Tesi sul tema "Detecció"

Aquesta Tesi Doctoral té com objectius principals l’estudi d’Helicobacter pylori en mostres aquàtiques de Catalunya, en aigües procedents de sistemes dentals de consultes de dentistes, en saliva i en femtes de pacients amb símptomes gastrointestinals mitjançant el mètode de la PCR. També es va estudiar la supervivència d’Helicobacter pylori en aigua dolça usant un model de laboratori aplicant diferents tècniques d’anàlisi i es va interpretar el canvi de morfologia, la viabilitat i la culturabilitat de la bactèria així com la detecció i quantificació del seu ADN durant un període de temps concret. Per aconseguir aquests objectius, primer es va escollir la llet descremada al 40% v/v com a millor crioprotector i el medi agar Columbia suplementat amb 5% de sang desfibrinada de cavall com a medi de cultiu. Durant el desenvolupament de la tesi es va millorar la tècnica de PCR escollida inicialment basada amb l’estudi de Clayton i col•laboradors (1992) on s’usaven els iniciadors HPU1 i HPU2 en la PCR pel gen ureA, gen estructural de l’enzim ureasa. La tècnica de la hibridació seguida per aquests investigadors es va substituir per una segona PCR ja que aquesta permetria obtenir resultats més ràpidament. En aquesta PCR semiimbricada es va introduir un tercer iniciador intern, HPUI1, i mantenint HPU2 com a extern. Pel gen 16S rRNA, gen usat per a la detecció del gènere Helicobacter, es van usar els iniciadors 1F i 1R per a la primera PCR i els 1F i 2R per a la PCR semiimbricada. El mètode d’extracció escollit en aquest treball basat en partícules de sílice i tiocianat de guanidina descrit per Boom i col., (1990) i l’optimització de les barreges de reacció de les PCR semiimbricades pel gen ureA i 16S rRNA van permetre detectar 50 UPF/mL i 2-20UFC/mL, respectivament. Es va determinar la presència de H.pylori en mostres fecals humanes aplicant dos mètodes: mètode antigènic HpSA i l’amplificació del gen ureA. Amb el mètode molecular es va detectar la presència de ADN de H. pylori en 12 mostres i va mostrar un 75% de coincidència amb els resultats obtinguts amb el mètode antigènic HpSA. També es va determinar la presència de H. pylori a aigües amb diferent de nivell de contaminació fecal. Es va amplificar ADN d’aquesta espècie en un 30% de les mostres d’aigua residual, un 8,34% de les mostres d’aigua de riu de Catalunya i no es va detectar en aigua de font. L’estudi de supervivència de H. pylori a l’aigua en la foscor i a 7ºC es va demostrar que el recompte de bacteris i el número de genomes es manté constant durant tot el període d’estudi, 21 dies. La detecció per PCR també va ser positiva i constant durant aquest període. No obstant això, les cèl•lules només es van mantenir cultivables fins al sisè dia d’emmagatzematge. També es va observar una conversió morfològica de les cèl•lules bacterianes passant de la forma espiral a cocal amb el pas del temps. L’estudi de la morfologia cel•lular en un tall vertical d’una colònia d’H. pylori de 4 dies va mostrar la coexistència de cèl•lules amb morfologia bacil•lar i coccal. L’anàlisi de la saliva de 31 persones sanes va evidenciar la presència d’aquest bacteri en la boca de 6% de la població analitzada. La anàlisi feta amb la PCR semiimbricada per al gen 16S rRNA va identificar la presència d’aquest gen en 19 persones però la seqüenciació dels amplicons del gen ureA només va confirmar la presència de H. pylori en tres mostres. L’anàlisi de 31 mostres d’aigua procedents de les corresponents cadires no va mostra la presència del patogen.
This thesis has as main objectives the study of Helicobacter pylori in water samples from Catalonia, saliva and human feces using the PCR method. Also studied survival, morpholgy, viability and culturability of Helicobacter pylori in water. We first chose skim milk at 40% v / v as cryoprotectant and Columbia agar supplemented with 5% horse blood desfibrinada as a medium. We used a seminested PCR for ureA gene with HPU1 and HPU2 primers for the first PCR and HPUI1 and HPU2 for the second PCR. By gene 16S rRNA, we used the 1F and 1R primers for the first PCR and 1F and 2R for the second PCR. Using a silica and guanidine extraction method and optimization of the seminested PCR reaction mixtures for urea and 16S rRNA genes were detected 50 UPF / mL and 2-20UFC/mL respectively. H.pylori was detected in 12 human fecal samples. DNA of H.pylori was amplified in 30% of samples of wastewater, a 8.34% of the samples of river water in Catalonia and was not detected in spring water. The bacterial count and the number of H.pylori genomes remains constant throughout the study period, 21 days water in the dark at 7 ° C. The detection by PCR was also positive and constant during this period. The cells remained culturable only until the sixth day of storage. We observed morphological conversion of bacterial cells through the spiral to cocal over time. The study of cell morphology in a vertical section of a colony of H.pylori showed the coexistence of cells with bacillary and coccal morphology. The analysis of saliva from 31 healthy individuals showed the presence of this bacterium in the mouth of 6% of the analyzed population but we urea only confirmed the presence of H.pylori in three samples by sequencing.

