Design of novel bio-gated nanomaterials for sensing and therapeutic applications

Tesis por compendioThe present PhD thesis, entitled "Design of novel bio-gated nanomaterials for sensing and therapeutic applications", is focused on the design, preparation, characterization and evaluation of new smart hybrid organic-inorganic materials for their applications on the field of sensing and controlled drug delivery. The first chapter of this thesis introduces the concept of organic-inorganic hybrid materials containing switchable "gate-like" ensembles and their applications in the detection of chemical and biochemical species and as suitable materials for drug delivery applications. The second chapter describes the preparation of an aptamer-capped mesoporous material for the fluorogenic detection of thrombin in human plasma and serum. For the preparation of the material dye-loaded MCM-41 particles were capped with a thrombin aptamer (TBA). In the presence of thrombin, TBA was displaced from the surface due to the formation of TBA-protein complex, triggering the release of the dye. The capped system was tested in simulated human blood plasma and in PBS buffer with 10% of human serum and achieved a low limit of detection (LOD) for thrombin. Moreover, the prepared material displayed great selectivity for thrombin in the presence of other non-exclusive binding proteins. The gated-nanomaterial resulted suitable to perform an accurate thrombin detection in human serum. In the third chapter a new fluorogenic sensing nanoprobe for the detection of As(III) is described. The system consists of the combination of MSNs with an aptamer (Ars-3), which possesses a very high affinity to As(III), as a pore blocking agent. The sensitivity of the nanocarrier for As(III) was further studied. Furthermore, the selectivity of the nanocarrier towards As(III) in the presence of other cations was also successfully verified. In addition, the sensor allowed accurate As(III) determination in real media. The fourth chapter reports a novel proof-of-concept to detect Mycoplasma genomic DNA and cocaine. The new approach combined gated mesoporous silica nanoparticles and surface-enhanced Raman scattering (SERS) spectroscopy. In particular, two gated-hybrid mesoporous materials loaded with a SERS reporter and capped with suitable oligonucleotide sequences to detect Mycoplasma genomic DNA or cocaine, were prepared. Release of the reporter was triggered from the different materials by the presence of the corresponding target, and was detected by SERS upon adsorption on gold nanotriangles. This novel procedure allowed detecting Mycoplasma genomic DNA and cocaine with a high selectivity and sensitivity. The fifth chapter describes the development of a nanodevice able to deliver insulin as a function of the glucose concentration, in simulated human blood plasma. The glucose-driven nanomaterial consisted of ß-cyclodextrin-modified glucose oxidase (CD-GOx)-capped silica nanoparticles loaded with insulin. The reaction of glucose by the capping enzyme (GOx) triggered insulin release in a self-regulated manner. Furthermore, the response to glucose was found to be selective and other saccharides were unable to deliver the entrapped insulin. We hope the results obtained in this thesis may inspire further works to design smart nanodevices with application in analytical chemistry, clinical or environmental assays and self-regulated drug delivery systems.La presente tesis doctoral, titulada "Diseño de nuevos nanomateriales con puertas moleculares biológicas para aplicaciones de detección y terapéuticas", se centra en el diseño, preparación, caracterización y evaluación de nuevos materiales híbridos orgánicos-inorgánicos inteligentes para su aplicación en el campo de la detección y liberación controlada de fármacos. El primer capítulo de la presente tesis introduce el concepto de los materiales híbridos orgánicos-inorgánicos funcionalizados con puertas moleculares y su aplicación en la detección de especies químicas y bioquímicas de interés y como materiales adecuados para su aplicación en liberación controlada de fármacos. El segundo capítulo describe la preparación de un material mesoporoso con aptámeros como puerta moleculares, para la detección fluorogénica de trombina en plasma y suero humano. En la preparación del material se utilizaron partículas de MCM-41 cargadas con un colorante y cuyos poros se taparon con un aptámero que reconoce la proteína trombina (TBA). En presencia de trombina el TBA se desplazó de la superficie debido a la formación del complejo TBA-proteína permitiendo así la liberación del colorante. El funcionamiento del material se evaluó en plasma humano simulado y en PBS con 10% de suero humano y se alcanzó un bajo límite de detección (LOD) para trombina. Además, el material resultó ser selectivo para trombina en presencia de otras proteínas no específicas. El nanomaterial resultó adecuado para la detección precisa de trombina en suero humano. En el tercer capítulo se describe una nuevo nanomaterial sensor para la detección fluorogénica de As (III). El sistema consiste en la combinación de nanopartículas mesoporosas de sílice (MSNs) con un aptámero (Ars-3), que posee una alta afinidad por el As(III), como agente bloqueante de los poros. Además, se estudió la sensibilidad del nanomaterial para As(III). Por otro lado, se demostró la selectividad del nanomaterial para As(III) en presencia de otros cationes. Adicionalmente, el sensor permitió una determinación precisa de