo largo de 109 días, se observó que no hubo diferencias significativas en el crecimiento ni en los parámetros nutritivos entre los distintos tratamientos. Sin embargo, la sustitución de AP afectó la supervivencia, siendo el grupo con sustitución parcial (FO 25) el que presentó mayor supervivencia, mientras que el grupo con sustitución total de aceite de pescado (FO 0+) mostró una mayor mortalidad. Además, se identificaron diferencias en índices biométricos y en el perfil de ácidos grasos, indicando cambios en la histología intestinal e hepática. La investigación reveló que la sustitución total de aceite de pescado no afectó negativamente a las seriolas, pero la adición de probióticos no generó mejoras sustanciales en los parámetros analizados. En el segundo estudio, se evaluó el efecto de la alimentación de Seriola mediterránea sobre el estrés oxidativo y los parámetros plasmáticos, utilizando las mismas dietas que en el estudio anterior. La sustitución de AP no afectó la actividad de las enzimas analizadas en el hígado y el tracto digestivo, aunque se observaron diferencias en la peroxidación lipídica, especialmente en los grupos con sustitución total de aceite de pescado (FO 100 y FO 0+). Los parámetros hematológicos también mostraron diferencias, destacando la disminución del colesterol en los peces alimentados sin aceite de pescado (FO 0 y FO 0+). En este contexto, se concluyó que la sustitución total de AP no afectó significativamente al estrés oxidativo ni a los parámetros sanguíneos, y la inclusión de probióticos no generó efectos positivos sustanciales en estos aspectos. El tercer estudio se centró en la sustitución de harina de pescado y aceite de pescado, ensayando seis dietas diferentes. La supervivencia fue el único parámetro significativamente afectado, observando un impacto negativo con la sustitución total de harina de pescado (FM100). A nivel histológico, se identificaron cambios en el intestino y el hígado, siendo más prominentes con la sustitución total de harina de pescado. El análisis de la microbiota intestinal reveló diferencias en la diversidad y riqueza entre los grupos con máxima sustitución de HP y AP que no afectaron negativamente el crecimiento y la supervivencia. En términos generales, se concluyó que es posible una sustitución completa del AP sin afectar a los animales, pero la sustitución total de la harina de pescado no obtuvo buenos resultados en la supervivencia y presentó mayores efectos en el hígado e intestino. Al analizar los resultados de los tres estudios, se concluye que la sustitución completa del AP es viable sin afectar negativamente a las seriolas en términos de crecimiento, parámetros nutritivos, estrés oxidativo y parámetros sanguíneos. En contraste, la sustitución completa de harina de pescado afecta negativamente la supervivencia y genera alteraciones a nivel histológico en el intestino e hígado, siendo posible hasta un 66%. Estos hallazgos contribuyen significativamente a la comprensión de las implicaciones de la sustitución de ingredientes en la alimentación de Seriola mediterránea en contextos acuícolas, proporcionando información valiosa para la gestión sostenible de estas especies.[CA] En aquesta tesi doctoral, s'han realitzat tres estudis exhaustius amb Seriola mediterrània (Seriola dumerili) amb la finalitat d'avaluar el seu potencial per a la aqüicultura marina. Cada experiment s'ha centrat en aspectes específics de la substitució de farina de peix (FP) i oli de peix (OP) en la dieta d'aquestes espècies, abordant múltiples paràmetres de salut, creixement i resposta fisiològica. En el primer estudi, es van dissenyar tres experiments per avaluar la substitució parcial i total de l'AP per una combinació d'olis vegetals (llinatge, gira-sol i palma). A més, es va investigar l'addició d'un probiòtic compost per Lactobacillus brevis i Lactobacillus buchneri en el pinso amb substitució total d'oli de peix. Al llarg de 109 dies, es va observar que no hi havia diferències significatives ni en el creixement ni en els paràmetres nutritius entre els diferents tractaments. No obstant això, la substitució de l'OP va afectar la supervivència, sent el grup amb substitució parcial (FO 25) el que va presentar major supervivència, mentre que el grup amb substitució total d'oli de peix (FO 0+) va mostrar una major mortalitat. A més, es van identificar diferències en índexs biomètrics i en el perfil d'àcids grassos, indicant canvis en la histologia intestinal i hepàtica. La investigació va revelar que la substitució total d'oli de peix no va afectar negativament les serioles, però l'addició de probiòtics no va generar millores substancials en els paràmetres analitzats. En el segon estudi, es va avaluar l'impacte de la alimentació de Seriola mediterrània sobre l'estrès oxidatiu i els paràmetres plasmàtics, utilitzant les mateixes dietes que en l'estudi anterior. La substitució de l'AP no va afectar l'activitat d'enzims analitzades en el fetge i el tracte digestiu, encara que es van observar diferències en la peroxidació lipídica, especialment en els grups amb substitució total d'oli de peix (FO 100 i FO 0+). Els paràmetres hematològics també van mostrar diferències, destacant la disminució del colesterol en els peixos alimentats sense oli de peix (FO 0 i FO 0+). En aquest context, es va concloure que la substitució total d'OP no va afectar significativament l'estrès oxidatiu ni els paràmetres sanguinis, i la inclusió de probiòtics no va generar efectes