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Integrin-linked kinase (ILK) has emerged as a controversial pseudokinase protein that plays a crucial role in the signaling process initiated by integrin-mediated signaling. However, ILK also exhibits a scaffolding protein function inside cells, controlling cytoskeletal dynamics, and has been related to non-neoplastic diseases such as chronic kidney disease (CKD). Although this protein always acts as a heterotrimeric complex bound to PINCH and parvin adaptor proteins, the role of parvin proteins is currently not well understood. Using in silico approaches for the design, we have generated and prepared a set of new tripeptides mimicking an alpha-parvin segment. These derivatives exhibit activity in phenotypic assays in an ILK-dependent manner without altering kinase activity, thus allowing the generation of new chemical probes and drug candidates with interesting ILK-modulating activities.

Amoebae from the genus Acanthamoeba are important pathogens responsible for severe illnesses in humans such as Acanthamoeba keratitis and granulomatous amoebic encephalitis. In the last few decades, AK diagnoses have steadily increased. Most patients suffering from AK were contact lens users and the infection was related to poor hygiene. However, therapy is not yet well established, and treatments may last for several months due to resistance. Moreover, these treatments have been described to generate cytotoxicity. Therefore, there is an urgent need to develop new therapeutic strategies against AK. In this study, the amoebicidal activity of different generation cationic carbosilane dendrons derived with 4-phenylbutyric acid was demonstrated against Acanthamoeba polyphaga and Acanthamoeba griffini trophozoites and cysts. In addition, the combination of chlorhexidine digluconate and the most effective dendron (ArCO(2)G(2)(SNMe3I)(4)) showed an in vitro effect against Acanthamoeba trophozoites and cysts, reducing the minimal trophozoite amoebicidal concentration as well as concentrations with cysticidal activity., Ministerio de Economía y Competitividad, Universidad de Alcalá, Comunidad de Madrid

In the last decade, Candida glabrata has become an important emerging opportunistic pathogen not only because of the increase in nosocomial infections frequency but also because of its ability to form biofilms and its innate resistance to commercial antifungals. These characteristics make this pathogen a major problem in hospital settings, including problems regarding equipment, and in immunosuppressed patients, who are at high risk for candidemia. Therefore, there is an urgent need for the development of and search for new antifungal drugs. In this study, the efficacy of two dendritic wedges with 4-phenyl butyric acid (PBA) at the focal point and cationic charges on the surface ArCO(2)G(2)(SNMe3I)(4) (1) and ArCO(2)G(3)(SNMe3I)(8) (2) was studied against C. glabrata strain to inhibit the formation of biofilms and eliminate established biofilm. For this, MBIC (minimum biofilm inhibitory concentration), MBDC (minimum biofilm damaging concentrations), as well as MFCB (minimum fungicidal concentration in biofilm) and MBEC (minimum biofilm eradicating concentration) were determined. In addition, different combinations of dendrons and amphotericin B were tested to study possible synergistic effects. On the other hand, cytotoxicity studies were performed. C. glabrata cells and biofilm structure were visualized by confocal microscopy. ArCO(2)G(2)(SNMe3I)(4) (1) and ArCO(2)G(3)(SNMe3I)(8) (2) dendrons showed both an MBIC of 8 mg/L and a MBDC of 32 mg/L and 64 mg/L, respectively. These dendrons managed to eradicate the entirety of an established biofilm. In combination with the antifungal amphotericin, it was possible to prevent the generation of biofilms and eradicate established biofilms at lower concentrations than those required individually for each compound at these conditions., Ministerio de Economía y Competitividad, Comunidad de Madrid, Universidad de Alcalá

In this work, a new method for obtaining the current-voltage curve for crystalline silicon and thin-film flat panels is presented. It is based on the single-diode model, with a variable shunt resistance and series resistance. New expressions for the shunt resistance and open circuit voltage as a function of the temperature and irradiance are deduced. Besides, a procedure to translate the series resistance to arbitrary conditions is proposed. The diode ideality factor and shunt resistance are obtained by optimization. The rest of the parameters that appear in the current-voltage curve are obtained from the module measurements by means of theoretical expressions. The procedure for obtaining the current-voltage curve under arbitrary operating conditions is also described. The results obtained with the developed model are compared with experimental measurements in cadmium telluride and amorphous silicon modules, and with results published in the literature for other technologies. The model faithfully reproduces the experimental values. For all the modules, the root mean square error for the maximum power is lower than 2% (below 1.5% in most cases). These errors are lower than those reported in the literature for other models. In particular, the results are significantly more exact in the case of thin-film modules., Comunidad de Madrid

Blood is the most common and relevant bodily fluid that can be found in crime scenes. It is critical to correctly identify it, and to be able to differentiate it from other substances that may also appear at the crime scene. In this work, several stains of blood, chocolate, ketchup, and tomato sauce on five different substrates (plywood, metal, gauze, denim, and glass) were analysed by ATR FTIR spectroscopy assisted with orthogonal partial least square discriminant analysis (OPLS-DA) models. It was possible to differentiate blood from the environmental interfering substances independently of the substrate they were on, and to differentiate bloodstains according to the substrate they were deposited on. These results represent a proof-of-concept that open new horizons to differentiate bloodstains from other interfering substances on common substrates present in crime scenes.

Poly(3-hexylthiophene) (P3HT) is one of the most attractive polymeric donor materials used in organic solar cells because of its high electrical conductivity and solubility in various solvents. However, its carrier mobility is low when compared to that of inorganic semiconductors; hence, the incorporation of appropriate nanomaterials to improve its electrical mobility and optical properties are pursued. In this work, a review of the changes in electrical conductivity, bandgap, hole collection properties and carrier mobility of P3HT when adding graphene (G) is presented. The main aim is to assess how the addition of different G contents influences the optical constants: refractive index (n) and extinction coefficient (k). The values of n and k as a function of the wavelength for six P3HT/G nanocomposites with G loadings in the range of 0.1–5 wt% have been fitted to two different models, Forouhi Bloomer and Cauchy, showing very good agreement between the experimental and the theoretical values. Furthermore, a rule of mixtures was successfully applied to calculate n using mass fraction instead of volume fraction, with errors lower than 6% for all the nanocomposites studied.

15 p.-7 fig.-1 tab.1 graph. abst., Pseudokinases have received increasing attention over the past decade because of their role in different physiological phenomena. Although pseudokinases lack several active-site residues, thereby hindering their catalytic activity, recent discoveries have shown that these proteins can play a role in intracellular signaling thanks to their non-catalytic functions. Integrin-linked kinase (ILK) was discovered more than two decades ago and was subsequently validated as a promising target for neoplastic diseases. Since then, only a few small-molecule inhibitors have been described, with the V-shaped pyrazole Cpd22 being the most interesting and characterized. However, little is known about its detailed mechanism of action at atomic level. In this study, using a combination of computational chemistry methods including PELE calculations, docking, molecular dynamics and experimental surface plasmon resonance, we were able to prove the direct binding of this molecule to ILK, thus providing the basis of its molecular recognition by the protein and the effect over its architecture. Our breakthroughs show that Cpd22 binding stabilizes the ILK domain by binding to the pseudo-active site in a similar way to the ATP, possibly modulating its scaffolding properties as pseudokinase. Moreover, our results explain the experimental observations obtained during Cpd22 development, thus paving the way to the development of new chemical probes and potential drugs., Open Access funding provided thanks to the CRUE-CSIC agreement with Springer Nature. We gratefully acknowledge spanish Ministerio de Ciencia e Innovación (MICINN/PID2020-115128RB-I00), Instituto de Salud Carlos III (FEDER funds, RICORS2040/Kidney Disease, RD21/0005/0005 and RD21/0005/0023), Comunidad de Madrid (NOVELREN-CM/B2017/BMD3751 and S2017/BMD3751) for financial support.

SARS‑CoV‑2 is a newly discovered member of the betacoronaviruses and the etiological agent of the disease COVID‑19. SARS‑CoV‑2 is responsible for the worldwide pandemic which has been taking place in 2020, and is causing a markedly higher number of infections and deaths compared to previous coronaviruses, such as SARS‑CoV or MERS‑CoV. Based on updated scientific literature, the present review compiles the most relevant knowledge of SARS‑CoV‑2, COVID‑19 and the clinical and typical responses that patients have exhibited against this virus, discussing current and future therapies, and proposing strategies with which to combat the disease and prevent a further global threat. The aggressiveness of SARS‑CoV‑2 arises from its capacity to infect, and spread easily and rapidly through its tight interaction with the human angiotensin‑converting enzyme 2 (ACE‑2) receptor. While not all patients respond in a similar manner and may even be asymptomatic, a wide range of manifestations associated with COVID‑19 have been described, particularly in vulnerable population groups, such as the elderly or individuals with other underlying conditions. The proper function of the immune system plays a key role in an individual's favorable response to SARS‑CoV‑2 infection. A hyperactivated response, on the contrary, could account for the more severe cases of COVID‑19, and this may finally lead to respiratory insufficiency and other complications, such as thrombotic or thromboembolic events. The development of novel therapies and vaccines designed to control and regulate a proper immune system response will be key to clinical management, prevention measures and effective population screening to attenuate the transmission of this novel RNA virus.

El creciente número de membranas de Ósmosis Inversa (OI) desechadas anualmente en vertederos genera un gran problema medioambiental. En este contexto, el desarrollo de alternativas que permitan su reutilización y reciclaje contribuye a la reducción de los residuos generados en los procesos de desalación y promueve la transición hacia la economía circular en el sector del agua. Estudios previos han abordado la reutilización y el reciclaje directo de las membranas. Sin embargo, el reciclaje indirecto, mediante la apertura del módulo y la extracción y gestión individualizada de sus componentes puede suponer una alternativa más adecuada cuando las membranas presentan un gran deterioro. El objetivo de esta Tesis es el reciclaje indirecto de membranas de OI desechadas como membranas de intercambio aniónico, y su validación en diferentes procesos para el tratamiento de aguas. Las membranas de intercambio aniónico se prepararon mediante la extensión de una mezcla polimérica que contiene una resina de intercambio iónico finamente pulverizada sobre la membrana de OI desechada, previamente acondicionada. Mediante esta técnica, se obtuvieron membranas con una alta permselectividad (87%). Sin embargo, su resistencia eléctrica era relativamente alta (77 ¿ cm2), lo que se tradujo en consumo energético relativamente elevado derivado de su uso en electrodiálisis. Por consiguiente, se desarrolló un tratamiento de activación acido/base mediante el cual se obtuvo una reducción del 37% de la resistencia eléctrica de las membranas, respecto a valores iniciales. De esta forma, se consiguió reducir el consumo energético del proceso de desalación de agua salobre mediante electrodiálisis de 5.2 a 3.0 kWh·m-3. Posteriormente, se trabajó en el desarrollo de membranas de intercambio aniónico con propiedades monoselectivas, con el objetico de ampliar las posibles aplicaciones de las membranas desarrolladas. Por un lado, se investigó la modificación superficial de una membrana de intercambio aniónico comercial, mediante la cual se consiguió aumentar la separación selectiva entre cloruros y sulfatos (S60 (%)) de un 5% en la membrana original a un 17% en la membrana modificada. Por otro lado, se prepararon membranas de intercambio aniónico con propiedades selectivas a nitrato a partir de membranas de OI desechadas. De esta forma se incrementó el transporte de nitrato a través de la membrana (número de transporte del ion en la membrana (t_i^m), 0.48), al tiempo que redujo el transporte de sulfato (t_i^m, 0.23). Por último, se validaron las membranas preparadas en los procesos pasivos de diálisis de Donnan y en el biorreactor de membranas de intercambio iónico, para la eliminación de nitrato de un agua contaminada, con el objetivo de alcanzar concentraciones aptas para el consumo, con un aporte mínimo de energía. Se obtuvo una media del 56% de eliminación en 24 horas en ambos sistemas, mientras que la integración del biorreactor permitió la completa reducción biológica del nitrato. Además, la utilización de estas membranas podría suponer una alternativa más económica a las membranas comerciales. Esta investigación pretende contribuir a la transición hacia una economía circular, como parte de los objetivos establecidos por la Comisión Europea a través del en el Pacto Verde Europeo.