As(III) en un medio real. El cuarto capítulo describe una novedosa prueba de concepto para la detección de ADN genómico de Mycoplasma y cocaína. El nuevo enfoque combinó MSNs con puertas moleculares y espectroscopía Raman amplificada en superficie (SERS). En particular, se prepararon dos materiales híbridos con puertas moleculares y cargados con un reportero SERS. Como puertas moleculares se utilizaron dos secuencias de oligonucleótidos para detectar ADN genómico de Mycoplasma o cocaína. La liberación del reportero SERS desde los materiales se indujo por la presencia del analito correspondiente, y fue detectado por SERS tras su adsorción sobre nanotríangulos de oro. Este nuevo procedimiento permitió detectar ADN genómico de Mycoplasma y cocaína con alta selectividad y sensibilidad. El quinto capítulo describe el desarrollo de un nanodispositivo capaz de liberar insulina en función de la concentración de glucosa en plasma sanguíneo humano simulado. El nanomaterial consiste en nanopartículas de sílice funcionalizadas cuyos poros se taparon con la enzima glucosa-oxidasa modificada con ß-ciclodextrinas (CD-GOx) y cargadas con insulina. La reacción de la glucosa por la enzima bloquenate (GOx) desencadenó la liberación autorregulada de insulina. Asimismo, se encontró que la respuesta a la glucosa era selectiva y otros azúcares no indujeron la liberación de la insulina cargada. Esperamos que los resultados obtenidos en esta tesis puedan inspirar otros trabajos para diseñar nanodispositivos inteligentes con aplicación en la química analítica, ensayos clínicos o medioambientales y en sistemas de liberación autorregulada de fármacos.La present tesi doctoral, titulada "Disseny de nous nanomaterials amb portes moleculars biològiques per a aplicacions de detecció i terapèutiques", es centra en el disseny, preparació, caracterització i avaluació de nous materials híbrids orgànics-inorgànics intel·ligents per a la seua aplicació en el camp de la detecció i lliberació controlada de fàrmacs. El primer capítol de la present tesi introduïx el concepte dels materials híbrids orgànics-inorgànics funcionalizats amb portes moleculars i la seua aplicació en la detecció d'espècies químiques i bioquímiques d'interés i com a materials adequats per a la lliberació controlada de fàrmacs. El segon capítol descriu la preparació d'un material mesoporós amb aptámeros com a porta molecular, per a la detecció fluorogénica de trombina en plasma i sèrum humà. En la preparació del material es van utilitzar partícules de MCM-41 carregades amb un colorant i els porus del qual es van tapar amb un aptàmer que reconeix la proteïna trombina (TBA). En presència de trombina el TBA es va desplaçar de la superfície a causa de la formació del complex TBA-proteïna permetent així l'alliberament del colorant. El funcionament del material es va avaluar en plasma humà simulat i en PBS amb 10% de sèrum humà i es va aconseguir un baix límit de detecció (LOD) per a trombina. A més, el material va resultar ser selectiu para trombina en presència d'altres proteïnes no específiques. El nanomaterial va resultar adequat per a la detecció precisa de trombina en sèrum humà. En el tercer capítol es descriu un nou nanomaterial sensor per a la detecció fluorogènica d'As(III). El sistema consistix en la combinació de nanopartícules mesoporoses de sílice (MSNs) amb un aptàmer (Ars-3), que posseïx una alta afinitat per l'As(III), com a agent bloquejant dels porus. A més, es va estudiar la sensibilitat del nanomaterial per a As(III). D'altra banda, es va demostrar la selectivitat del nanomaterial per a As(III) en presència d'altres cations. Addicionalment, el sensor va permetre una determinació precisa d'As(III) en un medi real. El Quart capítol descriu una nova prova de concepte per a la detecció de ADN genòmic de Mycoplasma i cocaïna. El nou enfocament va combinar MSNs amb portes moleculars i espectroscòpia Raman amplificada en superfície (SERS). Concretament, es van preparar dos materials híbrids amb portes moleculars i carregats amb un reporter SERS. Com a portes moleculars es van utilitzar dos seqüències d'oligonucleòtids per a detectar ADN genòmic de Mycoplasma o cocaïna. L'alliberament del reporter SERS des dels materials es va induir per la presència de l'anàlit corresponent, i va ser detectada per SERS després de la seua adsorció sobre nanotriangles d'or. Este nou procediment va permetre detectar ADN genòmic de Mycoplasma i cocaïna amb alta selectivitat i sensibilitat. El quint capítol descriu el desenrotllament d'un nanodispositiu capaç d'alliberar insulina en funció de la concentració de glucosa en plasma sanguini humà simulat. El nanomaterial consistix en nanopartícules de sílice funcionalizades els porus del qual es van tapar amb l'enzim glucosa-oxidasa modificada amb ß-ciclodextrinas (CD-GOx) i carregades amb insulina. La reacció de la glucosa per l'enzim bloquejant (GOx) va desencadenar l'alliberament autoregulat d'insulina. Així mateix, es va trobar que la resposta a la glucosa va ser selectiva i altres sucres no van induir la lliberació de la insulina carregada. Esperem que els resultats obtinguts en aquesta tesi puguen inspirar nus treballs per a dissenyar nanodispositius intel·ligents amb aplicació en la química analítica, assajos clínics o mediambientals i en sistemes de lliberació autoregulada de fàrmacs.Oroval Cucarella, MDM. (2017). Design of novel bio-gated nanomaterials for sensing and therapeutic applications [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/78836TESISCompendi