positius substancials en aquests aspectes. El tercer estudi es va centrar en la substitució de farina de peix i oli de peix, assajant sis dietes diferents. La supervivència va ser l'únic paràmetre significativament afectat només en la substitució total de farina de peix (FM100). A nivell histològic, es van identificar canvis en l'intestí i el fetge, sent més prominents amb la substitució total de farina de peix. L'anàlisi de la microbiota intestinal va revelar diferències en la diversitat i riquesa entre els grups amb màxima substitució de FP i OP que no van afectar negativament el creixement i la supervivència. En termes generals, es va concloure que és possible una substitució completa d'OP sense afectar els animals, però la substitució total de la farina de peix no va obtenir bons resultats en la supervivència i va presentar majors efectes en el fetge i intestí. En analitzar els resultats dels tres estudis, es conclou que la substitució completa d'OP és viable sense afectar negativament les serioles en termes de creixement, paràmetres nutritius, estrès oxidatiu i paràmetres sanguinis. En contrast, la substitució completa de farina de peix afecta negativament la supervivència i genera alteracions a nivell histològic en l'intestí i fetge, essent possible fins a un 66%. Aquests descobriments contribueixen significativament a la comprensió de les implicacions de la substitució d'ingredients en l'alimentació de Seriola mediterrània en contextos aquiculturals, proporcionant informació valuosa per a la gestió sostenible d'aquestes espècies.[EN] In this doctoral thesis, three comprehensive studies were conducted with Mediterranean yellowtail (Seriola dumerili) to assess its potential for marine aquaculture. Each experiment focused on specific aspects of fishmeal (FM) and fish oil (FO) substitution in the diet of these species, addressing multiple parameters of health, growth, and physiological response. In the first study, three experiments were designed to evaluate the partial and total substitution of AP with a combination of vegetable oils (flaxseed, sunflower, and palm). Additionally, the addition of a probiotic composed of Lactobacillus brevis and Lactobacillus buchneri was investigated in the feed with total substitution of fish oil. Over 109 days, no significant differences were observed in either growth or nutritional parameters among the various treatments. However, the substitution of FO affected survival, with the partial substitution group (FO 25) showing higher survival, while the group with total substitution of fish oil (FO 0+) exhibited higher mortality. Differences in biometric indices and fatty acid profiles were identified, indicating changes in intestinal and hepatic histology. The research revealed that the total substitution of fish oil did not adversely affect yellowtails, but the addition of probiotics did not yield substantial improvements in the analyzed parameters. In the second study, the effect of feeding Mediterranean yellowtail on oxidative stress and plasma parameters was evaluated using the same diets as in the previous study. The substitution of AP did not affect the activity of enzymes analyzed in the liver and digestive tract, although differences were observed in lipid peroxidation, especially in groups with total substitution of fish oil (FO 100 and FO 0+). Hematological parameters also showed differences, with a decrease in cholesterol in fish fed without fish oil (FO 0 and FO 0+). In this context, it was concluded that the total substitution of AP did not significantly affect oxidative stress or blood parameters, and the inclusion of probiotics did not generate substantial positive effects in these aspects. The third study focused on the substitution of fishmeal and fish oil, testing six different diets. Survival was the only parameter significantly affected, with a negative impact observed with the total substitution of fishmeal (FM100). At the histological level, changes in the intestine and liver were identified, being more prominent with the total substitution of fishmeal. The analysis of intestinal microbiota revealed differences in diversity and richness among groups with maximum substitution of FM and FO that did not negatively affect growth and survival. In general, it was concluded that complete substitution of FO is possible without affecting the animals, but total substitution of fishmeal did not yield good results in terms of survival and presented greater effects on the liver and intestine. Analyzing the results of the three studies, it is concluded that complete substitution of FO is viable without negatively affecting yellowtails in terms of growth, nutritional parameters, oxidative stress, and blood parameters. In contrast, complete substitution of fishmeal negatively affects survival and induces alterations at the histological level in the intestine and liver, being possible up to 66%. These findings contribute significantly to understanding the implications of ingredient substitution in the feeding of Mediterranean yellowtail in aquacultural contexts, providing valuable information for sustainable management of these species.Los trabajos publicados han tenido financiación por parte de distintas administraciones como: Generalitat Valenciana: “Ingredientes alternativos en piensos para Seriola dumerili: efecto en el crecimiento y en la calidad de la carne”. Ref: AICO/2015/123; Universitat Politècnica de València. Ayudas para investigadores predoctorales para publicación PAID-12-21. “Seriola dumerili”. Salud intestinal de la Seriola dumerili alimentada con ingredientes alternativos a la harina y aceite de pescado y Gobierno de España: Ministerio de Economía y Empresa “sustitución de harina y aceite de pescado en dietas para Seriola dumerili. Pruebas de alimentación y estudios analíticos: proteínas”. Ref: AGL2011-30547-C03-02Milián Sorribes, MC. (2024). Salud intestinal de la Seriola dumerili alimentada con ingredientes alternativos a la harina y aceite de pescado [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/20290