Entre els anys 2001 i 2005 es van capturar i analitzar 72.895 femelles de mosquits (Diptera: Culicidae) i 6.871 de flebòtoms (Diptera: Psychodidae) en les estacions d'abundància amb l'objectiu de detectar la presència de genoma d'arbovirus en diferents àrees d'Espanya, en especial en zones humides. L'estudi forma part d'un de més general que tracta de la transmissió d'arbovirus en quatre dels aiguamolls més importants d'Espanya que es troben a Girona, Barcelona, Tarragona i Huelva.
Els insectes es van recollir amb esquer humà, amb trampes de CO2 i amb trampes CDC i es van agrupar en pools segons la data de captura, la localitat i l'espècie. Pel que fa als flebòtoms, les mostres es van obtenir a partir del 2002 a Barcelona i Huelva i es van identificar com a subfamília.
Els culícids es van agrupar en 4.723 pools i pertanyien a 20 espècies dels gèneres Anopheles, Aedes, Ochlerotatus, Culex, Culiseta, Coquillettidia i Uranotaenia i els flebòtoms es van agrupar en 236 pools com a tals.
Mentre es duia a terme l'estudi, es va detectar el mosquit invasor -Aedes (Stegomyia) albopictus (Skuse)- per primera vegada a Espanya, concretament a Sant Cugat del Vallès, durant l'estiu del 2004. Mitjançant inspeccions immediatament posteriors es va comprovar l'existència d'importants poblacions a la zona, i se'n va confirmar l'establiment. Aquesta és la primera notificació de l'espècie esmentada a la península Ibèrica. Es van analitzar totes les femelles capturades posteriorment a l'àrea d'estudi.
L'espècie de culícid més abundant va ser Ochlerotatus caspius (40,9 %), seguida de Culex pipiens (32,3 %), Culex theileri (10,9 %), Anopheles atroparvus (6,6 %), i Culex modestus (4,6 %).
Es van analitzar homogenats dels vectors per detectar directament ARN d'arbovirus dels gèneres Alphavirus, Flavivirus i Phlebovirus. No s'ha trobat ARN d'arbovirus patògens coneguts. En el cas dels mosquits, 111 pools van ser positius a Flavivirus, l'únic gènere detectat en aquest grup taxonòmic. Les seqüències de Flavivirus identificades són diferents de qualsevol Flavivirus de mosquit conegut i majoritàriament properes al virus Kamiti River (KRV) o al virus cell fusing agent (CFA), excepte en dos pools d'Andalusia que es troben properes al grup de virus transmesos per artròpodes. Per a totes les zones i espècies, es va calcular l'estimació del màxim de versemblança de la taxa d'infecció o the maximum likelihood estimation infection rate (MLE). Ae. albopictus tingué la MLE més alta, de 47,14, seguida per Aedes vexans amb 43,67 en el conjunt de l'àrea d'estudi. Per sota d'aquestes espècies hi havia Culiseta annulata, amb 36,00. Les espècies més abundants, Oc. caspius i Cx. pipiens, va obtenir valors MLE baixos (0,94 i 0,38 respectivament) en el conjunt de tota l'àrea.
En el cas dels flebòtoms, 10 pools (9 dels quals de Barcelona) van donar positiu a Flavivirus semblants a Culex Flavivirus (CxFV). És la primera vegada que es troba genoma d'aquest gènere en flebòtoms de fora de l'Àfrica. En 8 pools de Barcelona es va trobar un Phlebovirus similar al complex Nàpols i al virus Massilia.
Cal assenyalar que en el cas d'alguns mosquits, en especial en mostres dels gèneres Aedes i Ochlerotatus, el genoma detectat probablement eren seqüències d'ADN integrades en el genoma dels mosquits. Aquest fet l'han observat recentment altres autors.
El 2006, seguint amb la campanya de detecció d'arbovirus, es va trobar, entre 436 pools dels aiguamolls de Catalunya i 9 espècies de mosquit, un de positiu a un Flavivirus identificat com a virus Usutu (USUV) en un pool de 3 Cx. pipiens obtingut a Viladecans (Barcelona). Les dades d'homologia van mostrar que la soca espanyola pertanyia a l'USUV però que era més propera a mostres africanes d'USUV que a les obtingudes a Europa central.