Fernando Ortega Ojeda desarrolló el procedimiento de tratamiento estadístico de datos y supervisó los cálculos multivariantes en The Unscrambler y SIMCA. The Raman analysis of marijuana is challenging because of the sample's easy photo-degradation caused by the laser intensity. In this study, optimization of collection parameters and laser focusing on marijuana trichome heads allowed collecting Raman spectra without damaging the samples. The Raman spectra of Delta9-tetrahydrocannabinol (THC), cannabidiol (CBD), and cannabinol (CBN) standard cannabinoids were compared with Raman spectra of five different types of marijuana: four Sativa varieties (Amnesia Haze, Amnesia Hy-Pro, Original Amnesia, and Y Griega) and one Indica variety (Black Domina). The results verified the presence of several common spectral bands that are useful for marijuana characterization. Results were corroborated by the quantum chemical simulated Raman spectra of their acid-form (tetrahydrocannabinol acid (THCA), cannabidiol acid (CBDA)) and decarboxylated cannabinoids (THC, CBD, and CBN). A chemometrics-assisted method based on Raman microscopy and OPLS-DA offered good classification among the different marijuana varieties allowing identification of the most significant spectral bands., Instituto Universitario de Investigación en Ciencias Policiales (IUICP), Universidad de Alcalá (UAH).

El desarrollo de la tesis doctoral se inicia con la síntesis y caracterización de complejos polinucleares de niobio y tántalo, mediante el tratamiento de los compuestos [M(5-C5Me5)Cl4] (M = Nb, Ta) con hexametildisilatiano (SiMe3)2S. Esta reacción permitió la obtención de los precursores trinucleares de fórmula [M3(5-C5Me5)3Cl3(3-Cl) ( S)3(3-S)] (M = Nb, Ta). Una vez estudiado el tratamiento térmico de los sistemas trinucleares, y determinada su estabilidad en disolución, se evaluó el comportamiento frente a distintos reductores químicos, como por ejemplo: Mg, amalgama Na/Hg o fenilsilano (SiH3Ph), entre otros. Estos procesos conducen a especies dimetálicas de niobio y tántalo (IV) con enlace metal metal [M(5 C5Me5)Cl(-S)]2 (M = Nb, Ta). Los derivados dinucleares son excelentes compuestos de partida para sintetizar una amplia familia de complejos sulfuro de fórmula [M(5 C5Me5)R(-S)]2 (R = alquilo, arilo, alilo). Algunos de estos sistemas exhiben isomerización cis/trans respecto a la unidad central [M2S2], que implica la ruptura del enlace metal metal o la participación de un intermedio hidruro-olefina. La reacción de dihidrógeno con los complejos dimetálicos alquilo/arilo/alilo de niobio y tántalo, [M(5 C5Me5)R(-S)]2, conduce a sulfuros tetrametálicos de tipo-cubo [M(5 C5Me5)(3 S)]4 (M = Nb, Ta). En el caso del derivado difenilo [Ta(5 C5Me5)Ph(-S)]2 se aísla el intermedio hidruro-fenilo, [Ta4(5 C5Me5)4H2Ph2( S)2(3-S)2], mientras que con el compuesto dibencilo [Ta(5 C5Me5)(CH2Ph)(-S)]2 se origina la eliminación de tolueno y la hidrogenación parcial del grupo bencilo que queda en el sistema, para dar el complejo dimetálico [Ta2(5 C5Me5)2( CH2C6H6)(-S)2]. Esta especie es capaz de actuar como catalizador en procesos de hidrogenación de olefinas y diazenos, pero finalmente evoluciona cuantitativamente al derivado [Ta(5-C5Me5)(3-S)]4. Los ensayos de catálisis señalan claramente que los sulfuros tipo cubo [M(5 C5Me5)(3 S)]4 (M = Nb, Ta) también son activos en procesos de hidrogenación, siendo el derivado de niobio el que presenta mejores conversiones en condiciones de reacción más suaves

Esta Tesis se centra en el estudio de los procesos fotoinducidos que tienen lugar bajo la aplicación de fuerzas externas. En concreto, los resultados obtenidos pueden dividirse en tres secciones. En la primera, se aplicaron fuerzas externas a diferentes tipos de interuptores moleculares fotoactivos, con el fin de mejorar las propiedades más características y relevantes de estos sistemas (en vez que seleccionadas). La segunda se refiere al estudio de las fuerzas aplicadas al cromóforo denominado retinal, por el bolsillo proteico circuntante de la opsina, cuyo conjunto se conoce como la proteína fotorreactiva rodopsina. La última se centra en la modulación de procesos fotofísicos, en particular la transferencia de energía de los triplete-triplete. Más detalladamente, los principales objetivos y resultados de esta Tesis se resumen en: • Aplicación de fuerzas externas para mejorar significativamente algunas propiedades del los sistemas norbornadieno-cuadriciclano y del azobenceno. De hecho, ambos sistemas se consideraron como sistema molecular solar-térmico (MOST de sus siglas en inglés). Además, con los conocimientos adquiridos con nuestra novedosa metodología, se propusieron diferentes derivados de los sistemas estudiados con propiedades mejoradas. • Estudio detallado de la fotoquímica del norbornadieno-cuadriclano. Las coordenadas más relevantes que describen todos los procesos fueron identificadas y se demostró que es necesario incluir los efectos de correlación electrónica dinámica y los estados de Rydberg, en estudios previos no han sido considerados.. • Visión del papel de la opsina en la fotoisomerización del retinal. El estudio preliminar se centró en las fuerzas ejercidas por la opsina sobre su cromóforo, en particular sobre las coordenadas de estiramiento de la cadena de carbonos del retinal, donde la energía del fotón absorbido se disipa inicialmente a través de vibraciones estructurales. Se ha encontrado un comportamiento diferente entre los dos tipos de trayectorias consideradas. • Diseño de donadores y/o aceptores moleculares específicos para el proceso de transferencia de energía del triplete. En particular, se identificaron las principales coordenadas capaces de modular la diferencia energética T1-S0 de la porfirina, seguido de una propuesta de diferentes patrones de sustitución para maximizar el rendimiento de este tipo de proceso. • Evaluación de un mecanismo alternativo para el proceso de transferencia de energía de tripletes con el fin de explicar la visión en condiciones de escasa luz. En particular, se Resumen y Conclusiones 10 demostró que la transferencia de energía de los fotosensibilizadores a la rodopsina es un posible canal para desencadenar la fotoisomerización del retinal. De esta manera, los resultados obtenidos durante esta tesis demuestran que la aplicación de fuerzas externas puede tener un importante papel en el control de procesos fotoinducidos., This thesis is focused on the study of photoinduced processes under external forces. Specifically, the results could be divided in three sections. In the first one, external forces were applied ti different kind of photoswitches, in order to improve selected properties. The second one concerns the study of the forces applied to the reactive chromophore by the surrounding opsin pocket, forming together the well known rhodopsin photoreactive protein. The last one involves the modulation of photophysical processes, in particular the triplet energy transfer. More in detail, the principal objectives and results of this Thesis are summarized as follows: • Through the application of external forces, selected properties of the norbornadiene-quadricyclane system and of azobenzene were considerably improved. Indeed, both systems were considered for possible applications as a molecular solar-thermal (MOST) system. Especially, by applying the knowledge adquired with our novel methodology, different substituent patterns were proposed. • The accurate investigation of the norbornadiene-quadrcyclane photochemistry. The most relevant coordinates describing all processes were detected and it was demonstrated that it is mandatory to include the dynamic electronic correlation effects and a proper basis set augmentation to include Rydberg states, usually neglected. • An insight on the role of the opsin pocket in the retinal photoisomerization. The preliminary study was focused on the forces exerted by the opsin on its chromophore, in particular on the stretching coordinates of the retinal backbone, where the incoming photon energy is initially dissipated thrugh structural vibrations.. • Design of specific donors and/or acceptors for the Triplet energy transfer process. In particular, the principal coordinates able to modulate the T1-S0 energy gap of porphyrin (an archetypal energy donor) were identified, followed by a proposal of different substitution patterns in order to maximize the yield of this kind of process. • Another kind of Triplet energy transfer was also considered as a possible mechanism to explain vision in dim-light conditions. Especially, it was demonstrated that the energy transfer from photosensitizers to rhodopsin is a possible channel to trigger the retinal photoisomerization.

This work explores the potentially broader contribution of forensic science to preventive public health through the proactive view promoted by forensic intelligence. For that purpose, a new working framework is applied as a strategic tool that channelizes forensic intelligence in a more understandable and didactic way for decision-makers, guiding preventive crime processes. Concretely, the implementation of this operational framework focuses on preventing drug-facilitated sexual assaults in the nightlife context. Through a two-stage research scheme, the working framework is used as a study tool for understanding this violent phenomenon and as a strategic thinking and action platform for overcoming it. Forensic intelligence-guided actions significantly enhanced institutional and direct support facing this specific form of sexual violence. Awareness messages targeting potential assailants, witnesses, and victims reached more than half a thousand students from the university and pre-university education through a preventive intervention within the educational system. Moreover, the inter-professional dialogue between forensic science and other health, security, and education disciplines shows the broader proactive role of forensic science beyond the traditional retroactive view limited to courtrooms and intelligence-led policing. This study demonstrates as forensic intelligence becomes applicable for civilians, who participate as decision-makers in intelligence-led preventive processes, anticipating the need for intervention by police and judicial authorities., Ministerio de Sanidad (Delegación del Gobierno para el Plan Nacional sobre Drogas) e Instituto Universitario de Investigación en Ciencias Policiales (UAH, IUICP)

El objetivo principal de esta Tesis Doctoral es el diseño y desarrollo de micromotores Janus biocompatibles y su aplicación en ámbitos relevantes de la salud y de la protección medioambiental. Los micromotores Janus son dispositivos en la microescala autopropulsados que tienen al menos dos regiones en su superficie con diferentes propiedades físicas y químicas, lo que les convierte en una clase distintiva de materiales que pueden combinar características ópticas, magnéticas y eléctricas en una sola entidad. Como la naturaleza del micromotor Janus -el dios romano de las dos caras- los objetivos de esta Tesis Doctoral presentan naturaleza dual y comprenden desarrollos de química fundamental y de química aplicada. En efecto, por una parte, el objetivo central aborda el diseño, síntesis y ensamblaje, así como la caracterización de micromotores Janus poliméricos propulsados por mecanismos (foto)-catalíticos y/o accionados por campos magnéticos. Por otra parte, el objetivo central implica la aplicación de los micromotores desarrollados para resolver desafíos sociales relevantes en los ámbitos químico-analítico, biomédico y ambiental. Partiendo de estas premisas, en la primera parte de la Tesis Doctoral, se sintetizaron micromotores Janus de policaprolactona propulsados químicamente integrando nanomateriales para el diseño de sensores móviles para la detección selectiva de endotoxinas bacterianas. De esta forma, el movimiento autónomo del micromotor mejora la mezcla de fluidos y la eficacia de las reacciones implicadas permitiendo detectar el analito en pocos minutos, incluso en muestras viscosas y medios donde la agitación no es posible. Además, esta autopropulsión es altamente compatible con su empleo en formatos ultra-miniaturizados para el desarrollo de futuros dispositivos portátiles en el marco de la tecnología point of care para aplicaciones clínicas y agroalimentarias. Con el fin de incrementar su biocompatibilidad para aplicaciones in vivo, en una segunda etapa de la Tesis Doctoral, se diseñaron micromotores Janus con propulsión autónoma utilizando luz visible para la eliminación de toxinas relevantes en procesos inflamatorios. El fenómeno autopropulsivo del micromotor y su capacidad de interacción con agentes tóxicos condujo a metodologías más rápidas y eficaces infiriéndose un futuro prometedor de estos micromotores para el tratamiento del shock séptico o intoxicación. En una tercera etapa, se sintetizaron micromotores propulsados por campos magnéticos. Estos micromotores utilizan una aproximación elegante de propulsión, exenta del empleo de combustibles químicos tóxicos como sucede en la propulsión catalítica y, en consecuencia, biocompatible. Asimismo, este mecanismo propulsivo permite controlar e incluso programar su trayectoria para aplicaciones que requieran de un guiado y de un control preciso de esta. De manera específica, estos micromotores han sido aplicados en esta Tesis Doctoral para la liberación controlada de fármacos en el tratamiento de cáncer pancreático y como elementos de remediación ambiental en la eliminación de agentes nerviosos en aguas contaminadas.