La música clásica en directo y la respuesta frente a la enfermedad y su evolución en pacientes con tratamiento de hemodiálisis

Tesis por compendio[ES] Esta tesis representa una parte de lo que ha sido un minucioso y extenso trabajo de investigación entre dos grandes disciplinas, música y medicina, que se han abrazado para intentar aliviar y mejorar la salud de los pacientes. Parte de una visión general de la importancia de la música en el ámbito sanitario y se focaliza en el estudio del impacto que tiene al ser administrada como adyuvante en el tratamiento del enfermo renal, con el propósito de aportar nuevos datos al objetivo principal de la tesis: verificar el efecto que produce sobre los pacientes con insuficiencia renal crónica, la música clásica escuchada en directo en el hospital, como ayuda al tratamiento durante los procesos de hemodiálisis. Se realiza una revisión de la literatura actual para identificar y clasificar estudios que utilizan la música en vivo en hospitales, con el objetivo de ofrecer un análisis de la relevancia que tiene al ser aplicada como ayuda en diferentes tratamientos médicos. Comprobamos si los niveles de ansiedad y depresión del paciente renal, mejoran después de escuchar música en directo mientras reciben el tratamiento. Los resultados se plasman con la publicación de dos artículos: "Hemodiálisis musical para mejorar la ansiedad y depresión". Itamar. Revista de investigación musical: territorios para el arte. Y "Effect of live music on anxiety and depression in haemodialysis patients: a randomised clinical trial pilot study". Psychology of Music. En paralelo y de manera complementaria se lleva a cabo una segunda investigación que pretende verificar si estas intervenciones de música clásica en directo e "in situ" durante el tratamiento de Hemodiálisis tienen efectos sobre la Calidad de Vida de los pacientes. Estos resultados se publican en un tercer artículo "Estudio de intervención para comprobar el efecto de la música clásica en directo durante hemodiálisis sobre la calidad de vida de pacientes con enfermedad renal crónica". Nefrología. Para cerrar la tesis se inicia la discusión del valor que aporta la música en vivo en los hospitales, se identifican y clasifican todos los estudios revisados con el objetivo de determinar el valor que aportan. Los resultados se recogen en una cuarta publicación "El valor de la música en vivo en los hospitales: Revisión bibliográfica de alcance". Revista musical Chilena.[CA] Aquesta tesi representa una part del que ha sigut un minuciós i extens treball de recerca entre dues grans disciplines, música i medicina, que s'han abraçat per a intentar alleujar i millorar la salut dels pacients. Part d'una visió general de la importància de la música en l'àmbit sanitari i es focalitza en l'estudi de l'impacte que té en ser administrada com a adjuvant en el tractament del malalt renal, amb el propòsit d'aportar noves dades a l'objectiu principal de la tesi: verificar l'efecte que produeix sobre els pacients amb insuficiència renal crònica, la música clàssica escoltada en directe a l'hospital, com a ajuda al tractament durant els processo d'hemodiàlisis. Es realitza una revisió de la literatura actual per a identificar i classificar estudis que utilitzen la música en viu en hospitals, amb l'objectiu d'oferir una anàlisi de la rellevància que té en ser aplicada com a ajuda en diferents tractaments mèdics. Comprovem si els nivells d'ansietat i depressió del pacient renal, milloren després d'escoltar música en directe mentre reben el tractament. Els resultats es plasmen amb la publicació de dos articles: "Hemodiálisis musical para mejorar la ansiedad y depresión". Itamar. Revista de investigación musical: territorios para el arte. Y "Effect of live music on anxiety and depression in haemodialysis patients: a randomised clinical trial pilot study". Psychology of Music. En paral¿lel i de manera complementària es duu a terme una segona investigació la qual pretén verificar si aquestes intervencions de música clàssica en directe i "in situ" durant el tractament d'Hemodiàlisi tenen efectes sobre la Qualitat de Vida dels pacients. Aquests resultats es publiquen en un tercer article "Estudio de intervención para comprobar el efecto de la música clásica en directo durante hemodiálisis sobre la calidad de vida de pacientes con enfermedad renal crónica". Nefrología. Per a tancar la tesi s'inicia la discussió del valor que aporta la música en viu als hospitals, s'identifiquen i classifiquen tots els estudis revisats amb l'objectiu de determinar el valor que aporten a l'àmbit hospitalari. Els resultats es recullen en una quarta publicació "El valor de la música en vivo en los hospitales: Revisión bibliográfica de alcance". Revista musical Chilena[EN] This thesis represents a part of a meticulous and extensive research work between two great disciplines, music