Entrevista a Antoni Torrent

El 18 de novembre de 2016, Antoni Torrent feia donació a l’Arxiu Municipal de Vilassar de Mar de tot el fons documental de FonoVilassar’78, entitat dedicada a l’estudi i difusió del patrimoni musical popular català. Amb més d’un miler de discs de música popular i tradicional, el fons destaca pels discs de pedra que conté, mostra importantíssima del folklore català de principis del segle XX

Budismo, religión y filosofía durante el periodo Meiji : un estudio de la filosofía de la religión de Kiyozawa Manshi

La presente tesis doctoral está dedicada al estudio de la filosofía de la religión que el monje budista japonés Kiyozawa Manshi (1863-1903) elaboró entre los años 1888 y 1893. Antes de centrar nuestra atención en el análisis de dicha materia hemos dedicado una extensa parte de este ensayo a introducir la historia de la era Meiji, exponer las características del budismo de dicho periodo, las peculiaridades de la lengua nipona durante esa época, así como la historia y las enseñanzas principales de la corriente budista de la Tierra Pura. Todas esas secciones tienen como propósito principal ofrecer una visión panorámica que contextualice la filosofía de la religión de Kiyozawa Manshi. Con este fin también hemos elaborado una biografía del bonzo Shin en que presentamos a grandes rasgos su decurso vital y el conjunto de su pensamiento. A lo largo de este trabajo esperamos haber mostrado la originalidad del sistema filosófico de Kiyozawa, en donde se unen principios y corrientes de la tradición budista con teorías filosóficas occidentales. Como hemos expuesto en la tesis doctoral, Kiyozawa fue buen conocedor de la obra de Immanuel Kant (1724-1804), Herbert Spencer (1820-1903), Hermann Lotze (1817-1881) y otros pensadores occidentales cuyas tesis le sirvieron para dar forma a un pensamiento que, al mismo tiempo, se asienta sobre principios budistas. La filosofía de la religión de Kiyozawa es, además del fruto de una personalidad sin par, reflejo de las peculiaridades de la era Meiji, etapa histórica durante la cual Japón asimiló, en un breve espacio de tiempo, numerosos elementos de la cultura occidental. Del mismo modo, los razonamientos de Kiyozawa son el resultado de esa unión entre tradición autóctona y modernidad occidental. Peculiaridad que también se aprecia en el lenguaje que utilizó, mezcla de japonés clásico, vocabulario tradicional budista y neologismos creados con el fin de traducir conceptos occidentales. En este sentido, Kiyozawa aprovechó las posibilidades que le ofrecía el crisol lingüístico en que se convirtió el idioma japonés de finales del s. XIX, estableciendo unos ambiguos juegos conceptuales que, en ocasiones, bordean los límites de la traducibilidad. Ejemplo sobresaliente de ese cruce de culturas y tradiciones de pensamiento lo constituye su teoría del alma, en donde se unen las tesis kantianas sobre la razón pura, con la reinterpretación que de éstas hizo Lotze, además de los postulados sobre la inmortalidad del alma de Henry Drummond (1851-1897) y las teorías de Eduard von Hartmann (1842-1906). Todo esto interpretado, en última instancia, bajo el prisma de algunas tradiciones budistas del Asia Oriental. Sin duda esta hibridación teórica constituye la respuesta de Kiyozawa al reto que entonces significó para los bonzos japoneses la entrada de las corrientes filosóficas europeas en el País del Sol Naciente, cuando muchos de sus conciudadanos consideraban estas enseñanzas foráneas superiores a las oriundas. Sin embargo, no hay duda de que esta filosofía de