There is high concern about the exposure of firefighters to toxic products or carcinogens resulting from combustion during fire interventions. Firefighter turnout gear is designed to protect against immediate fire hazards but not against chemical agents. Additionally, the decontamination of firefighter personal protective equipment remains unresolved. This study evaluated the feasibility of a screening method based on headspace-gas chromatography-ion mobility spectrometry (HS-GC-IMS) in combination with chemometrics (cluster analysis, principal component analysis, and linear discriminant analysis) for the assessment of the transference of volatile compounds through turnout gear. To achieve this, firefighter turnout gears exposed to two different fire scenes (with different combustion materials) were directly analyzed. We obtained a spectral fingerprint for turnout gears that were both exposed and non-exposed to fire scenes. The results showed that (i): the contamination of the turnout gears is different depending on the type of fire loading; and (ii) it is possible to determine if the turnout gear is free of volatile compounds. Based on the latest results, we concluded that HS-GC-IMS can be applied as a screening technique to assess the quality of turnout gear prior to a new fire intervention.

In recent decades increasing pressures on natural resources has drastically altered demographic dynamics and climate change. Currently, different lines of action are being pursued for the sustainable management and conservation of global water resources. In the field of wastewater treatment, the problem lies in small population centers where the scarcity of technical and economic resources compromises the effectiveness of conventional treatment methods. METland® technology emerges from the integration of Microbial Electrochemical Technologies (METs) into constructed wetlands. Integration improves treatment efficiency by replacing an inert material (gravel) with a biocompatible and electro-conductive material (ec-biochar or coke). Such designs maximize the transfer of electrons between ec�materials and electroactive bacteria. This makes full-scale METlands ® a valid, sustainable, efficient, and robust wastewater treatment solution, with low operation and maintenance costs, for small and remote population centers. In this thesis, new strategies have been explored to improve the design and operation of full-scale METland® systems. A Life Cycle Analysis (LCA) was performed, evaluating the impacts of different operational modes on each environmental category. To explore the geospatial application of METlands, a process to evaluate optimal locations for their implementation was developed. The proposed methodology can be used to help decision�makers employ METland® worldwide using multi-criteria evaluation (MCE) techniques applied to Geographic Information Systems (GIS) with a final sensitivity analysis (SA) to optimize and validate the model

El uso de micro y/o nanomateriales coloidales a base de sílice (a partir de ahora denominados materiales a base de sílice) ha estado en expansión a lo largo de los años, sobre todo debido a sus versátiles vías de síntesis y propiedades fisicoquímicas, que permiten una optimización fácil y amoldable para gran número de aplicaciones industriales. Además, su carácter inerte y su aparente biocompatibilidad los hace adecuados para aplicaciones relacionadas con el contacto directo/indirecto con el ser humano en la industria alimentaria. Más concretamente, en el sector de la producción y el procesamiento de alimentos, los materiales basados en sílice, por su elevada área superficial, red porosa y una química de superficie versátil, actúan como soportes adecuados para la inmovilización de enzimas. En estos materiales la enzima resulta protegida y puede reciclarse y reutilizarse para operaciones en flujo de trabajo continuo. Además de las enzimas, se pueden utilizar otros tipos de materiales para mejorar aún más la aplicabilidad de un material basado en sílice. En particular, el dopaje o recubrimiento con micro/nanomateriales de base metálica (por ejemplo, CuO, Cu, Ag, ZnO, etc.) es una técnica que se aplica con frecuencia para desarrollar híbridos con capacidades para múltiples procesos. El uso de estos materiales puede resultar útil y son una alternativa a los rellenos inorgánicos habituales aplicados en el sector del envasado de alimentos. De este modo, se consigue dotar de distintas propiedades activas al material de envasado, por ejemplo, proporcionando una acción de barrera a los rayos UV o a los gases como oxígeno o dióxido de carbono, o actividad antimicrobiana, alcanzando así el objetivo final de garantizar la seguridad, la calidad y alargar la vida útil de los alimentos. Esta Tesis Doctoral, titulada "Materiales a base de sílice como portadores de enzima y rellenos inorgánicos en aplicaciones alimentarias", explora las mencionadas posibilidades de aplicación de los materiales a base de sílice, comenzando por el Capítulo 1: "Materiales a base de sílice en la industria alimentaria", que ofrece un resumen conciso pero exhaustivo sobre la aplicabilidad de estos materiales en la industria alimentaria. En este sentido, este capítulo presenta, en primer lugar, una visión general de los tipos más comunes de materiales a base de sílice, como sílices pirogénicas, de Stöber, por moldeado dirigido por tensioactivos, precipitadas y biomiméticas. Le sigue una breve discusión sobre sus rutas de síntesis por vía gaseosa o en líquido y los recientes avances en su comprensión mecánica. Estas son responsables del desarrollo de diferentes materiales basados en sílice con una química superficial, morfología, porosidad, tamaño y área superficial variadas. Además de estos materiales a base de sílice desnuda (o pura), se explica su uso como matrices de soporte en los casos de la síntesis de híbridos de sílice-metal. A continuación, el capítulo se centra en su aplicación en la inmovilización de enzimas, para obtener sistemas portadores capaces de proteger las enzimas, principalmente en términos de pH, fuerza iónica y estabilidad térmica. Se explican los tipos más comunes de estrategias de inmovilización de enzimas en materiales basados en sílice, como la adsorción física, la interacción iónica, el atrapamiento, la unión covalente y los agregados enzimáticos, centrándose también en sus ventajas e inconvenientes. Más adelante, se abordan las interacciones entre la enzima y el material portador y la importante relación entre los cambios en la conformación de la enzima debidos a esas interacciones y la estabilidad y el rendimiento catalítico de la enzima inmovilizada. Se describen varios métodos analíticos para analizar la conformación de la enzima en sistemas inmovilizados, centrándose en las técnicas de espectroscopia vibracional (Raman e infrarrojos). Éstas, además de proporcionar información sobre la estructura secundaria y, por lo tanto, sobre los cambios conformacionales, también pueden proporcionar información sobre las interacciones que se producen entre la enzima y el portador. El análisis de la conformación de la enzima es de utilidad para comprender su rendimiento y para, aprendiendo sobre éstas, mejorar aún más las estrategias de inmovilización dirigidas a optimizar los diseños y la mejor selección de sistemas enzima-portador para aplicaciones industriales. Se ha analizado el uso de híbridos sílice-metal como rellenos inorgánicos en compuestos poliméricos, para ser aplicadas en superficies de contacto con alimentos. Para entender la complejidad de estos sistemas, en primer lugar, se ha realizado una revisión sobre el uso de micro y/o nanopartículas metálicas como rellenos inorgánicos en el desarrollo de compuestos poliméricos “polímero-metal”. A continuación, el capítulo se centra en el tipo de propiedades activas que aportan estos tipos de rellenos metálicos, como la mejora de los efectos antimicrobianos, de barrera a los gases, de bloqueo de la luz y propiedades antioxidantes, además de la mejora de las propiedades intrínsecas del polímero. En este capítulo se realiza una evaluación crítica de las investigaciones actuales sobre los compuestos “polímero-metal” aplicados al envasado de alimentos. Esta evaluación hace hincapié en la mejora de las propiedades proporcionadas por los rellenos metálicos en el propio envase de polímero e indirectamente en la vida útil, la seguridad y la calidad de los alimentos. Esta Tesis Doctoral ha propuesto una nueva clasificación basada en el tipo de rellenos añadidos (rellenos únicos, de doble cara y de triple cara), lo que ha permitido clasificar los compuestos “polímero-metal” en binarios, ternarios y cuaternarios. Al final, a pesar de las ventajas alcanzadas por los efectos activos proporcionados por estos compuestos, se debe prestar especial atención a la forma de migración del relleno, en la forma iónica o en la forma particulada, por estar relacionada con la toxicidad y el impacto ambiental. Estos aspectos también son discutidos en el Capítulo 1. En este punto, los materiales híbridos de sílice-metal entran como un enfoque alternativo y prácticamente inexplorado como rellenos inorgánicos para los compuestos poliméricos en contacto con los alimentos. El interés está relacionado con las propiedades mejoradas que la adición de los híbridos de sílice-metal pueden proporcionar en la matriz polimérica. Esto tiene un enorme potencial para alargar la vida útil y mejorar la seguridad de los alimentos. En consecuencia, estas aplicaciones van dirigidas a ofrecer enormes beneficios dentro de la industria alimentaria. El estudio realizado en esta tesis está también en consonancia con los retos globales de la Agenda 2030 para el Desarrollo Sostenible, como el objetivo de buena salud y bienestar (nº 3; disminuir las enfermedades y muertes) y el consumo y producción responsable (nº 12; disminuir el desperdicio de alimentos). La parte de investigación de esta Tesis Doctoral se estructura en dos capítulos, cada uno enfocado a las relevantes aplicaciones de los materiales basados en sílice descritos. El Capítulo 2 está relacionado con el uso de un material de sílice meso-macroporoso como hospedador o portador para la inmovilización de enzimas, seguido del estudio de las interacciones enzima-sílice y las alteraciones conformacionales de la enzima mediante espectroscopia vibracional (Raman e infrarrojo); y, el Capítulo 3 está relacionado con el diseño de sistemas coloidales activos basados en sílice pirógena como rellenos inorgánicos eficaces para la tecnología de envasado de alimentos. El Capítulo 2: "Inmovilización de β-galactosidasa en un soporte de sílice meso-macroporoso: análisis de la conformación de la enzima mediante espectroscopia vibracional" se centra en la detección y comprensión de los cambios conformacionales de la enzima, responsables de la bioactividad enzimática observada. Para ello, se utilizaron micropartículas meso-macroporosas de sílice (MMS) para inmovilizar físicamente la enzima β-galactosidasa de Kluyveromyces lactis (β-gal-KL), importante en la industria láctea. Los sistemas MMS_ β-gal resultantes se prepararon utilizando una cantidad fija de MMS frente a diferentes concentraciones de la enzima. Éstos se lavaron, secaron y se almacenaron a temperatura ambiente como polvo. Este sistema presentó una disminución significativa de la actividad enzimática en comparación con la β-gal-KL libre (acuosa), con una disminución de la tasa catalítica (valores Vmax y kcat más bajos) y aumento de la constante de Michaelis-Menten (Km). Para una comprensión fisicoquímica de la bioactividad observada, se aplicaron la espectroscopia IR y Raman, que permitieron correlacionar la bioactividad observada con el estado conformacional de la β-gal-KL inmovilizada en el sistema MMS_ β-gal en polvo. En primer lugar, se aplicó la espectroscopia IR para estudiar en detalle la estructura química del sistema MMS_ β-gal en polvo. Se detectaron desviaciones en las bandas de IR correspondientes a los grupos superficiales de silanol (Si-OH) del MMS, que evidenciaron la existencia de interacciones de enlace H. Además, las desviaciones en las bandas de amida II, I y A en comparación con la enzima liofilizada (L-β-gal-KL) evidenciaron cambios conformacionales en la β-gal-KL adsorbida. Se analizó la estructura secundaria de la enzima adsorbida en las muestras MMS_ β-gal mediante el ajuste de la banda de la amida I (1600-1700 cm-1) a una función Lorentziana, y el resultado evidenció una transición de las conformaciones de hoja plegada-β a α-hélice con un aumento de secuencias de giros. Estas alteraciones en la estructura secundaria se relacionaron con el desdoblamiento de la enzima debido a la presencia un entorno desnaturalizante por la superficie de la sílice. Estos hallazgos, junto a los valores de los parámetros de bioactividad (Km, Vmax y kcat) y los parámetros fisicoquímicos tomados de la secuencia de aminoácidos de la enzima β-gal-KL, llevaron a proponer que la baja actividad enzimática se debe principalmente a las interacciones enzima-sílice que se establecen y que probablemente causan el cambio de conformación hacia un estado no nativo de la enzima. Se dan otros factores, como la difusión del sustrato a la enzima atrapada en los poros debido a la agregación superficial de la enzima, relacionada con la presencia de elementos intermoleculares de lámina-β. A continuación, se aplicó la espectroscopia Raman a los materiales MMS_ β-gal asistida con el método de análisis multivariante denominado Análisis Canónico Extendido de Variables (ECVA). El complejo espectro Raman del material MMS_ β-gal fue fácilmente analizado mediante ECVA, permitiendo la identificación de varios segmentos sin solapamiento de bandas atribuidas al soporte MMS y con variaciones espectrales relevantes debidas a las interacciones enzima-sílice, más concretamente las vibraciones Trp (1011 cm-1), Phe (1039 cm-1), =C-H aromática (3066 cm-1) y la banda amida I (1672 cm-1). La desviación y la aparición de nuevas bandas en las vibraciones de las cadenas laterales de los aminoácidos y en la banda de la amida I, evidenciaron que la β-gal-KL está adsorbida en un estado no nativo (desplegado), como consecuencia de las interacciones enzima-sílice establecidas con el soporte. En el estudio se aplicó como única variable diferentes concentraciones de la enzima β-gal-KL distribuida comercialmente (C), para realizar la inmovilización sobre el soporte de sílice: MMS_ β-gal_C, C/2, C/10, C/20 y C/1000. Del análisis espectroscópico se observó una relación entre la cobertura superficial del soporte MMS (proporcionado por las diferentes concentraciones empleadas de la enzima) y la aparición de cambios en los segmentos espectrales mencionados. Se observaron desviaciones más drásticas en las muestras de cobertura superficial media y baja (C/10, C/20 y C/1000), que se relacionaron con un estado de desdoblamiento de la proteína en estas muestras. Por último, estos cambios también se relacionaron con alteraciones de la estructura secundaria correspondientes a elementos adicionales de hoja plegada β, α-hélice y estructuras al azar, con mayor contribución en las muestras de cobertura superficial media a baja. En definitiva, de estos estudios, se propone el uso de la espectroscopia IR y Raman como herramientas válidas para un cribado rápido que permita evaluar el estado conformacional de una enzima inmovilizada en un material soporte en sólido, lo que está directamente relacionado con la recuperación de la bioactividad enzimática. Esto permitiría optimizar el rendimiento del biocatalizador y optimizar y dirigir la estrategia de inmovilización con fines industriales. El Capítulo 3: "Compuestos de metal-sílice pirogénica: una alternativa rentable como relleno inorgánico para el envasado de alimentos" desvela el potencial de la sílice pirogénica en el desarrollo de materiales de doble y triple cara de sílice-metal, aplicados como rellenos inorgánicos para producir compuestos poliméricos para una aplicación apta de contacto con alimentos. Esta investigación se basó en primer lugar en la capacidad de utilizar la sílice pirogénica (FS) como matriz de soporte para la decoración con metales, lo que dio lugar a la síntesis de los siguientes rellenos de doble cara: plata (Ag@FS), sal hidroxinitrato de cobre (CuHS@FS) e cobre (Cu@FS). Estos se obtuvieron por un proceso solvotérmico, de precipitación asistida por microondas y por reducción química, respectivamente. Una caracterización fisicoquímica exhaustiva de los materiales preparados, empleando las técnicas de difracción de rayos X, análisis termogravimétrico, microscopía electrónica de barrido de emisión de campo, espectroscopia de infrarrojo y espectroscopia Raman, permitió identificar la estructura de la sal hidroxinitrato de cobre en capas (90 nm de ancho x 970 nm de largo) y las partículas metálicas redondas de Ag (210 nm) y Cu (370 nm) decoradas en la sílice pirogénica. Todas estas partículas tuvieron actividad antibacteriana frente a la Gram-negativa Escherichia coli y la Gram-positiva Staphylococcus aureus, dando valores de inhibición y bactericidas entre 3-12 mg/ mL y 12-24 mg/ mL, respectivamente. Los rellenos de doble cara preparados se utilizaron posteriormente como rellenos inorgánicos para producir, mediante técnicas de extrusión y moldeo por compresión, compuestos poliméricos ternarios de 500 μm de espesor, basadas en polietileno reciclable de baja densidad (LDPE) reforzado con los rellenos de plata (Ag@FS), cobre (Cu@FS) o sal de hidroxinitrato de cobre (CuHS@FS). Se observó una variación insignificante de la integridad del LDPE tras la adición de los rellenos, en términos de sus propiedades térmicas y la caracterización fisicoquímica realizada. Las películas ternarias mostraron una actividad antibacteriana contra los patógenos alimentarios Staphylococcus aureus y Salmonella enterica, mostrando mayor efecto para las películas de LDPE-Cu@FS con un 0,3 % y 30,9 % de supervivencia, seguido de las películas LDPE-CuHS@FS con un 0,4 % y 50,7 % de supervivencia, respectivamente. La migración específica de Cu, obtenida mediante espectroscopia de emisión óptica de plasma acoplado inductivamente, presentó un valor máximo de 1,29 mg/ kg de simulante alimentario, que se encuentra dentro del límite establecido por la legislación vigente para los materiales en contacto con alimentos, lo que permite su uso como películas de envasado rígidas para alimentos tipo ácidos, alcohólicos y acuosos. La investigación final consistió en la síntesis de un nuevo relleno triple denominado Fe-TP@FS, y compuesto por hierro (Fe), polifenoles de té (TP) y sílice pirogénica (FS), utilizando un método basado en la química verde. La caracterización del relleno preparado puso de manifiesto la presencia de hierro (tanto iónico como en forma de partículas) y de polifenoles de té como principales agentes liberadores activos. Para estudiar la eficacia del relleno para proporcionar propiedades activas antibacterianas y antioxidantes, éste se incorporó a una matriz polimérica biodegradable de ácido poliláctico (PLA) mediante disolución. La alteración de la integridad de la película de PLA al añadir el relleno de triple cara no fue significativa, destacando la disminución de la estabilidad térmica y el ligero aumento de las propiedades mecánicas. Las películas con el relleno mostraron una actividad antioxidante (máxima de ~67% para el 10 % en peso de relleno) y una reducción de ~4 logaritmos contra las bacterias Gram-positivas Staphylococcus aureus, y Gram-negativas Pseudomonas aeruginosa y Salmonella enterica. Se detectó la migración de iones de hierro y de polifenoles del té y se asoció a las propiedades activas observadas, estando el límite de migración específico para el hierro por debajo del límite aplicado en la legislación actual sobre materiales en contacto con alimentos. Como resultado final, se aportó un valor añadido a una sílice pirógena, aprobada para contacto con alimentos, mediante la adición de componentes metálicos activos por medio de estrategias rápidas, fáciles y ecológicas, lo que condujo al desarrollo de cargas inorgánicas alternativas con aplicación en el sector de los materiales en contacto con alimentos. Por último, en el Capítulo 4: "Conclusiones y perspectivas futuras", se recoge una lista de conclusiones específicas. Como principales logros de esta Tesis Doctoral, las interacciones enzima-sílice y la resultante alteración conformacional de la enzima pueden ser detectadas y estudiadas mediante el uso de espectroscopia vibracional (Raman e IR), lo que permitirá predecir el comportamiento catalítico de enzimas adsorbidas, optimizando procesos de desarrollo industrial en sus etapas de diseño (Capítulo 2); y se han desarrollado diferentes rellenos inorgánicos activos basados en sílice pirogénica para matrices poliméricas relacionadas con el envasado de alimentos (Capítulo 3). Los hallazgos encontrados, las dificultades y la necesidad de mejorar tanto la comprensión de las interacciones enzima-soporte como el rendimiento de la actividad de los rellenos desarrollados, convergen en una sección final de perspectivas futuras e investigaciones en curso. Aquí se presentan algunas propuestas sobre el uso de diferentes herramientas analíticas, para seguir mejorando la comprensión fisicoquímica de las interacciones enzima-portador. Asimismo, se propone el estudio de estas interacciones de enzimas inmovilizadas sobre redes organometálicas (sigla MOFs en inglés) como una futura vía de investigación, debido a la reciente aplicabilidad de estos materiales como portadores de enzimas. En cuanto al uso de materiales basados en sílice como rellenos inorgánicos, se discute el uso de nanopartículas de metal-sílice núcleo-corona como una ruta alternativa a seguir, que ya está en investigaciones en curso.