and medicine, which have embraced each other to try to alleviate and improve patients' health. It starts from a general vision of the importance of music in the health field and focuses on the study of its impact when administered as an adjuvant in the treatment of kidney patients to provide new data for the main objective of the thesis. : verify the effect that classical music listened to live in the hospital has on patients with chronic kidney failure as an aid to treatment during hemodialysis processes. A review of the current literature is carried out to identify and classify studies that use live music in hospitals, with the aim of offering an analysis of the relevance it has when applied as an aid in different medical treatments. We check whether the kidney patient's anxiety and depression levels improve after listening to live music while receiving treatment. The results are reflected in the publication of two articles: "Hemodiálisis musical para mejorar la ansiedad y depresión". Itamar. Revista de investigación musical: territorios para el arte. Y "Effect of live music on anxiety and depression in haemodialysis patients: a randomised clinical trial pilot study". Psychology of Music. In parallel and complementary a second investigation is carried out which aims to verify whether these live and "in situ" classical music interventions during Hemodialysis treatment have effects on the patients' Quality of Life. These results are published in a third article "Estudio de intervención para comprobar el efecto de la música clásica en directo durante hemodiálisis sobre la calidad de vida de pacientes con enfermedad renal crónica". Nefrología. To close the thesis, the discussion of the value that live music provides in hospitals begins. All the studies reviewed are identified and classified to determine the value they contribute to the hospital environment. The results are collected in a fourth publication "El valor de la música en vivo en los hospitales: Revisión bibliográfica de alcance". Revista musical ChilenaSerrano Soliva, M. (2024). La música clásica en directo y la respuesta frente a la enfermedad y su evolución en pacientes con tratamiento de hemodiálisis [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/203528Compendi

Tandem Catalysis for Selective C1-to-C3 Chain Propagations towards Platform Chemicals Production

[ES] El actual enfoque hacia la desfosilización de la industria química acentúa la necesidad de desarrollar procesos químicos medioambientalmente más sostenibles. El diseño de sistemas catalíticos en tándem para llevar a cabo reacciones mecanísticamente desacopladas en un solo reactor, representa una estrategia prometedora para potencialmente reducir el tamaño de las instalaciones y alcanzar mayores eficiencias energéticas y económicas. El gas de síntesis y sus derivados directos C1 (metanol, DME) representan una atractiva fuente de carbono no derivada del petróleo para la producción de productos químicos. La propagación selectiva de cadena desde compuestos C1 hasta específicamente productos sigue siendo un desafío importante en el campo de la catálisis heterogénea. En esta tesis, se presenta cómo el diseño racional de un sistema catalítico en tándem, multifuncional y heterogéneo, proporciona una ruta novedosa y alternativa para la síntesis directa de productos C3 de interés a partir de compuestos C1. En este trabajo, se ha estudiado la integración en tándem de la reacción de carbonilación de compuestos metoxi (DME) con CO, con la posterior cetonización de los productos carboxílicos C2 intermedios correspondientes en un sistema catalítico multifuncional. La integración de los catalizadores Ag/MOR y Pd/ZrCeOx respectivamente, permite la síntesis directa de acetona a partir de mezclas de DME/gas de síntesis a 548 K y 20 bares. La incorporación de H-FER nanocristalina en un catalizador multifuncional metal/óxido/zeolita Pd/ZrCeOx:FER, como funcionalidad específica de hidrólisis del acetato de metilo, ha permitido la obtención de rendimientos a acetona hasta tres veces mayores en comparación con los obtenidos utilizando solamente el catalizador metal/óxido. La funcionalidad específica de hidrólisis se ha incorporado en base a los resultados de estudios cinéticos realizados para las etapas de reacción por separado, que revelan una limitación general de la velocidad de cetonización a partir del paso de hidrólisis ácida del intermedio acetato de metilo. A una distancia intercatalítica en el rango de micrómetros, se ha mantenido una conversión de DME estable (superior al 94%), junto con una selectividad de acetona del 65-70% (entre los productos orgánicos) durante al menos 10 días de operación continua. Además, la atmósfera de gas de síntesis a alta presión permite la integración de la hidrogenación de grupos carbonilo, abriendo la puerta para la producción de 2-propanol en un solo reactor. En particular, la incorporación del catalizador de hidrogenación Ag-Pt/¿-Al2O3 ha permitido alcanzar una selectividad de 2-propanol del 51% dentro de la fracción de productos C3. Finalmente, el concepto de conversión en tándem mencionado anteriormente se ha extendido a la conversión directa de mezclas de DME/gas de síntesis a propileno. Con este fin, se han desarrollado catalizadores basados en Ag/SiO2 como una funcionalidad de hidrodeshidratación de acetona y se han acoplado al sistema catalítico multifuncional en tándem desarrollado para la producción de acetona. A una temperatura