la religión también es fruto del entusiasmo del bonzo Shin, de su pasión, por la filosofía occidental, al igual que por el pensamiento budista. Esto explica por qué motivo sus ensayos sobre filosofía de la religión no caen en la comparación superficial y simplista entre las dos tradiciones, sino que son el resultado de un considerable y meditado esfuerzo intelectual que hibrida ambas.The present work is devoted to the study Kiyozawa Manshi’s (1863-1903) philosophy of religion. Kiyozawa, one of the most influential Japanese Buddhist intellectuals during the Meiji period, produced his essays on philosophy of religion between 1888 and 1893. Before focusing my attention on the analysis of such material I have dedicated a substantial part of this dissertation to introduce the history of the Meiji era, expose the main characteristics of Meiji Buddhism, explain the peculiarities of the Japanese language during this time, and also the history and principal teachings of the Pure Land Buddhism. All these sections are intended to provide an overview that contextualizes Kiyozawa’s philosophy of religion. To this end I have also prepared a biography of this Shin priest where I roughly present his life and an overview of his entire thought. Throughout this work I have tried to show the originality of Kiyozawa’s philosophical system, where Buddhist traditional concepts blend with Western philosophical theories. As discussed in the dissertation, Kiyozawa was well acquainted with the work of Immanuel Kant (1724-1804), Herbert Spencer (1820-1903), Hermann Lotze (1817-1881), and other Western thinkers whose thesis served him to shape a thinking which, at the same time, is based on Buddhist principles. Kiyozawa’s philosophy of religion is also the result of an unparalleled personality, reflecting the peculiarities of the Meiji era, a historical period during which Japan assimilated, in a short space of time, many elements of Western culture. Similarly, Kiyozawa’s theories are the peculiar result of a union between native tradition and Western modernity. A peculiarity which is also perspicuous in the language he used, a mix of classical Japanese traditional Buddhist vocabulary and neologisms created to translate Western concepts. In this sense, Kiyozawa took advantage of the possibilities offered by the linguistic melting pot that became the Japanese language at the end of the 19 century, establishing ambiguous conceptual games which sometimes border the limits of translatability. His theory of the soul is an outstanding example of this intersection of cultures and traditions of thought, where meet the Kantian thesis on pure reason reinterpreted by Lotze, in addition to Henry Drummond’s (1851-1897) postulates of the immortality of the soul and Eduard von Hartmann’s (1842-1906) theories. All this viewed ultimately, through the prism of some East Asian Buddhist traditions. This theoretical hybridization is Kiyozawa’s response to the challenge which Japanese monks then faced, when different European philosophical currents entered in the Land of the Rising Sun, and many of his countrymen considered these teachings superior to the native traditions. However, it is also clear that this philosophy of religion is also the result of Kiyozawa’s enthusiasm, his deep interest in Western philosophy, as well as in Buddhist thought. This explains why his essays on philosophy of religion does not fall into superficial and simplistic comparisons between both traditions, but are the result of considerable intellectual effort that melts both