13 p.-9 fig.-3 tab., Protein tyrosine phosphatase 1B (PTP1B) is a very promising target for the treatment of metabolic disorders such as type II diabetes mellitus. Although it was validated as a promising target for this disease more than 30 years ago, as yet there is no drug in advanced clinical trials, and its biochemical mechanism and functions are still being studied. In the present study, based on our experience generating PTP1B inhibitors, we have developed and implemented a scaffold-hopping approach to vary the pyrrole ring of the pyrrolo[1,2-a]quinoxaline core, supported by extensive computational techniques aimed to explain the molecular interaction with PTP1B. Using a combination of docking, molecular dynamics and end-point free-energy calculations, we have rationally designed a hypothesis for new PTP1B inhibitors, supporting their recognition mechanism at a molecular level. After the design phase, we were able to easily synthesize proposed candidates and their evaluation against PTP1B was found to be in good concordance with our predictions. Moreover, the best candidates exhibited glucose uptake increments in cellulo model, thus confirming their utility for PTP1B inhibition and validating this approach for inhibitors design and molecules thus obtained., We are grateful for funding from the Spanish Ministerio de Economía y Competitividad (CTQ2017-85263-R MINECO/FEDER UE to J.J.V.); Instituto de Salud Carlos III and FEDER funds (RD16/0009/0015, RD16/0009/18, PI17/01513 and PI17/00625 to J.J.V., D.R.-P. and M.R.-P.). J. G−M was the recipient of an FPU fellowship (FPU16/01647) Spanish Ministerio de Educación y Cultura.

The preparation of trans-[Pt(dmso)2ClMe] (2) and cis-[Pt(dmso)2Me2] (3) from cis-[Pt(dmso)2Cl2] (1) and SnMe4 has been reexamined (dmso = dimethyl sulfoxide). The information obtained from experimental and DFT studies has permitted the improvement of previously reported methods for the synthesis of both complexes in terms of reaction times, reaction yields, and atom economy. These studies show that complex 1 reacts with a first equiv of SnMe4 to form trans-[Pt(dmso)2ClMe] (2) as an intermediate that quickly reacts with a second equiv of SnMe4 to yield cis-[Pt(dmso)2Me2] (3). When only 1 equiv of the organostannane reagent is added, the comproportionation of 3 with the excess of unreacted 1 leads the reaction back to the formation of trans-[Pt(dmso)2ClMe] (2). The mechanism of this comproportionation has been studied using DFT calculations.

Use of (Me3Si)2S and [Ta(η5-C5Me5)Cl4](1) in a 4:3 ratio afforded the trimetallic sulfide cluster [Ta3(η5-C5Me5)3Cl3(μ3-Cl)(μ-S)3(μ3-S)] (2) with loss of SiClMe3. A similar reaction between 1, TaCl5, and (Me3Si)2S in a 2:1:4 ratio resulted in the analogous complex [Ta3(η5-C5Me5)2Cl4(μ3-Cl)(μ-S)3(μ3-S)] (3). Single-crystal X-ray diffraction analyses of 2 and 3 showed in all cases trinuclear tantalum sulfide clusters. On the other hand, thermal treatment of 2 with SiH3Ph generated very cleanly the dinuclear tantalum(IV) sulfide complex [Ta2(η5-C5Me5)2Cl2(μ-S)2] (4) in a quantitative way. Likewise, we found that 4 was synthesized more easily by a one-pot reaction of 1, (Me3Si)2S, and SiH3Ph in toluene. Reactions of 4 with a series of alkylating reagents rendered the dinuclear peralkylated sulfide complexes [Ta2(η5-C5Me5)2R2(μ-S)2] (R = Me 5, Et 6, CH2SiMe3 7, C3H5 8, Ph 9). Single-crystal X-ray diffraction analyses of 4, 5, and 9 showed in all cases a trans disposition of the chloro or alkyl substituents. The short Ta−Ta distances (2.918(1)−2.951(1) Å) along with DFT calculations indicate a σ-Ta− Ta interaction. Complexes 5, 6, and 8 undergo trans−cis isomerization, and mechanistic proposals are discussed based on DFT calculations., Ministerio de Economía y Competitividad Universidad de Alcalá

Recently, the field of polymer nanocomposites has been an area of high scientific and industrial attention due to noteworthy improvements attained in these materials, arising from the synergetic combination of properties of a polymeric matrix and an organic or inorganic nanomaterial. The enhanced performance of those materials typically involves superior mechanical strength, toughness and stiffness, electrical and thermal conductivity, better flame retardancy and a higher barrier to moisture and gases. Nanocomposites can also display unique design possibilities, which provide exceptional advantages in developing multifunctional materials with desired properties for specific applications. On the other hand, machine learning (ML) has been recognized as a powerful predictive tool for data-driven multi-physical modelling, leading to unprecedented insights and an exploration of the system’s properties beyond the capability of traditional computational and experimental analyses. This article aims to provide a brief overview of the most important findings related to the application of ML for the rational design of polymeric nanocomposites. Prediction, optimization, feature identification and uncertainty quantification are presented along with different ML algorithms used in the field of polymeric nanocomposites for property prediction, and selected examples are discussed. Finally, conclusions and future perspectives are highlighted.