de reacción en el rango de 548-578 K y una presión total de 15 bares, el sistema catalítico en tándem proporciona ratios propileno-a-etileno en el rango 6-9, y selectividades de propileno de hasta el 40%, para una conversión de DME >97%, demostrando que esta ruta de producción es intrínsecamente más selectiva hacia propileno que la mayoría de los procesos de metanol-a-propileno reportados. Además, la temperatura de reacción relativamente suave y el carácter reductor de la atmósfera de gas de síntesis inhiben la deposición de coque, proporcionando un comportamiento estable durante períodos de operación superiores a 214 horas. Aunque se requiere mayor optimización en cuanto al rendimiento a propileno, los resultados abren la puerta a un nuevo proceso para la producción de propileno a partir de materias primas C1, alternativo a los procesos de metanol-a-hidrocarburos.[CA] L'actual enfocament cap a la desfossilització de la indústria química accentua la necessitat de desenvolupar processos químics mediambientalment més sostenibles. En aquest context, el disseny de sistemes catalítics en tàndem per a dur a terme reaccions mecanísticamente desacoblades en un sol reactor, representa una estratègia prometedora per potencialment reduir la grandària de les instal·lacions i aconseguir majors eficiències energètiques i econòmiques. El gas de síntesi i els seus derivats directes C1 (metanol, DME) representen una atractiva font de carboni no derivada del petroli. La propagació selectiva de cadena des de compostos C1 fins específicament productes C3 continua sent un desafiament important en el camp de la catàlisi heterogènia. En aquesta tesi, es presenta com el disseny racional d'un sistema catalític en tàndem, multifuncional i heterogeni, proporciona una ruta nova i alternativa per a la síntesi directa de productes C3 d'interés a partir de compostos C1. En aquest treball, s'ha estudiat la integració en tàndem de la reacció de carbonilació de compostos metoxi (DME) amb CO, amb la posterior cetonització dels productes carboxílics C2 intermedis corresponents en un sistema catalític multifuncional. La integració dels catalitzadors Ag/MOR i Pd/ZrCeOx respectivament, permet la síntesi directa d'acetona a partir de mescles de DME/gas de síntesi a 548 K i 20 bars. La incorporació d'H-FER nanocristalina en un catalitzador multifuncional metall/òxid/zeolita Pd/ZrCeOx:FER, com a funcionalitat específica d'hidròlisi de l'acetat de metil, intermedi en el procés global, ha permés l'obtenció de rendiments a acetona fins a tres vegades majors en comparació amb els obtinguts utilitzant solament el catalitzador metall/òxid, Pd/ZrCeOx. La funcionalitat específica d'hidròlisi s'ha incorporat sobre la base dels resultats d'estudis cinètics realitzats per a les etapes de reacció per separat, que revelen una limitació general de la velocitat de cetonització a partir del pas d'hidròlisi àcida de l'intermediari acetat de metil. A una distància intercatalítica en el rang de micròmetres, s'ha mantingut una conversió de DME estable (superior al 94%), juntament amb una selectivitat d'acetona del 65-70% (entre tots els productes orgànics) durant almenys 10 dies d'operació contínua. A més, l'atmosfera de gas de síntesi a alta pressió permet la integració de la hidrogenació de grups carbonil, obrint la porta per a la producció no sols d'acetona, sinó també de 2-propanol en un sol reactor. En particular, la incorporació del catalitzador d'hidrogenació Ag-Pt/¿-Al2O3 ha permés aconseguir una selectivitat de 2-propanol del 51% dins de la fracció de productes C3 (és a dir, acetona, 2-propanol, propà i propilé). Finalment, el concepte de conversió en tàndem esmentat anteriorment s'ha estés a la conversió directa de mescles de DME/gas de síntesi a propilé. A aquest efecte, s'han desenvolupat catalitzadors basats en Ag/SiO2 com una funcionalitat de hidro-deshidratació d'acetona i s'han acoblat al sistema catalític multifuncional en tàndem desenvolupat per a la producció d'acetona. A una temperatura de reacció en el rang de 548-578 K i una pressió total de 15 bars, el sistema catalític multifuncional en tàndem proporciona ràtios propilé-a-etilé en el rang 6-9, i selectivitats de propilé de fins al 40%, per a una conversió de DME >97%, demostrant que aquesta ruta de producció és intrínsecament més selectiva cap a propilé que la majoria dels processos de metanol-a-propilé reportats. A més, la temperatura de reacció relativament suau i el caràcter reductor de l'atmosfera de gas de síntesi inhibixen la deposició de coc, proporcionant un comportament estable durant períodes d'operació superiors a 214 hores. Encara que es requereix una major optimització quant al rendiment a propilé, els resultats obrin la porta a un nou procés per a la producció de propilé a partir de matèries primeres C1, alternatiu als processos de metanol-a-hidrocarburs.