With the aim of assessing the presence of arbovirus genome in vectors in different areas, especially wetlands, in Spain, a total of 72,895 female mosquitoes (Diptera: Culicidae) and 6,871 sandflies (Diptera: Psychodidade) were trapped during their season of abundance, and analyzed between the years 2001 and 2005. The study formed part of general arbovirus transmission research in four of the most important wetlands in Spain in the provinces of Girona, Barcelona, Tarragona, and Huelva.
Insects were collected using human bait, CO2 traps, or light traps, and they were pooled according to date of collection, location, and species. In the case of sandflies, the period of study started in 2002 in Barcelona and Huelva and species were not identified. Mosquitoes were sorted into 4,723 pools belonging to 20 Culicidae species from the Anopheles, Aedes, Ochlerotatus, Culex, Culiseta, Coquillettidia, and Uranotaenia genera. Sandflies were sorted into 236 pools as a whole.
During the study, the invasive mosquito Aedes (Stegomyia) albopictus (Skuse) was detected for the first time in Spain, in Sant Cugat del Vallès during August 2004. Dense populations of adults and larvae were found in subsequent surveys, confirming the establishment of this species in this area. This is the first report of the establishment of Ae. albopictus in the Iberian Peninsula. All captured females in the studied area belonging to this species were analyzed.
The most abundant species was Ochlerotatus caspius (40.9 %), followed by Culex pipiens (32.3 %), Culex theileri (10.9 %), Anopheles atroparvus (6.6 %), and Culex modestus (4.6 %).
Arboviral RNA was directly detected from vector homogenates for the genera Alphavirus, Flavivirus, and Phlebovirus. No arboviral RNA from known pathogenic arboviruses was found. In the case of mosquitoes, 111 pools tested positive for unknown mosquito Flavivirus, the only genus detected in this taxonomic group. The Flavivirus sequences identified were different from all known Flavivirus mosquito viruses, but very close to Kamiti River virus (KRV) or cell fusing agent virus (CFA) with the exception of two pools from Andalusia, close to the group of arthropod borne viruses. The maximum likelihood estimation infection rate (MLE) was calculated for all regions and species. Ae. albopictus had the highest MLE at 47.14, followed by Aedes vexans with 43.67 over the entire area. These species were followed by Culiseta annulata, with 36.00. The most common species, Oc. caspius and Cx. pipiens, had low MLE values -0.94 and 0.38, respectively- over the area as a whole.
In the case of sandflies, 10 pools (9 in Barcelona) tested positive for a Flavivirus similar to Culex Flavivirus (CxFV) being this, the first time that Flavivirus genome is detected in sand flies outside Africa. Phlebovirus viruses similar to Naples complex and Massilia were found in 8 sandflies pools, all from Barcelona area.
In some samples of mosquitoes, especially in genera Aedes and Ochlerotatus, detected genome was probably DNA sequences integrated in the mosquito genome as has been observed recently by other authors.
In 2006, surveillance monitoring samples carried out in Catalonia detected, in 436 pools belonging to 9 mosquito species, a positive for Flavivirus identified as Usutu virus (USUV) in a pool of 3 Cx. pipiens obtained from the town of Viladecans, Barcelona. The homology data showed that the Spanish strain belongs to USUV species and is more related to the African USUV isolates than to central European isolates.