Magic mushrooms are naturally occurring fungi that are considered hallucinogenic drugs because they contain psilocybin and psilocin. These substances are controlled in almost every country in the world, so the use, possession, cultivation, and sale of magic mushrooms are prohibited in whole or in part. Despite this, the abuse of magic mushrooms continues and can put at risk the life of the consumer and society in general if the consumer behaves in an unsafe manner. The number of mushroom species is very high, making it difficult to correctly identify them based only on physical and morphological characteristics. Therefore, there is a need to develop non-destructive mushrooms analysis methods that have less response time and higher discrimination ability. The present work used Attenuated Total Reflectance Fourier Transform Infrared (FTIR-ATR) Spectroscopy to study 64 mushroom samples from different genera including hallucinogenic, edible, and toxic species. In addition, this study used Orthogonal Partial Least Squares - Discriminant Analysis (OPLS-DA), using SIMCA chemometric software to analyse the obtained infrared (IR) spectra. The main molecular vibrations of the components of the fungus were successfully identified by IR spectroscopy. Although the specific bands corresponding to psilocybin or psilocin could not be assigned in the spectra, the regression method was able to discriminate the various species. Hallucinogenic mushrooms were well separated from other species, allowing the method to be used as an initial screening technique to determine whether or not the seized mushrooms are of forensic interest.

Raman microscopy is a highly suitable and well settled down analytical techniquefor qualitative determination of chemical substances. However, many universityundergraduate chemical degrees do not incorporate its practical training in theexperimental laboratory practises that constitute their curricula. For this reason,this work aimed at designing a practical beginner's guide to Raman microscopyuseful for undergraduate students, teachers or practitioners who need to use it forthe first time. After a brief explanation of the main concepts about Ramanmicroscopy, the methodology development and results interpretation are mainlyexplained using paracetamol (acetaminophen) drugs as example. In addition, thisguide presents an application to the identification of different components withina mixture, which shows the instrumental potential and how to use it effectively.Finally, acetaminophen, ascorbic acid, and sucrose were positively detected usingRaman microscopy on a commercial drug whose major component wasacetaminophen. In fact, the guide shows the detection and unequivocalidentification of different components in the mixtures, even for those lowconcentration components (5-10 % mass ratio). This work clearly proposesdifferent pragmatic criteria at the laboratory for identifying substances in mixturesto promote an easy implementation of the Raman microscopy technique.

Background. The use of dialysis fluids (DFs) during haemodialysis has been associated with increased oxidative stress and reduced serum magnesium (Mg) levels, contributing to chronic inflammation. Since the role of Mg in modulating immune function and reducing oxidative stress has been demonstrated, the aim of this study was to characterize in vitro whether increasing the Mg concentration in DFs could protect immune cells from oxidative stress and damage. Methods. The effect of citrate [citrate dialysis fluid (CDF), 1 mM] or acetate [acetate dialysis fluid (ADF), 3 mM] dialysates with low (0.5 mM; routinely used) or high (1 mM, 1.25 mM and 2 mM) Mg concentrations was assessed in THP-1 human monocytes. The levels of reactive oxygen species (ROS), malondialdehyde (MDA) and oxidized/reduced (GSSG/GSH) glutathione were quantified under basal and inflammatory conditions (stimulation with lipopolysaccharide, LPS). Results. The increase of Mg in CDF resulted in a significant reduction of ROS production under basal and inflammatory conditions (extremely marked in 2 mM Mg; P< 0.001). These effects were not observed in ADF. Interestingly, in a dose-dependent manner, high Mg doses in CDF reduced oxidative stress in monocytes under both basal and inflammatory conditions. In fact, 2 mM Mg significantly decreased the levels of GSH, GSSG and MDA and the GSSG/GSH ratio in relation to 0.5 mM Mg. Conclusions. CDF produces lower oxidative stress than ADF. The increase of Mg content in DFs, especially in CDF, could have a positive and protective effect in reducing oxidative stress and damage in immune cells, especially under inflammatory conditions., Instituto de Salud Carlos III, Sociedad Española de Nefrología, Universidad Complutense de Madrid, Universidad de Alcalá, Fondo Europeo de Desarrollo Regional-FEDER

Diabetic nephropathy (DN) is the leading cause of chronic kidney disease. Although hyperglycaemia has been determined as the most important risk factor, hypoxia also plays a relevant role in the development of this disease. In this work, a comprehensive metabolomic study of the response of HK-2 cells, a human cell line derived from normal proximal tubular epithelial cells, to hyperglycemic, hypoxic diabetic-like milieu has been performed. Cells simultaneously exposed to high glucose (25 mM) and hypoxia (1% O2) were compared to cells in control conditions (5.5 mM glucose/18.6% O2) at 48 h. The combination of advanced metabolomic platforms (GC-TOF MS, HILIC- and CSH-QExactive MS/MS), freely available metabolite annotation tools, novel databases and libraries, and stringent cut-off filters allowed the annotation of 733 metabolites intracellularly and 290 compounds in the extracellular medium. Advanced bioinformatics and statistical tools demonstrated that several pathways were significantly altered, including carbohydrate and pentose phosphate pathways, as well as arginine and proline metabolism. Other affected metabolites were found in purine and lipid metabolism, the protection against the osmotic stress and the prevention of the activation of the β-oxidation pathway. Overall, the effects of the combined exposure of HK-cells to high glucose and hypoxia are reasonably compatible with previous in vivo works.

El objetivo principal de esta Tesis Doctoral ha sido el desarrollo de nuevas herramientas y estrategias electroquímicas (ultra)-miniaturizadas (sensores serigrafiados y sistemas microfluídicos), combinadas con nanomateriales como transductores electroquímicos, para la determinación de biomarcadores glicoproteicos de gran relevancia en el diagnóstico de enfermedades. En el contexto del diagnóstico clínico actual, existe una tendencia hacia el diseño y desarrollo de dispositivos portátiles que permitan el análisis descentralizado de los laboratorios clínicos, y que puede quedar englobada bajo el término POCT (de sus siglas en inglés Point-of-Care Testing). Este término describe aquellas pruebas o ensayos que se realizan en lo que podría denominarse en el punto de necesidad (cerca o por el propio del paciente, incluso de forma remota). Además de los desarrollos propios de la electrónica, el desarrollo y éxito de la tecnología POCT ha dependido y depende en gran medida del diseño y desarrollo de nuevas tecnologías analíticas (ultra)-miniaturizadas. Los dispositivos basados en la transducción electroquímica han resultado ser esenciales en el desarrollo de (bio)-sensores, produciendo plataformas simples, pero precisas y sensibles, para el diagnóstico de enfermedades y ha sido uno de los enfoques más prometedores para el desarrollo de POCTs, debido en general a su instrumentación económica y a su fácil miniaturización. Esta Tesis Doctoral aborda el análisis de dos glicoproteínas: la alfa-1-ácido glicoproteína (AGP) y la transferrina (Tf). La primera se utiliza como biomarcador glicoproteico de procesos inflamatorios, y la segunda como biomarcador de una enfermedad rara denominada trastornos congénitos de la glicosilación (CDG). La detección electroquímica puede ser una buena alternativa para la determinación de glicoproteínas debido a su miniaturización inherente, sus elevadas sensibilidad y selectividad y su bajo coste. Sin embargo, la oxidación directa de las glicoproteínas presenta baja sensibilidad debido a que los carbohidratos presentes en las mismas son electroquímicamente inactivos en condiciones cercanas a las fisiológicas. Para paliar este inconveniente, se ha propuesto el uso de complejos de osmio (VI) con ligandos nitrogenados [Os (VI) L] como sonda electroquímica. El complejo de osmio (VI) reacciona con los grupos diol de los carbohidratos formándose un éster de osmato que produce dos señales electroquímicas en electrodos de carbono. El objetivo de la Tesis Doctoral ha sido el diseño y desarrollo de dos tipos de herramientas analíticas (ultra)-miniaturizadas compatibles con la tecnología POCT, sensores y sistemas microfluídicos electroquímicos, para el análisis de las glicoproteínas seleccionadas, AGP y Tf. En efecto, de forma específica se proponen, de forma evolutiva en lo que a las prestaciones analíticas requeridas por un POCT electroquímico se refiere: i) sensores electroquímicos serigrafiados basados en carbono y en carbono nanoestructurado para el análisis individual de las glicoproteínas, ii) microchip de electroforesis capilar para el análisis simultáneo de ambas y, iii) nuevos dispositivos microfluídicos desechables de flujo pasivo y con capacidad de integración de las etapas analíticas para la determinación individual de las glicoproteínas. Las herramientas electroquímicas desarrolladas han permitido no sólo la determinación rápida, fiable, in situ y con bajo coste de estos biomarcadores relevantes en el diagnóstico clínico de importantes enfermedades, sino un avance conceptual hacia la descentralización del análisis clínico y, por ende, una mejora del diagnóstico actual

La violencia sexual, incluyendo las agresiones sexuales facilitadas por drogas, es un serio problema cada vez más común en los contextos de ocio nocturno. Este trabajo estudia las actitudes y percepciones de la juventud española en torno a la violencia sexual en dicho ámbito. Los participantes se reclutaron mediante muestreo en bola de nieve. Se realizó un análisisbivariado para identificar posibles factores sociodemográficos y de ocio nocturno relacionados con género. La significación estadística de las diferencias entre estas variables se evaluó mediante las pruebas de chicuadrado y exacta de Fisher. Las mujeres percibieron un menor nivel de seguridad personal, así como la existencia de percepciones sociales que penalizan en mayor medida el consumo de drogas femenino que elmasculino, y que culpabilizan a las mujeres por la violencia que sufren. Además, ellos mostraron mayor disposición a mantener relaciones sexuales con personas incapaces de otorgar su consentimiento debido a los efectos de las drogas. Los hombres creen en mayor medida que las agresiones sexuales ocurren debido al uso de alcohol u otras drogas por parte delas víctimas. En el contexto de ocio nocturno, las mujeres son propensas a percibir la existencia de una falta de apoyo social hacia ellas, así como un sentimiento de impunidad social hacia los agresores. Además, existen numerosas concepciones erróneas en torno a las agresiones sexuales facilitadas por drogas. La mayoría cree que las agresiones ocurren tras la administración encubierta de sustancias a la víctima por parte de un agresor desconocido. Además, se subestimó la participación del alcohol.Nuestros hallazgos son útiles para diseñar esfuerzos preventivos bien dirigidos, desmitificar el fenómeno de las agresiones sexuales facilitadas por drogas y mejorar el apoyo social a las víctimas., Ministerio de Sanidad, Consumo y Bienestar Social - Delegación del Gobierno para el Plan Nacional sobre Drogas. IUICP - Instituto Universitario de Investigación en Ciencias Policiales

Extraction/purification of proteins, at both analytical and industrial levels, is a limiting step that usually requires the use of organic solvents and involves tedious work and a high cost. This work proposes a more sustainable alternative based on the use of magnetic nanoparticles (MNPs) coated with carboxylate-terminated carbosilane dendrons. MNPs coated with first- and second-generation carbosilane dendrons and bare MNPs were employed for the extraction of proteins with different molecular weights and charges. Interaction of proteins with MNPs significantly varied with the pH, the protein, and the dendron generation (different sizes and number of charges in the periphery). Optimal dendron:protein molar ratios and suitable conditions for disrupting interactions after protein extraction were also researched. Second-generation dendron-coated MNPs showed 100% retention capability for all proteins when using acidic conditions. They were reused without losing magnetism or interaction capacity after a disruption of protein-dendron interactions with 0.2% SDS at 100 °C for 10 min. The capacity of dendron-coated MNPs was successfully applied to the recovery/purification of proteins from two food by-products, olive seeds and cheese whey. Graphical abstract Supplementary Information The online version contains supplementary material available at 10.1007/s00216-021-03794-7.