[EN] The present focus on advancing towards a defossilized chemical industry underscores the need for developing more environmentally sustainable chemical processes. In this context, the design of tandem-catalytic systems to steer mechanistically decoupled reactions in a cascade fashion, in a single reactor, represents a promising strategy for potentially reduce the installed size of chemical processes and attain higher energy- and cost-efficiencies. Synthesis gas and its direct C1 derivatives (methanol, DME), represent an attractive non-petroleum derived carbon source for the production of commodity chemicals. The selective chain propagation from C1 building blocks to specifically C3 compounds has been demonstrated through biocatalytic routes, however it remains an important challenge for heterogeneous catalysis. In this thesis, we report how the design and engineering of a multifunctional, heterogeneous tandem-catalytic system provides a novel and alternative route for the direct synthesis of C3 compounds from C1 building blocks. The selective obtention of C2+ products with specific chain lengths, surpassing the inherently non-selective C-C chain propagation characteristic of Fischer-Tropsch polymerization reactions, poses a significant challenge. In this work, the tandem integration of the reaction of carbonylation of methoxy compounds (DME) with CO, with subsequent ketonisation of the corresponding C2 carboxylic intermediate products on a multifunctional catalytic system is reported. The integration of an optimized Ag/MOR and Pd/ZrCeOx catalysts, respectively, allows the direct synthesis of acetone from DME/syngas mixtures at 548 K and 20 bar. Enhanced acetone time-yields, i.e. by a factor greater than three, have been obtained by incorporation of nanosized H-FER, as a specific ester hydrolysis functionality in a Pd/ZrCeOx:FER metal/oxide/zeolite multifunctional ketonisation composite catalyst. The specific hydrolysis functionality was implemented based on insights from kinetic studies on the individual reaction steps revealing overall ketonisation rate limitation from the methyl acetate intermediate acid-catalysed hydrolysis step. At the micro-meter range carbonylation/ketonisation intercatalysts spacing, a noticeably stable DME conversion (of >94%), alongside ca. 65-70% acetone selectivity (within all organic products) has been sustained for at least 10 days on-stream. Furthermore, the high-pressure syngas atmosphere allows integrating the hydrogenation of carbonyl groups therefore opening the door for the production of not only acetone but also 2-propanol in a single reactor. Particularly, Ag-Pt/¿-Al2O3 hydrogenation catalyst afforded reaching a 2-propanol selectivity of 51% within the C3 products fraction (i.e. acetone, 2-propanol, propane and propylene). Finally, the above tandem conversion concept has been extended to the direct conversion of DME/syngas mixtures to propylene. To this end, Ag/SiO2 catalysts have been developed as an acetone hydrodehydration functionality and coupled to the multifunctional catalytic-tandem system developed for acetone production from DME/syngas mixtures. At a reaction temperature in the range of 548-578 K and a total pressure of 15 bar, the multifunctional catalytic system affords a remarkably high propylene-to-ethylene molar ratio of 6-9 and overall propylene selectivities up to 40%, at essentially full DME conversion (>97%), proving this production route intrinsically more selective to propylene than most of methanol-to-propylene processes. Moreover, the comparatively mild reaction temperature and the reducing character of the syngas atmosphere inhibit coke deposition, leading to stable performance for times-on-stream in excess of 214 hours. While future improvements in propylene time-yield will be required, the results open the door to a new process for propylene production from C1 feedstocks, alternative to methanol-to-hydrocarbons processes.I would like to thank the Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities (MCIU) for my FPU fellowship (FPU17/04751) and the European Research Council (ERC) under the Horizon 2020 research and innovation program (ERC-CoG- TANDEng; grant agreement 864195), which have made possible the realization of this thesis. BASF SE (Ludwigshafen, Germany) is gratefully acknowledged for their support to fundamental research efforts in catalysis, a portion of which has contributed to the outcomes presented in this PhD thesis. I would also like to thank the Spanish Research Council (CSIC) and, particularly, the Institute of Chemical Technology (ITQ), for providing the infrastructure where I have developed my PhD work. Next, I want to thank the Massachusetts Institute of Technology (MIT) for giving me access to their facilities during my short PhD research stay, and to the ALBA synchrotron, especially to the CLÆSS beamline, for the several beamtimes granted. Finally, I would like to thank the department of Chemical and Nuclear Engineering (DIQN) of the Polytechnic University of Valencia (UPV), for hosting me as a teaching assistant over these yearsAndrés Marcos, E. (2024). Tandem Catalysis for Selective C1-to-C3 Chain Propagations towards Platform Chemicals Production [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/20489

Drug Dellivery to the Brain Using Polymer Therapeutics as an Intranasal Platform for Pediatric Glioblastoma Treatment