La normativa internacional referent a la qualitat en els laboratoris d'anàlisi estableix que un mètode analític, abans de poder ser utilitzat com a mètode de rutina, ha d'estar validat. S'entén com a validació l'establiment de que els paràmetres de qualitat associats a un mètode compleixen els requeriments especificats per a una aplicació analítica determinada. Dins els paràmetres de qualitat importants es troba el límit de detecció (LDD).

Els mètodes analítics que utilitzen tècniques capaces de generar dades multivariants són cada vegada més habituals i és, per tant, important el derivar-ne els paràmetres de qualitat associats. En la present Tesi Doctoral es va abordar l'estudi dels límits de detecció.

En el primer capítol es presenta una evolució històrica del concepte de LDD, amb les diferents aproximacions per al seu càlcul en mètodes d'anàlisi que utilitzen el calibratge univariant. També es descriuen els diferents factors que influeixen en el càlcul del LDD.

Les diferents tècniques d'anàlisi multivariant existents, junt amb els diversos models matemàtics utilitzats, ha fet que s'hagin desenvolupat diferents aproximacions al càlcul dels LDD multivariants. En el segon capítol es revisen críticament aquestes aproximacions.

En el tercer capítol es presenta una aproximació per calcular el LDD a unes dades obtingudes mitjançant l'acoblament cromatografia de gasos-espectrometria de masses, que es basa en l'ús de la recta de calibratge dels scores del primer component principal (obtinguts per descomposició mitjançant anàlisi de components principals de la matriu de respostes original) respecte les concentracions dels patrons de calibratge.

Aquest mètode és aplicable només en absència de substàncies interferents i quan el primer component principal explica un percentatge molt elevat de la informació continguda en les dades originals. Per tal de solucionar aquesta limitació, es va procedir a desenvolupar un estimador del LDD aplicat a models directes de calibratge multivariant, on les respostes es modelen en funció de les concentracions. En aquests models, l'etapa de calibratge pot dur-se a terme a partir de mostres consistents en els analits purs o mostres consistents en mescles dels diferents analits. Els estimadors derivats per ambdós casos, juntament amb una aplicació a dades reals, configuren el quart capítol.

Els mètodes de calibratge basats en els models directes tenen l'inconvenient que cal conèixer les concentracions de totes les substàncies que produeixen senyal o, almenys, cal disposar dels espectres dels analits i els interferents purs. Aquesta condició no és la més habitual en els laboratoris, on la majoria de mostres analitzades són matrius complexes, de composició parcialment desconeguda, i en les quals sovint només interessa determinar un analit en concret. Amb aquests tipus de mostres s'ha de recórrer als models inversos, en els quals la concentració d'analit es modela en funció de la resposta obtinguda. Aquests models tenen l'avantatge que només cal conèixer la concentració de l'analit d'interès per construir el model de calibratge.

Es va derivar un mètode de càlcul dels LDD per a models inversos de calibratge multivariant i que pogués servir per un ventall més ampli de mostres reals (mediambientals, alimentàries,...). En un primer treball, l'estimador del LDD es calcula a partir dels intervals de confiança del model de calibratge multivariant. En una segona aproximació, l'estimador es basa en la teoria dels tests d'hipòtesi i utilitza la incertesa de les concentracions predites. Aquests continguts, juntament amb les aplicacions a dades reals, són els que conformen el capítol cinquè.

Finalment, a les conclusions es discuteixen els avantatges i les limitacions dels estimadors presentats i es donen una sèrie de pautes de com s'ha d'enfocar l'estudi de la seva millora en futurs treballs. Com a perspectiva de futur, es proposa l'aplicació dels coneixements adquirits al desenvolupament d'estimadors de càlcul del LDD en mètodes d'anàlisi que utilitzen el calibratge de segon ordre.
Limits of detection in multivariate analysis

International norms concerning the quality of analytical laboratories establish that an analytical method, before being used as a routine method, has to be validated. Validation is defined as the process of verifying that a method is fit for purpose, that is, suitable for its intended use. Among the important performance parameters in method validation, there is the limit of detection (LOD).

Analytical methods that use techniques capable of generating multivariate data are more and more frequent. It is therefore important to derive their associated performance parameters. In this Doctoral Thesis we have focused on the study of the LODs.