Humans spontaneously emit visible radiation from their skin, which is known as biophoton or ultra-weak photon emission (UPE). Up to date, UPE intensity changes according to different external and internal factors have been reported. However, the influence in the human UPE of negative emotional states has never been studied despite their clinic and forensic interest. In this work, an ad hoc system based on a high-sensitive CCD detector was developed to detect and image UPE from human's upper body. Then, the UPE emitted by the upper part of the body of nine volunteers was imaged in two different personal states: (i) when subjects were feeling relaxed; and (ii) when they were emotionally stimulated to feel anger. For all the volunteers, the relative measurement of UPE intensity was higher when feeling anger than when feeling relaxed. Due to the relevance of this disruptive idea and the horizon this knowledge can provide, this proof of concept must be followed by further experiments. An increase in the number of subjects will be accomplished in order to enhance these preliminary results and propose UPE as a new physiological parameter of negative emotional states., Ministerio de Ciencia e Innovación (MICINN)

A detailed study of the reaction of the dinuclear [{Ti(eta(5)-C5Me5)R-2}(2)(mu-O)] (R = Me 1, CH2Ph 2) compounds with a series of organic isonitriles (R'NC, R' = tBu, iPr, CH2SiMe3, Xyl) (Xyl = 2,6-Me2C6H3) and nitriles (R'CN, R' = tBu, iPr, SiMe3) has been carried out. Single-crystal X-ray structural studies revealed a variety of reactivity and structural moieties. Theoretical calculations (density functional theory, DFT) were used to understand the mechanism of some uncommon reactions observed experimentally. Reactions of 1 and 2 with isocyanides tBuNC, iPrNC, and Me3SiCH2NC led to the formation of dimetallic eta(2)-iminoacyl species [{Ti(eta(5)-C5Me5)(R'NCR)R}(2)(mu-O)] (R = Me, R' = tBu 3, iPr 4, CH2SiMe3 5; R = CH2Ph, R' = CH2SiMe3 6). Complex 4 underwent net rearrangements at room temperature to give the imido-vinylamido derivative [Ti-2(eta(5)-C5Me5)(2)(mu-O)(mu-NiPr) {N(iPr)CMe=CMe2}Me] (7), whereas the reaction of complex 2 with XylNC rendered the N-C bond cleavage product [{Ti(eta(5)-C5Me5)(CH=CHPh)}(mu-O)(mu-kappa(2)-N,C-N(MeC6H3)CH2){Ti(eta(5)-C5Me5)}] (8). The reactions of 1 with nitriles tBuCN and iPrCN gave the ketimido products [{Ti(eta(5)-C5Me5)Me(CN(Me)R')}(2) (mu-O)] (R' = tBu 9, iPr 10), whereas the analogous processes with 2 gave the alkenyl-imido complexes [{Ti(eta(5)-C5Me5)(CH2Ph)(2)}(mu-O){Ti(eta(5)-C5Me5)(=NC(R')=C(H)Ph)(NCR')}] (R' = tBu 11, iPr 12) with the concomitant coordination of a nitrile molecule. Complex 1 reacts with Me3SiCN to afford the nitrile-isonitrile isomerization product [{Ti(eta(5)-C5Me5)Me-2}(mu-O){Ti(eta(5)-C5Me5)(kappa(2)-C,N-Me-2 CNSiMe3 )(CNSiMe3)] (13)., Consorcio Madroño - Universidad de Alcala

La neuropatía periférica inducida por quimioterapia (CIPN) es una disfunción de los nervios del sistema periférico, que se produce en la mayoría de pacientes tratados con dosis altas de quimioterapia. La búsqueda de tratamientos efectivos para CIPN es un objetivo biomédico todavía no bien resuelto. Puesto que los canales TRPM8 están involucrados en la hipersensibilidad al frío inducida por quimioterapia, la modulación de estos canales podría ser una alternativa terapéutica a estudiar. Nuestro grupo de investigación descubrió una serie de compuestos β-lactámicos antagonistas de canales TRPM8 que se recogen en la patente WO2017005950, licenciada a Alodia Farmacéutica SL. El trabajo de esta tesis de doctorado industrial se centró, por una parte, en el desarrollo de una β-lactama, seleccionada entre los compuestos descritos en la patente, como ingrediente neurocosmético para aliviar la neuropatía periférica asociada a quimioterapia. Para ello, se realizó el escalado del producto seleccionado, obteniéndose un procedimiento que transcurre con mejores rendimientos y de manera más sostenible. Tras la caracterización in vitro y los estudios requeridos por las agencias reguladoras, los preparados cosméticos están listos para ser comercializados. Por otra parte, se sintetizaron nuevos análogos para establecer relaciones estructura-actividad e iniciar la caracterización farmacológica preclínica de los compuestos de esta familia, de cara a un futuro tratamiento farmacológico. Se han obtenido antagonistas potentes y selectivos de canales TRPM8 de rata y humanos, cuya actividad se ha confirmado también mediante estudios de electrofisiología. Como primeras pruebas de concepto, estos antagonistas de canales TRPM8 han mostrado actividad analgésica in vivo en tres modelos animales diferentes, que incluyen la neuropatía inducida por oxilaplatino, el dolor neuropático tras ligadura del nervio ciático y el dolor migrañoso inducido por nitroglicerina.

En los restos arqueológicos y vestigios de obras hidráulicas ejecutados por la civilización romana, que han llegado hasta nuestros días, se puede apreciar una excepcional precisión en el diseño, difícil de alcanzar sin el empleo de instrumentos de medición y sin un mínimo de conocimientos en ingeniería hidráulica. En la presente tesis se analizan los medios auxiliares de que disponían, y los fundamentos geométricos e hidráulicos que lo hicieron posible. Centrándonos en el transporte del agua mediante canales, fundamentalmente en las traídas de agua a las zonas mineras, con el objetivo principal puesto en la explotación minera a cielo abierto de Las Médulas (León). Analizamos la capacidad hidráulica del último canal, el de mayor cota de la red meridional, determinando así el máximo caudal posible que se podía suministrar, no solo por su configuración geométrica, sino por la cantidad de agua que se podía captar. Para ello, estimamos los caudales de escorrentía que se podrían interceptar por el canal, en las diferentes subcuencas de aportación. En aras de aportar mayor precisión en las estimaciones, sugerimos un método de cálculo basado en los tradicionales, con el apoyo de los Sistemas de Información Geográfica (SIG). Previamente, estimamos la precipitación areal, empleando los mismos instrumentos técnicos (SIG), e interpolando datos reales de una forma más precisa que los tradicionales métodos de distribución pluviométrica (isoyetas, Thiessen, etc.). Asimismo, se hace necesario obtener un trazado en planta del canal, que permita deducir los límites de las subcuencas de aportación, tarea que completamos georreferenciando los puntos más significativos de la traza, que aún permanecen visibles, e interpolando las pendientes necesarias para llevar agua por gravedad, del punto más alejado de captación al punto de suministro en la mina. Finalmente analizamos el método empleado por los romanos para derribar las laderas (ruina montium), con lo que deducimos el fenómeno físico que lo provocaba, descartando hipótesis previas. La mina cesó en su actividad en el siglo II D.C. para lo que se han dado varias hipótesis, todas ellas plausibles. Basándonos en el estudio realizado, podemos aportar dos hipótesis que, por sí mismas, podrían haber sido causa del fin de la explotación. La primera de ellas es la posible destrucción del último canal en uso, por las avenidas de 100 y 500 años, y la segunda haber alcanzado el límite superior de cota, necesario para tener energía potencial suficiente en los depósitos elevados de regulación.

El trabajo de investigación presentado se centra en el uso combinado del grafeno, y sus derivados, con polímeros conductores para la síntesis de nuevos nanocompuestos con potencial aplicación en células orgánicas fotovoltaicas. Se sintetizó un derivado del óxido de grafeno, y con él se prepararon diferentes nanocompuestos de óxido de grafeno/polímero. Dichos nanocompuestos fueron caracterizados mediante diversas técnicas microscópicas y espectroscópicas, técnicas de caracterización de materiales (ensayos de tensión-deformación y resistencia eléctrica), así como análisis termogravimétrico, análisis elemental y pruebas de solubilidad. Se ha documentado el estado del arte de las tecnologías fotovoltaicas, haciendo especial énfasis en las tecnologías orgánicas que presentan nanomateriales de carbono en sus estructuras de células, bien como capa de célula o como aditivo a otro material. Se ha desarrollado un proceso de síntesis de un derivado del óxido de grafeno con diisocianato de hexametileno, obteniéndose un material con láminas de grafeno entrecruzadas (HDI-GO) que presenta diferente grado de funcionalización dependiendo de las condiciones de síntesis, lo cual también le permite diferente grado de anclaje con otros compuestos. Además, este nuevo material fue caracterizado mediante técnicas de espectroscopía y microscopía, se determinó una mejora en la estabilidad térmica respecto al material de partida, y se estudió su solubilidad/dispersabilidad en diferentes disolventes, siendo los disolventes apróticos polares la mejor opción para su dispersión. Se ha estudiado el uso del HDI-GO como nano-refuerzo en diferentes polímeros conductores: Poli(3,4-etilendioxitiofeno)-poli(estireno sulfonato) PEDOT:PSS, polipirrol carboxilado (PPy-COOH) y polianilina (PANI). En los casos estudiados, las mejoras en las diferentes propiedades (mecánicas, térmicas y eléctricas) que experimentaron los materiales se vieron debidas a la adición del HDI-GO, determinándose la influencia de los diferentes grados de funcionalización y composiciones en las propiedades finales de los materiales compuestos. Por último, se estudió la viabilidad de los materiales sintetizados para su uso en células orgánicas fotovoltaicas, empleando las técnicas de procesado y fabricación más extendidas en la literatura.

Instilling segregated cationic and lipophilic domains with an angular disposition in a trehalose‐based trifaceted macrocyclic scaffold allows engineering patchy molecular nanoparticles leveraging directional interactions that emulate those controlling self‐assembling processes in viral capsids. The resulting trilobular amphiphilic derivatives, featuring a Mickey Mouse architecture, can electrostatically interact with plasmid DNA (pDNA) and further engage in hydrophobic contacts to promote condensation into transfectious nanocomplexes. Notably, the topology and internal structure of the cyclooligosaccharide/pDNA co‐assemblies can be molded by fine‐tuning the valency and characteristics of the cationic and lipophilic patches, which strongly impacts the transfection efficacy in vitro and in vivo. Outstanding organ selectivities can then be programmed with no need of incorporating a biorecognizable motif in the formulation. The results provide a versatile strategy for the construction of fully synthetic and perfectly monodisperse nonviral gene delivery systems uniquely suited for optimization schemes by making cyclooligosaccharide patchiness the focus., Mickey Mouse molecular nanoparticles with a trehalose‐based cyclooligosaccharide core and uneven distributions of cationic (C, red lobules) and lipophilic patches (L, blue lobules) co‐assemble with plasmid DNA (pDNA, orange chains) to afford transfectious nanacomplexes with programmable topologies and internal structures, ranging from multilamellar spheroids and rods to core‐shell arrangements, translating into amazing cell efficiencies in vitro and organ selectivities in vivo with no need of targeting labels.

Different fungi lineages are known to emit light on Earth, mainly in tropical climates. Although the preparation of bioluminescent cell-free extracts allowed one to characterize the enzymatic requirements, the molecular mechanism underlying luminescence is still largely unknown and is based on the experimental putative assumption that a high-energy intermediate should be formed by reaction with O2 and formation of an endoperoxide. Here, we aim at determining, through state-of-the-art multiconfigurational quantum chemistry, the full mechanistic landscape leading from the endoperoxide to the emitting species, envisaging different possible pathways and proposing their viability. Especially, thermal CO2 detachment followed by excited-state peroxide opening (thermal-chemiluminescence) can compete with a parallel pathway, i.e., first excited-state endoperoxide opening, followed by CO2 detachment on the same excited-state (excited state-chemiluminescence). Clear differences in the energy supplies, as well as the possibility to directly populate the emitting species from the intersection seam between ground and excited states, land credence to a kinetically efficient thermal-chemiluminescent pathway, establishing for the first time a detailed description of fungal bioluminescence.