[ES] Los tumores malignos del cerebro y del sistema nervioso central representan el 21% de los tumores en niños y son la segunda causa principal de muerte por cáncer pediátrico después de la leucemia. Los gliomas de alto grado siguen siendo incurables y poseen altas tasas de mortalidad: una supervivencia a cinco años del 4,7 % para pacientes con glioblastoma multiforme (GBM) y menos de un año en pacientes con glioma pontino intrínseco difuso (DIPG). Los bajos niveles de penetración del fármaco a través de la barrera hematoencefálica y la baja tasa de supervivencia asociada resaltan en la necesidad de nuevas propuestas de tratamiento para esta necesidad clínica no cubierta. La administración intranasal ofrece un enfoque no invasivo prometedor que elude el metabolismo hepato-gastrointestinal y la barrera hematoencefálica, constituyendo una ruta directa de la nariz al cerebro. Los poliglutamatos (PGA) representan excelentes candidatos para la administración de agentes terapéuticos en el cerebro debido a su biodegradabilidad y multivalencia, lo que permite la unión covalente de fármacos y grupos directores que puedan contribuir a cruzar las diferentes barreras biológicas existentes desde la nariz hasta el cerebro. La conjugación covalente del agente terapéutico a la cadena polimérica ofrece una estabilidad prolongada en la circulación sanguínea y un mayor control sobre la liberación del fármaco en el microambiente tumoral. Esta tesis se centra en el diseño racional y desarrollo de nuevos conjugados PGA-fármaco y una plataforma intranasal segura y eficiente para la administración dirigida y la liberación del fármaco en el cerebro como tratamiento del glioma pediátrico. Se desarrolló una familia de conjugados de poliglutamatos que incorporan palbociclib, un inhibidor de CDK, utilizando diferentes espaciadores sensibles a estímulos, así como diferente carga de fármacos. Estudiamos el efecto de la carga y conjugación de un fármaco sobre la conformación en solución de PGAs lineales y en forma de estrella. Con dispersión de rayos X de ángulo pequeño y dicroísmo circular, demostramos la evolución del conjugado polipeptídico al aumentar la carga de fármaco. Además, establecimos el vínculo entre la conformación de los conjugados y su actividad biológica en células GBM y DIPG derivadas de pacientes. Nuestros hallazgos ilustran la necesidad de una comprensión profunda de las propiedades fisicoquímicas de los nanosistemas estudiados que pueden ayudar a predecir su resultado biológico. Para el cribado rápido y la validación de la formulación intranasal, establecimos con éxito una plataforma de detección ex vivo basada en células de difusión verticales de Franz con mucosa nasal de oveja. Varios sistemas basados en PGA lineal y en forma de estrella modificadas con diferentes ligandos (incluyendo el ácido docosahexaenoico, ácido hialurónico (HA), odorranalectina), así como sistemas entrecruzados del PGA en forma de estrella y la mezcla física con un HA entrecruzado (HA-CP®). A continuación, se realizó estudios de biodistribución mediante administración intranasal de los candidatos seleccionados, seguidos de la cuantificación ex vivo con la técnica IVIS y el ensayo de fluorescencia estándar después de la homogeneización de órganos y los estudios histológicos del cerebro. Los datos obtenidos mostraron claramente la presencia de las diferentes plataformas en el cerebro e, su internalización en células del bulbo olfativo y una buena difusión en el cerebro a través de diferentes áreas, llegando incluso a detectarse en el hipocampo. Los candidatos seleccionados se han escalado y en la actualidad su evaluación biológica en un modelo in vivo está en curso. En conclusión, se ha diseñado, desarrollado y validado diferentes plataformas basadas en PGA capaces de llegar al cerebro a través de la administración intranasal, constituyendo una base prometedora para el tratamiento de múltiples trastornos relacionados con el cerebro.[CA] Els tumors malignes del cervell i del sistema nerviós central representen el 21% dels tumors en nens i són la segona causa principal de mort per càncer pediàtric després de la leucèmia. Els gliomes d'alt grau que continuen sent incurables amb taxes de mortalitat altes: una supervivència a cinc anys del 4,7 % per a pacients amb glioblastoma multiforme (GBM) i menys d'un any en pacients amb glioma pontí intrínsec difús (DIPG). Els nivells baixos de penetració del fàrmac a través de la barrera hematoencefàlica i la baixa taxa de supervivència associada ressalten en la necessitat de noves propostes de tractament per a una necessitat clínica no satisfeta. L'administració intranasal ofereix un enfocament no invasiu prometedor que eludeix el metabolisme hepatogastrointestinal i la barrera hematoencefàlica, cosa que permet l'administració directa del nas al cervell. Els poliglutamats (PGA) representen excel·lents candidats per a l'administració al cervell a causa de la seva biodegradabilitat i multivalència, la qual cosa dóna suport a la introducció covalent de fàrmacs i grups objectiu i pot facilitar la transició del nas al cervell. La conjugació covalent de l'agent terapèutic a la cadena polimèrica ofereix una estabilitat prolongada en la circulació sanguínia i un major control sobre l'alliberament del fàrmac al microambient tumoral. Aquesta tesi se centra en el desenvolupament de nous conjugats PGA-fàrmac dissenyats racionalment i una plataforma intranasal segura i eficient per a l'administració dirigida i l'alliberament del fàrmac al cervell com a tractament del glioma pediàtric. Es va desenvolupar una família de conjugats de poliglutamat que incorporen l'inhibidor de CDK palbociclib, utilitzant diferents enllaçadors sensibles a estímuls i nivells variables de càrrega de fàrmacs. Estudiem l'efecte del fàrmac hidrofòbic conjugat sobre la conformació en solució de PGA lineals i en forma d'estrella. Amb dispersió de raigs X d'angle petit i dicroisme circular, demostrem l'evolució del sistema conjugat en augmentar la càrrega de fàrmac. A més, establim el vincle entre la conformació dels conjugats i la seva activitat biològica provada en cèl·lules GBM i DIPG derivades