In the first chapter, the historical evolution of the concept of LOD is presented, together with the different approaches to calculate it in analytical methods using univariate calibration. The different factors affecting the calculation of the LOD are also described..

The different existing techniques of multivariate analysis, together with the various mathematical models used, have motivated the development of different approaches for calculating multivariate LODs. In the second chapter all the approaches developed so far are critically reviewed.

In chapter 3 an approach is presented to calculate the LOD to data obtained from a hyphenated technique, gas chromatography-mass spectrometry. The approach is based on the use of the calibration line of the scores of the first principal component (obtained by principal component analysis decomposition of the original response matrix) versus the concentrations of the calibration standards.

This approach is only applicable if interfering substances are not present and when the first principal component explains a very high percentage of the information in the original data. To overcome this limitation, a LOD estimator was developed to be applied to multivariate calibration using the direct model, in which the responses are modelled as a function of the concentrations. In these models, the calibration step can be carried out either from standards consistent on the pure analytes or standards consistent on mixtures of the different analytes. The LOD estimators derived for both cases, together with an application to real data, constitute the contents of chapter 4.

Calibration methods based on the direct model have a big disadvantage: the concentrations of all the analytes contributing to the response or, at least, the spectra of pure analytes and interfering substances, must be known. This condition is seldom met in analytical laboratories, where most of the samples analysed are complex and have composition partially unknown. Also, usually only one specific analyte wants to be determined. With this type of samples one has to resort to multivariate calibration using the inverse model, in which the concentration of the analyte is modelled as a function of the response measured. Inverse models have the advantage that only the concentration of the analyte of interest needs to be known in the calibration samples when building the calibration model.

An estimator was derived to calculate the LOD for multivariate calibration using the inverse model, applicable to a wider range of real samples (environmental, foodstuffs,...). In a first work, the LOD estimator is calculated from the confidence intervals of the multivariate calibration model. In a second approach, the estimator is based on the theory of hypothesis testing and uses the uncertainty of the predicted concentrations. These approaches, together with the applications to real data, are included in chapter 5.

Finally, in the conclusions, the advantages and limitations of the developed LOD estimators are discussed and a series of guidelines are given on how to improve the LOD estimators in future works. As prospect research, the development of LOD estimators is suggested for analytical methods that generate second-order data.

Background There is few epidemiological data of peripheral arterial disease (PAD) in our environment. The recommendation of screening with ankle brachial index (ABI) in asymptomatic individuals is controversial. Evidence is lacking about the effectiveness of risk reduction interventions in patients with asymptomatic peripheral arterial disease (PAD). Aims 1) To determine the prevalence of ankle-brachial index (ABI)<0.9 and symptomatic peripheral arterial disease (PAD), association with cardiovascular risk factors (CVRF), and impact of adding ABI measurement to coronary heart disease (CHD) risk screening 2) to develop and validate a pre-screening test to select candidates for ABI measurement in the Spanish population 50-79 years old, and to compare its predictive capacity to current Inter-Society Consensus (ISC) screening criteria. 3) to assess whether statin therapy was associated with a reduction in major cardiovascular events (MCE) and mortality in this population
Introducció Existeix poca informació epidemiològica de la malaltia arterial perifèrica (MAP) al nostre medi, la recomanació de cribratge amb índex turmell-braç (ITB) en individus asimptomàtics és objecte de controvèrsia i es desconeix l'efectivitat de les intervencions de reducció de risc amb estatines en pacients amb MAP asimptomàtica. Objectius Els objectius de la present tesi són: 1) Determinar la prevalença d'ITB <0,9 i de MAP asimptomàtica, la seva associació amb factors de risc cardiovascular (FRCV) en la població de 35-79 anys i estimar l'impacte d'afegir la mesura d'ITB a la predicció de risc cardiovascular 2) Desenvolupar i validar una funció de risc per seleccionar els millors candidats pel cribratge de MAP amb ITB en la població de 50-79 anys d'edat 3) Avaluar si la teràpia amb estatines s'associa a una reducció d'esdeveniments cardiovasculars (ECV) i de mortalitat en aquesta població