In the knowledge that human ultra-weak photon emission (UPE) is mainly due to the metabolic oxidative stress processes that the skin cells undergo in the presence of reactive oxygen species (ROS), external stressors (like UV radiation), but also internal stressors (like diseases or brain activity) might strongly influence the UPE. This manuscript revises the scientific advances focused on the influence of internal factors on the human UPE. According to literature, the UPE seems to be influenced by some diseases (including diabetes, hemiparesis, protoporphyria, or a typical cold), and even by the cerebral intention/relaxation (brain activity/meditation). These allow to consider UPE as a natural and promising non-invasive spectroscopic tool for helping during the diagnosis of a variety of illnesses or stress- / mood-state disorders. Nonetheless, further research is required for answering some still unresolved controversial points.

Infrared (IR) spectroscopy is a vibrational spectroscopic technique useful in chemical, pharmaceutical, and forensic sciences. It is essential to identify chemicals for reasons spanning from scientific research and academic practices to quality control in companies. However, in some university degrees, graduate students do not get the proficiency to optimize the experimental parameters to obtain the best IR spectra; to correlate the IR spectral bands with the molecular vibrations (chemical elucidation); to have some criteria for any substance identification (especially relevant in quality control to recognize counterfeit); and to apply chemometrics for comparing, visualizing, and classifying the IR spectra. This work presents an experimental laboratory practice for an introductory teaching of the IR instrumental conditions in the identification of substances based on visual spectra comparison and statistical analysis and matching. Then, the selected IR conditions are applied to different commercial drugs, in the solid state or insolution, mostly composed of acetaminophen. Finally, the students apply chemometrics analysis to the IR data. This practice was designed for the training in a chemistry subject for undergraduate students of the chemistry, pharmacy, or forensics degrees, among others related to science, medical, food, or technological sciences., Instituto Universitario de Investigación en Ciencias Policiales (IUICP)

La tecnología de membrana desempeña un papel esencial en los procesos de purificación del agua debido a sus propiedades de separación eficientes y versátiles. Sin embargo, la mayoría de las membranas comerciales se fabrican a partir de materiales hidrófobos, lo que las hace más susceptibles de sufrir la adsorción de moléculas (fouling) o microorganismos (biofouling) sobre su superficie y/o dentro de sus poros. El ensuciamiento de la membrana constituye uno de los principales problemas operativos, ya que causa el taponamiento de los poros, la reducción del flujo de agua, el aumento del consumo de energía, lo cual reduce la vida útil de la membrana. Así, el objetivo general de esta tesis doctoral es el desarrollo y/o modificación de membranas de ultrafiltración, para minimizar su tendencia a acumular materia orgánica o microrganismos sobre su superficie. Para ello, se utilizaron varias técnicas, como la incorporación de diferentes aditivos hidrófilos orgánicos e inorgánicos o el recubrimiento superficial mediante una capa de nanofibras electrohiladas, evaluándose los efectos que producen en el rendimiento y en las propiedades de las membranas. Los resultados mostraron que las membranas funcionalizadas con nanopartículas metálicas soportadas en fibras de sepiolita o sílice mesoporosa, presentaron una porosidad más elevada y una mayor permeabilidad, evitando la agregación de las nanopartículas en la solución polimérica. La permeabilidad de la membrana mejoró significativamente, presentando mejores propiedades anti-ensuciamiento, todo ello sin comprometer el rechazo orgánico. No se observó lixiviación de partículas metálicas durante su uso, lo que confirma la estabilidad del material. Además, dichas membranas exhibieron una alta actividad antimicrobiana contra bacterias gram-positivas y gram-negativas debido a la acción oligodinámica de los iones de plata y cobre. Alternativamente, la adición del Helux-3316, una poliamidoamina hiperramificada comercial, generó una alta densidad de grupos funcionales cargados positivamente sobre la superficie de las membranas, aumentando su hidrofilicidad y la permeabilidad al agua. Las membranas también mostraron una mejora en su comportamiento anti-ensuciamiento, manifestándose después de filtrar soluciones de suero bovino de albúmina (BSA). Además, las membranas funcionalizadas también mostraron una importante actividad antimicrobiana, atribuida a la interacción de los grupos cargados positivamente de la poliamidoamina con las membranas bacterianas cargadas negativamente, lo que conduce a la desestabilización de su pared celular. Otra técnica utilizada en este trabajo consistió en el recubrimiento de la superficie de las membranas mediante fibras electrohiladas, compuestas por una mezcla del ácido poli(acrílico) (PAA) y alcohol de polivinilo (PVA). Los resultados mostraron que las nanofibras, aumentaron la hidrofilicidad de la membrana, reduciendo la adherencia de materia orgánica sobre su superficie, todo ello sin afectar la permeabilidad y el rechazo de proteínas. Además, el recubrimiento de las nanofibras mostró una considerable actividad antimicrobiana, particularmente para la bacteria S. aureus, atribuida al efecto quelante de PAA con los cationes divalentes, especialmente el Ca2+ que estabilizan la pared celular bacteriana. Los resultados de este trabajo son relevantes para demostrar que las técnicas de modificación descritas anteriormente mejoran con eficacia el rendimiento de las membranas de ultrafiltración, reduciendo la adhesión de materia orgánica y microorganismos sobre su superficie., The demand for new water resources has increased worldwide due to the rapid growth population, socio-economic development, and changing consumption patterns. This situation, coupled with rising water scarcity, generates a need for improved techniques to purify contaminated waters. Membrane technology plays an important role in water purification processes due to its efficient and versatility separation properties. However, most commercial membranes are prepared from hydrophobic materials, which makes them more susceptible to suffer the adsorption or deposition of molecules over their surface or inside their pores. This phenomenon, commonly termed as fouling, can be classified in organic, inorganic or biological fouling depending on the nature of the components. Organic fouling which is caused by the presence of organic compounds, such as polysaccharides or proteins. Inorganic fouling refers to the deposition of inorganic materials like salts or metal oxides and biofouling designates the formation of biofilms due to the attachment and growth of microorganisms on the membrane surface. Foulants can deposit within membrane pores or form a cake layer on the surface. Bacterial biofilms are complex microbial communities, embedded in a self-produced polymer matrix of extracellular polymer substances (EPS) mainly composed of water, polysaccharides, proteins and nucleic acids aimed to protect bacteria in adverse conditions. Membrane (bio)fouling is one of the major operational problems in membrane processes because it causes a decrease in permeation flux, increases energy consumption and operational costs, and reduces membrane lifespan. Due to the adverse impact of fouling, different physical and chemical cleaning processes have been proposed to prevent or reduce membrane fouling. However, these methods are not sufficiently effective and, new Abstract 2 strategies need to be investigated for the purpose of effectively mitigating membrane fouling. The aim of this Doctoral Thesis was to investigate membranes modifications techniques to enhance permeability, reduce fouling and the accumulation of microorganisms on the membrane surface. To achieve this goal, membranes were prepared by the non-solvent induced phase inversion method, followed by a physical and chemical characterization and then, membranes were tested with different biofilm-forming bacterial strains to assess the anti-biofouling behaviour of the newly developed materials. Several techniques are used for this purpose, including blending hydrophilic additives or surface coating by an electrospun nanofiber layer to produce new composite ultrafiltration membranes with enhanced anti-(bio)fouling behaviour. Blending organic or inorganic additives into the casting solution is an important approach to reduce membrane hydrophobicity and improve water filtration performance. Electrospun nanofibers are produced by the electrospinning system which is a versatile technique that utilizes a high voltage electric field to produce polymer fibres below the nanoscale from a polymer solution. Nanofibers showed several advantages such as a high surface area to volume ratio or tuneable porosity, contributing to enhance membrane fouling resistance. The new composite ultrafiltration membranes were characterized using the following microscopy techniques: membranes morphology by Scanning Electron Microscopy (SEM), surface porosity using a Field Emission Scanning Electron Microscopy (FE-SEM), and elemental analyses using SEM combined with Energy Dispersive X-ray (SEM-EDX). The chemical composition was analysed using Attenuated Total Reflectance Fourier Transform Infrared (ATR-FTIR) spectroscopy. The hydrophilicity of membranes was determined by measuring water contact angles and surface charge by surface ζ-potential Abstract 3 measurements. ICP-MS analyses from metal-loaded membranes were performed to assess the possible release of nanoforms during membrane use. Membrane fouling was studied using bovine serum albumin (BSA) as a model of protein organic foulant. The intrinsic, reversible and irreversible fouling resistances, as well as the flux recovery ratio and solute rejection, were analysed to explore the effect of fouling on the membrane permeation performance. The anti-biofouling behaviour of the prepared membranes was tested against two different bacterial strains Escherichia coli (CECT 516, strain designation ATCC 8739) and Staphylococcus aureus (CECT 240, strain designation ATCC 6538P). The antimicrobial activity was assessed by counting colony-forming units. Biofilm formation was studied using SEM and confocal micrographs, biofilms were stained with FilmTracer FM 1-43 to visualize the surface of colonized membranes. Finally, bacterial viability was examined using the nucleic-acid stains SYTO 9 and propidium iodide (PI), detecting cell wall damage. The effects of adding different hydrophilic additives were evaluated in this Thesis. Nanoparticles supported in sepiolite fibres or mesoporous silica displayed a good dispersion in casting solutions and, hence, in the polymer matrix. The results showed that the membranes functionalized with metal nanoparticles exhibited higher porosity and better pore interconnectivity. Membrane permeability was significantly enhanced with improved antifouling properties without compromising organic rejection. No leaching of metal particles was observed during use, confirming the stability of composite membranes. Metal-loaded membranes exhibited high antimicrobial activity against gram-positive and gram-negative bacteria due to the oligodynamic action of silver and copper ions. Alternatively, the addition of hyperbranched polyamidoamine nanomaterial, Helux-3316, generate a high density of positively charged functional groups at Abstract 4 the membrane fluid-interface, increasing membrane hydrophilicity and water permeability. Functionalized membranes displayed antifouling behaviour revealed after filtering BSA solutions, with reduced irreversible fouling. Moreover, membranes showed an important anti-biofouling functionality due to antimicrobial activity explained by the interaction of positively charged moieties with negatively charged cell envelopes. Other technique used in this work was the coating of membrane surface by on-top electrospinning a layer of nanofibers made by a blend of poly (acrylic acid) and poly (vinyl alcohol) onto polysulfone membranes. The results showed that electrospun layers increased membrane hydrophilicity and reduced organic fouling without affecting permeability and protein rejection performance. Moreover, the nanofibers coating showed a considerable antimicrobial activity, particularly for the bacterium S. aureus, attributed to the chelating effect of PAA on the divalent cations stabilizing bacterial cell envelopes. The results are relevant to demonstrate that the previously described modification techniques effectively improve the performances of ultrafiltration membranes.

Background: Chronic venous disease (CVD) is a prevalent lower limb venous pathology that especially affects women, who also show an increased risk of this disease during pregnancy. Studies have shown significant structural changes in the placentas of women with CVD and several markers of tissue damage have been also described. Patients and Methods: To try to understand the different placental pathologies, research efforts have focused on examining metabolomic profiles as indicators of the repercussions of these vascular disorders. This study examines changes produced in the metabolomic profiles of chorionic villi in the placentas of women with CVD. In a study population of 12 pregnant women, 6 with and 6 without CVD, we compared through mass spectroscopy coupled to ultra-high performance liquid chromatography (UHPLC-MS), 240 metabolites in chorionic villus samples. Results: This study is the first to detect in the placental villi of pregnant women with CVD, modifications in lysophosphatidylcholines and amino acids along with diminished levels of other lipids such as triglycerides, sphingomyelins, and non-esterified omega 9 fatty acids, suggesting a role of these abnormalities in the pathogenesis of CVD. Conclusions: Our findings are a starting point for future studies designed to examine the impacts of CVD on maternal and fetal well-being., This study (FIS-PI18/00912) was supported by the Instituto de Salud Carlos III (Plan Estatal de I+D+i 2013-2016) and cofinanced by the European Development Regional Fund “A way to achieve Europe” (ERDF) and B2017/BMD-3804 MITIC-CM.