Bestiari Llatí Polisemàntic: un Estudi Motivacional

La tesi és un estudi semàntic diacrònic dels cinquanta zoònims llatins més productius de significats figurats o metasèmies; alhora constitueix una anàlisi motivacional de la creació de lèxic nou en general, i zoonímic en particular. Es constata que els zoònims constitueixen segurament el camp semàntic de més capacitat per a un ús figurat metafòric o metonímic. S'analitzen, doncs, les 16 derives semàntiques dels zoònims llatins, que per ordre de major freqüència a menor freqüència són les següents: noms de persona (antropònims), noms de plantes o fruits (fitònims), noms de caràcter, especialment insults i termes afectuosos (etònims), noms de lloc (topònims), noms d'animals procedents de noms d'altres animals (neozoònims), noms d'objectes (organònims), noms de constel·lacions o estrelles o fenòmens astronòmics (asterònims), noms d'armament i altres coses relacionades amb l'exèrcit (estratònims), noms de color (cromatònims), noms de parts del cos (somatònims), noms d'estructures arquitectòniques (domònims), noms de materials (hilònims), noms de malalties en sentit ampli (nosónims), noms de coses relacionades amb la religió, la superstició, les creences escatològiques (mitònims), noms de vents (anemònims) i noms de pobles o gentilicis (etnònims). La tesi se centra en el llatí, però tangencialment abasta grec, llengües romàniques i germàniques, i indoeuropees en general. El fenomen estudiat pertany a un fons comú de pensament humà i sembla estar present en totes les llengües. El resultat de l'aplicació concreta de l'estudi al llatí és un mapa mental i ideològic de la relació dels romans amb els animals i les seues conseqüències lèxiques.The thesis is a semantic and diachronic study of the fifty Latin zoonyms (animal names) most productive of figurative meanings. Animal names are probably the most productive semantic field of figurative meanings in all languages. In the Latin language, animal names are used in sixteen different figurative ways, the following from the highest frequency to the lowest frequency: personal names (anthroponyms), names of plants or fruits (phytonyms), character names, and especially insults (ethonyms), place names (toponyms), animal names from other animal names (neozoonyms), names of objects (organonyms), star or constellation names and astronomical phenomena (asteronyms), names of arms and other things related to the army (stratonyms), colour names (chromatonyms), names of body parts (somatonyms), names of architectural structures (domonyms), names of materials (hylonyms), names of diseases (nosonyms), names of things related to religion, superstition, eschatological beliefs (mithonyms), wind names (anemonyms) and names of peoples (ethnonyms). The thesis focuses on Latin, but tangentially covers Greek, Germanic and Romance languages and Indo-European in general. The phenomenon under study belongs to the human thought and seems to be present in all languages. The result of the practical application of the study is a mental and ideological map of Latin and Roman relationship with animals and their lexical consequences

Espais vius: una experiència participativa per l’aprenentatge de la sostenibilitat urbana

Espais vius és una iniciativa d’aprenentatge participatiu per sensibilitzar i transformar des de l’anàlisi de la intervenció urbana i de les actuacions en infraestructures. El principal objectiu és formar professionals sensibles a una realitat urbana complexa i crítics amb els impactes socioambientals i urbanístics que es poden generar. S’ha dissenyat una estratègia d’aprenentatge que combina instruments docents més convencionals (seminaris i sortides) i tècniques d’aprenentatge cooperatiu (tallers a l’aula i cas d’estudi). Dinamitzat a través del web Espais Vius (http://espaisvius.itt.upc.edu), s’estimula un debat obert i continu entorn un cas d’estudi treballat a l’aula. El primer cas d’estudi pren forma en els espais oberts del Campus Nord i el seu teixit urbà, en l’anomenada experiència Living Campus. També s’han tractat altres casos com la transformació del Poblenou i el 22@ i el Parc Lineal de la Sagrera. L’experiència, aplicada a més de 150 estudiants, es valora satisfactòriament per tots els seus participants. Des de l’equip docent es reconeix la millora de l’aprenentatge quan s’implica a l’estudiant a realitats urbanes properes. L’ús del web esdevé un element estimulant per l’estudiant i de gran practicitat pels docents.Peer Reviewe