L`objectiu general de la tesi és el desenvolupament i anàlisi de sistemes formadors d`imatges multidimensionals amb detecció integrada. Les càmeres multidimensionals no sols enregistren la distribució espacial de la irradiància de la llum, com les càmeres convencionals, sino també d`altres paràmetres físics de la radiació com l`espectre, la polarització o la fase. L`ús d`aquestes càmeres no convencionals s`ha estès a diferents àmbits com la medicina, teledetecció, agricultura, biologia,... ja que aporten informació valuosa que no s`aconsegueix amb una càmera convencional. Mentre les càmeres multidimensionals estàndard utilitzen en general sensors bidimensionals, en aquesta tesi es proposen càmeres multidimensionals amb detecció integrada. Basats en la càmera d`un sol píxel, aquests sistemes utilitzen moduladors espacials de radiació per a aplicar tècniques d`il.luminació estructurada i realitzar el mostreig de l`objecte sense parts mòbils. Les càmeres d`un sol píxel presenten principalment tres avantatges. Poden treballar fàcilment en regions exòtiques de l`espectre, com IR, Raigs X, UV o THz. Són adients per a ambients de baixa il.luminació. I, finalment, són útils per a tècniques on sols es poden mesurar irradiàncies integrades com per exemple microscòpia Raman o confocal de fluorescència. Amés s`ha utilitzat la tècnica de compressive sensing per optimitzar el procés de multiplexat i la tècnica ghost imaging com una forma de multiplexar. Particularment, es presenten una càmera híper-espectral, una polarimètrica, una híper-espectral polarimètrica i dues hologràfiques. En resum, s`han dissenyat càmeres multidimensionals d`un sol píxel amb les prestacions de les càmeres multidimensionals estàndard i els avantatges de la càmera d`un sol píxel.
El objetivo general de la tesis es el desarrollo y análisis de sistemas formadores de imágenes multidimensionales con detección integrada. Les cámaras multidimensionales no sólo registran la distribución espacial de la irradiancia de la luz, como las cámaras convencionales, sino también de otros parámetros físicos de la radiación como el espectro, la polarización o la fase. El uso de estas cámaras no convencionales se ha extendido a diferentes ámbitos como la medicina, teledetección, agricultura, biología,... ya que aportan información valiosa que no se consigue con una cámara convencional. Mientras las cámaras multidimensionales estándar utilizan en general sensores bidimensionales, en esta tesis se proponen cámaras multidimensionales con detección integrada. Basados en la cámara de un sólo píxel, estos sistemas utilizan moduladores espaciales de radiación para aplicar técnicas de iluminación estructurada y realizar el muestreo del objeto sin partes móviles. Las cámaras de un sólo píxel presentan principalmente tres ventajas. Pueden trabajar fácilmente en regiones exóticas del espectro, como IR, Rayos X, UV o THz. Son adecuadas para ambientes de baja iluminación. Y, finalmente, son útiles para técnicas donde sólo se pueden medir irradiancias integradas tales como la microscopia Raman o confocal de fluorescencia. Además se ha utilizado la técnica de compressive sensing para optimizar el proceso de multiplexado y la técnica ghost imaging como una forma de multiplexado. Particularmente, se presentan una cámara híper-espectral, una polarimétrica, una híper-espectral polarimétrica y dos holográficas. En resumen, se han diseñado cámaras multidimensionales de un sólo píxel con las prestaciones de las cámaras multidimensionales estándar y las ventajas de la cámara de un sólo píxel.
The main goal of the thesis is the development and analysis of multidimensional imaging systems with a bucket detector. Multidimensional cameras not only record the spatial distribution of the light irradiance but also of other physical parameters of the light radiation such as the spectrum, polarization or phase. The application of these non-conventional cameras has spread out in different areas such as medicine, remote sensing, agriculture, or biology, due to the valuable information that they provide in contrast with conventional cameras. While, in general, standard multidimensional cameras use sensors arrays, the multidimensional cameras proposed in this thesis use only a bucket detector. They are based in the concept of single-pixel camera, which employ spatial light modulators to apply structured illumination techniques, sampling the object without any moving parts. Single-pixel cameras exhibit principally three advantages. They can work at exotic regions of spectrum such as IR, X ray, UV, or THz. They are suitable for low-level illumination scenarios. And, finally, they can be useful in imaging methods based on scaning techniques, such as Raman or confocal fluorescence microscopy. Moreover, compressive sensing technique is employed to optimize multiplexing process and a ghost imaging technique is applied as a way of multiplexing. Particularly, a hyper-spectral, a polarimetric, a hyper-spectral polarimetric and two holographic cameras are shown in this thesis. In conclusion, multidimensional single-pixel cameras are designed with the benefits of multidimensional standard cameras and the advantages of a single-pixel camera.