Coronaviruses may produce severe acute respiratory syndrome (SARS). As a matter of fact, a new SARS-type virus, SARS-CoV-2, is responsible of a global pandemic in 2020 with unprecedented sanitary and economic consequences for most countries. In the present contribution we study, by all-atom equilibrium and enhanced sampling molecular dynamics simulations, the interaction between the SARS Unique Domain and RNA guanine quadruplexes, a process involved in eluding the defensive response of the host thus favoring viral infection of human cells. Our results evidence two stable binding modes involving an interaction site spanning either the protein dimer interface or only one monomer. The free energy profile unequivocally points to the dimer mode as the thermodynamically favored one. The effect of these binding modes in stabilizing the protein dimer was also assessed, being related to its biological role in assisting SARS viruses to bypass the host protective response. This work also constitutes a first step of the possible rational design of efficient therapeutic agents aiming at perturbing the interaction between SARS Unique Domain and guanine quadruplexes, hence enhancing the host defenses against the virus.TOC GRAPHICS

Oxidative stress is exacerbated in hemodialysis patients by several factors, including the uremic environment and the use of dialysis fluids (DFs). Since magnesium (Mg) plays a key role in modulating immune function and in reducing oxidative stress, we aimed to evaluate whether increasing the Mg concentration in different DFs could protect against oxidative stress in immunocompetent cells in vitro. Effect of ADF (acetate 3 mM), CDF (citrate 1 mM), and ACDF (citrate 0.8 mM + acetate 0.3 mM) dialysates with Mg at standard (0.5 mM) or higher (1, 1.25, and 2 mM) concentrations were assessed in THP-1 monocyte cultures. Reactive oxygen species (ROS) and malondialdehyde (MDA) levels were quantified under basal and uremic conditions (indoxyl sulfate (IS) treatment). Under uremic conditions, the three DFs with 0.5 mM Mg promoted higher ROS production and lipid damage than the control solution. However, CDF and ACDF induced lower levels of ROS and MDA, compared to that induced by ADF. High Mg concentration (1.25 and/or 2 mM) in CDF and ACDF protected against oxidative stress, indicated by reduced ROS and MDA levels compared to respective DFs with standard concentration of Mg. Increasing Mg concentrations in ADF promoted high ROS production and MDA content. Thus, an increase in Mg content in DFs has differential effects on the oxidative stress in IS-treated THP-1 cells depending on the dialysate used., Instituto de Salud Carlos III, Sociedad Española de Nefrología

During diabetes, renal proximal tubular cells (PTC) are exposed to a combination of high glucose and hypoxic conditions, which plays a relevant role in the development of diabetic kidney disease (DKD). In this work, a time-series proteomic study was performed to analyse the effect of a diabetic-like microenvironment induced changes on HK-2 cells, a human cell line derived from normal proximal tubular epithelial cells. Cells simultaneously exposed to high glucose (25 mM) and hypoxia (1% O-2) were compared to cells in control conditions for up to 48 h. Diabetic conditions increased the percentage of death cells after 24 and 48 h, but no differences in the protein/cell ratio were found. The relative protein quantification using dimethyl-labeling and UHPLC-MS/MS analysis allowed the identification of 317, 296 and 259 proteins at 5, 24 and 48 h, respectively. The combination of statistical and time expression profile analyses indicated an increased expression of proteins involved in glycolysis, and a decrease of cytoskeletal-related proteins. The exposure of HK-2 cells to high glucose and hypoxia reproduces some of the effects of diabetes on PTC and, with the limitations inherent toin vitrostudies, propose new mechanisms and targets to be considered in the management of DKD.

Dendrimers as drug carriers can be utilized for drugs and siRNA delivery in central nervous system (CNS) disorders, including various types of cancers, such as neuroblastomas and gliomas. They have also been considered as drugs per se, for example as anti-Alzheimer&rsquo, s disease (AD), anti-cancer, anti-prion or anti-inflammatory agents. Since the influence of carbosilane&ndash, viologen&ndash, phosphorus dendrimers (SMT1 and SMT2) on the basic cellular processes of nerve cells had not been investigated, we examined the impact of two generations of these hybrid macromolecules on two murine cell lines&mdash, cancer cell line N2a (mouse neuroblastoma) and normal immortalized cell line mHippoE-18 (embryonic mouse hippocampal cell line). We examined alterations in cellular responses including the activity of mitochondrial dehydrogenases, the generation of reactive oxygen species (ROS), changes in mitochondrial membrane potential, and morphological modifications and fractions of apoptotic and dead cells. Our results show that both dendrimers at low concentrations affected the cancer cell line more than the normal one. Also, generation-dependent effects were found: the highest generation induced greater cytotoxic effects and morphological modifications. The most promising is that the changes in mitochondrial membrane potential and transmission electron microscopy (TEM) images indicate that dendrimer SMT1 can reach mitochondria. Thus, SMT1 and SMT2 seem to have potential as nanocarriers to mitochondria or anti-cancer drugs per se in CNS disorders.

Current methods used in terminal ballistics to determine the volume of temporary cavities created by projectiles in soft tissue simulants (such as ballistic soap) usually involve silicone-casting to obtain the cavity moulds. However, these methods have important drawbacks including their little sensitivity and precision, besides the fact that they are destructive. Imaging techniques such as computed tomography (CT) might not only overcome those limitations but also offer useful tools for digitally reporting the scientific results. This work accomplished the 3D digital reconstruction of the cavities created by different projectiles in ballistic soap blocks. This way, the total volume of the cavities, the projectile penetration depths, and other measurements were determined, rendering better capabilities when compared to the current silicone method. All these features were achieved through the CT analysis and 3D Slicer imaging software. In addition, it is worth mentioning that the method can preserve the evidence by digitally obtaining, signing, and storing the infographic videos displaying the 3D-reconstructed cavities. Graphical abstract.

Premio de la Sociedad de Condueños, 2022, Esta Tesis Doctoral se ha configurado en dos áreas bien definidas dentro del ámbito del diseño y desarrollo de sensores electroquímicos, empleando nanomateriales con altas prestaciones analíticas en términos de sensibilidad, selectividad y reproducibilidad. Por una parte, se exploraron las propiedades de los calcogenuros de metales de transición como nuevos nanomateriales con el objetivo de desarrollar nuevos sensores electroquímicos de altas prestaciones. Los calcogenuros de metales de transición están formados por láminas triatómicas con fórmula general MX2, donde M es un metal de transición y X un calcogenuro (S, Se o Te) y donde a su vez M se dispone en un plano rodeado por otros dos de X unidos mediante enlaces covalentes. Cada una de estas láminas se encuentran unidas mediante fuerzas de Van der Waarls, facilitando su exfoliación en capas individuales mediante métodos sencillos. En primer lugar, se llevó a cabo la exfoliación asistida por ultrasonidos de metales de transición del grupo VI (MoS2, WS2, MoSe2 y WSe2). Posteriormente, se caracterizaron mediante microscopía electrónica de barrido, espectroscopía Raman y técnicas electroquímicas. Seguidamente, se estudiaron las capacidades electrocatalíticas de estos nanomateriales en la oxidación de compuestos polifenólicos, elegidos para tal fin por su elevada capacidad antioxidante. Estos nanomateriales, demostraron una excelente resistencia a la pasivación del sensor, uno de los factores limitantes de la aplicación de las técnicas electroquímicas en el análisis de muestras complejas, constituyendo este hallazgo uno de los resultados más relevantes obtenidos. En último término, se demostró su aplicación analítica a la determinación de compuestos polifenólicos endógenos en matrices complejas de alimentos. Por otra parte, se desarrollaron sensores electroquímicos para la detección in-situ de peróxido de hidrógeno en cultivos celulares como marcador de estrés oxidativo. Para ello, se diseñaron y desarrollaron electrodos basados en nanomateriales de altas prestaciones dirigidos a la sensibilidad y selectividad electroquímicas (Carbon Black y Prussian Blue) para la detección y cuantificación selectiva de peróxido de hidrógeno en un modelo celular de enfermedad de Parkison. Asimismo, se desarrolló una plataforma on-chip con prestaciones analíticas similares para desarrollar cultivos celulares, detectar peróxido de hidrógeno en condiciones de estrés oxidativo, así como evaluar el efecto antioxidante de compuestos polifenólicos exógenos en los niveles de estrés oxidativo.

Previously unknown 4a-aza-12a-borachrysene has been synthesized in only four steps. The reactions of this BN-embedded PAH with bromine and organolithium compounds proceed with complete regioselectivity, resulting in the formation of nine derivatives. One of these, a phenylalkynyl-substituted derivative, exhibits a remarkably high fluorescence quantum yield (phiF = 0.68)

International audience; H2 evolution catalyzed by a heptacoordinate complex under both electro- (1) and photo-chemical (2) conditions is analyzed in detail in order to gain insights into the mechanism of the processes. The complex shows high catalytic activity for hydrogen production in acetonitrile, in the presence of trifluoroacetic acid and triethylammonium tetrafluoroborate as proton sources. Foot-of-the-wave analysis (FOWA) and Tafel plot analysis have been applied to elucidate the kinetics of the hydrogen evolution mechanism and to benchmark the catalytic performances, respectively, with remarkably high rates being obtained at the expense of high overpotentials. Transient absorption spectroscopy measurements have been performed to characterize the kinetics and relevant intermediates formed under photocatalytic conditions. A computational investigation, based on density functional theory (DFT) and time-dependent DFT (TD-DFT), has also been carried out to characterize the intermediate species and support the experimental results. A combination of both experimental and theoretical data suggests the formation of catalytic intermediates displaying dangling pyridine groups in both the one- and two-electron reduced species, possibly acting as proton-transfer relays to enable efficient H–H bond formation.

En primer lugar, esta tesis se centra en el estudio y desarrollo de nuevas estrategias de ciclación de alquinilciclobutanos en presencia de diferentes electrófilos, para la síntesis de heterociclos altamente funcionalizados. Para ello, se emplea una estrategia divergente en la que, a partir de un precursor común, se puede acceder a diferentes estructuras de manera controlada, lo que ofrece una gran oportunidad para el incremento del espacio químico y facilita el descubrimiento de fármacos. Con este objetivo, se ha descrito una metodología eficiente para la preparación de alquinilciclobutanos altamente funcionalizados que contienen un grupo hidroxilo, que puede ser fácilmente transformado en otros grupos funcionales, como ácidos carboxílicos o amidas. Al emplear estos alquinilciclobutanos, se ha descrito la obtención de dihidropiranos fusionados a ciclobutanos mediante halociclación selectiva 6-endo, mientras que, a partir de los mismos sustratos de partida, se ha conseguido la síntesis de metilentetrahidrofuranos fusionados a ciclobutanos mediante cicloisomerización 5-exo catalizada por complejos oro (I). Sorprendentemente, cuando el alquinilciclobutanos contiene un grupo nucleofílico amida, la reacción transcurre con la selectividad complementaria, obteniendo dihidropiridinonas fusionadas a ciclobutanos mediante ciclación 6-endo. En segundo lugar, esta tesis tiene como objetivo la preparación de una nueva familia complejos organoborados altamente fluorescentes que contienen un núcleo de 5-(piridin-2-ilmetilen)imidazolidin-2,4-diona. Estos compuestos muestras una fuerte absorción abarcando un amplio rango del espectro de UV-Vis y son altamente emisivos. Esto contrasta con los intermedios que no contienen un grupo BF2 como puente, que muestran bandas de absorción similares, pero no muestran emisión de fluorescencia. Debido a las excelentes propiedades de fluorescencia de uno de los derivados sintetizados (ΦF = 92 % en MeCN), se escogió este compuesto para el desarrollo de dos nuevos compuestos fluorescentes, los cuales incluyan un grupo alquino o una azida al final de la cadena alquílica para su potencial uso en química bioortogonal. Además, uno de estos derivados contiene una cadena de glicol, lo que aumenta su solubilidad en agua sin comprometer sus propiedades fluorescentes (ΦF = 85 % en H2O), lo cual es particularmente relevante en este contexto.