de pacients. Les nostres troballes van il·lustrar la necessitat d'una comprensió profunda de les propietats fisicoquímiques dels nanosistemes estudiats que poden ajudar a predir-ne el resultat biològic. Per a la detecció ràpida de la formulació intranasal basada en els portadors de PGA, vam establir amb èxit una plataforma de detecció ex vivo basada en cèl·lules de difusió verticals de Franz amb mucosa d'ovella. Diversos sistemes basats en PGA lineal i en forma d'estrella amb fraccions conjugades (inclòs l'àcid docosahexaenoic, àcid hialurònic (HA), odorranalectina), així com partícules reticulades (a través de cicloaddició azida-alquí o enllaços disulfur) i la barreja física amb un HA es van provar els polímers creuats (HA-CP®). Els estudis de biodistribució després de l'administració intranasal es van fer en candidats seleccionats, seguits de la quantificació ex vivo amb la tècnica IVIS i l'assaig de fluorescència estàndard després de l'homogeneïtzació d'òrgans i els estudis histològics del cervell. Les dades obtingudes van mostrar clarament el transport del nas al cervell, la internalització cel·lular dels conjugats al bulb olfactiu i, el que és més interessant, una bona difusió del cervell a través de diferents àrees, arribant fins i tot a l'hipocamp. Els sistemes seleccionats es van ampliar i la preparació per a l'avaluació biològica en un model in vivo està en curs. En general, vam ser capaços de dissenyar, desenvolupar i validar diferents plataformes basades en PGA capaces d'arribar al cervell mitjançant l'administració intranasal, la qual cosa podria ser la base per al tractament de múltiples trastorns relacionats amb el cervell.[EN] Malignant brain and central nervous system tumors account for ~21% of tumors in children and represent the second leading cause of pediatric cancer deaths after leukemia. Standard chemotherapy allows a ~95% five-year survival rate for patients with low-grade gliomas. Unfortunately, high-grade gliomas remain generally incurable and suffer from high mortality rates - a 4.7% five-year survival for glioblastoma multiform (GBM) patients and less than one year in patients with diffuse intrinsic pontine glioma (DIPG). Low levels of drug delivery through the blood-brain barrier (BBB) and the associated poor survival rate highlight the necessity for novel treatment approaches for an unmet clinical need. Intranasal administration offers a promising non-invasive approach that circumvents hepato-gastrointestinal metabolism and the BBB, thereby enabling direct nose-to-brain delivery. Polyglutamates (PGAs), represent excellent candidates for brain delivery due to their biodegradability and multivalency, which supports the covalent introduction of drugs and targeting moieties to facilitate the nose-to-brain transition. Covalent conjugation of therapeutic agents to the polymeric main chain offers prolonged stability in the blood circulation and increased control over the drug release in the tumor microenvironment if adequately designed considering endogenous triggers, including acidic pH, an increased reductive environment, or the overexpression of specific proteases. This thesis focuses on developing novel, rationally-designed PGA-drug conjugates as a safe and efficient intranasal platform for targeted delivery and drug release in the brain as a pediatric glioma treatment. We developed a family of PGA-drug conjugates incorporating the CDK inhibitor palbociclib that employed different stimuli-responsive linkers and varying drug loading levels and studied the effect of drug loading on the solution conformation of linear and star-shaped PGAs. We demonstrated system evolution upon increased drug loading with SAXS and CD. Moreover, we established a link between conjugate conformation and their biological activity, as evaluated in patient-derived GBM and DIPG cells. Our findings illustrated the necessity of a deep understanding of the physico-chemical properties of studied nanosystems that can aid in predicting their biological outcome. For the development of an intranasal formulation, we successfully established an ex vivo screening platform based on vertical Franz diffusion cells with sheep mucosa. We evaluated several systems based on linear and star-shaped PGA with conjugated moieties (including docosahexaenoic acid, hyaluronic acid, odorranalectin), crosslinked particles (via azide-alkyne cycloaddition or disulfide bonds), and physical mixtures with a hyaluronic acid cross polymer (HA-CP®). After intranasal administration with selected candidates, we performed biodistribution studies, followed by ex vivo quantification with the IVIS spectrum in vivo imaging system and fluorescent assays after organ homogenization and brain histological studies. The obtained data demonstrated nose-to-brain transportation, internalization of conjugates in the olfactory bulb and robust diffusion through different brain areas, even reaching the hippocampus. We also scaled up selected systems and preparations for biological evaluation in an in vivo model that is currently ongoing. Overall, we were able to design, develop, and validate different PGA-based platforms capable of arriving at the brain via intranasal, which might be the base for the treatment of multiple brain-related disorders.Melnyk, T. (2024). Drug Dellivery to the Brain Using Polymer Therapeutics as an Intranasal Platform for Pediatric Glioblastoma Treatment [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/20349