La detecció de bacteris patògens en medis aquosos és d’alta importància en diversos camps. Un diagnòstic ràpid de la qualitat de les aigües és fonamental per evitar exposar la població a patògens. Els mètodes de detecció tradicionals requereixen períodes d’incubació d’entre 18 a 96 hores i, per tant, fins que no se sàpiguen els resultats hi ha risc d’infecció. Els biosensors es caracteritzen per ser senzills d’utilitzar i per no requerir grans equips per realitzar-ne les mesures. A més, són fàcils d’integrar a sistemes de flux i els resultats es poden obtenir de manera instantània i serien idonis per assolir unes mesures a temps real. Per aquest motiu, en aquest treball es planteja l'ús de biosensors elèctrics basats en impedància no faradaica per assolir l’objectiu de detectar bacteris en medis aquosos. Aquest tipus de biosensors permeten la detecció directa sense la necessitat d’afegir cap reactiu addicional i la distinció entre bacteris vius i morts. Aquest treball de tesi parteix d'un treball previ en el què es proposava la detecció de bacteris mitjançant mesures de la capacitat de la solució (Cs) i s'atribuïa la diferenciació entre cèl·lules vives i mortes a la diferència de volums i propietats elèctriques dels diferents tipus de cèl·lula. En aquesta tesi es fa un replantejament d'aquests estudis i es proposa que la distinció entre cèl·lules vives i mortes recau en la diferència de la conductivitat del seu medi intern i que, com a conseqüència de la seva estructura, les cèl·lules vives poden actuar com a partícules conductores o aïllants en funció de la freqüència en què es mesurin. Partint d'aquestes hipòtesis es plantegen diferents objectius que comprenen des d'estudis mitjançant simulacions per elements finits (FEA), a mesures experimentals amb IDEs de diferents geometries, fins l'obtenció d'un nou dispositiu amb un sistema microfluídic integrat per automatitzar les mesures. Mitjançant estudis de simulacions FEA s'avalua l'afectació que suposa el posicionament del bacteri i la conductivitat del medi de mesura. També s'estudia la relació òptima entre la mida del bacteri i la dels elèctrodes interdigitats. Es realitzen mesures per la detecció d'E coli sobre IDEs de 1.5x1.5 µm i de S. cerevisiae sobre IDEs de 6x6 µm. En les mesures d'E. coli s'observa que aquestes responen seguint un patró espectral d'impedància que és únic i es diferencia de la resposta obtinguda per les mesures d'altres esdeveniments que també alteren la impedància. En canvi, pel cas dels llevats, s'observa que actuen com a partícules purament conductores i s'obté una relació lineal entre la cobertura de l'IDE per llevats i el senyal negatiu de Z. Finalment es realitza el disseny i fabricació d'una nova geometria d'IDE per detectar microorganismes sub-micromètrics. Per aquest nou xip es dissenya un encapsulat amb un sistema microfluídic integrat i un imant amb diferents posicions per facilitat la captació immunomagnètica de la mostra. S'optimitzen tots els paràmetres per realitzar les mesures mitjançant la utilització de tècniques com la microscòpia confocal i, finalment, es realitzen mesures directes i indirectes del bacteri i s'analitza la raó dels diferents resultats obtinguts amb les mesures.
Bacterial pathogens are important targets for detection and identification in medicine, food safety, public health, and security. A rapid diagnostic of water quality is fundamental to avoid population exposure to pathogens. Traditional bacterial detection methods need large incubation times (between 18 and 96 hours) during which time people are at risk. Biosensors are easy to use and no complex equipment are needed to use them. Moreover, they are easy to integrate with fluidic systems and the results can be achieved instantaneously. For this reason, this thesis considers the use of electrical biosensors based on non-faradaic impedance to achieve the objective of detecting bacteria in aqueous media. Such biosensors allow direct detection without adding any additional reagent and they permit the distinction between live and dead bacteria. This work is based on a previous work in which was proposed the detection of bacteria by measurements of the capacity of the solution (Cs). The differentiation between dead and living cells was attributed to the difference of volumes and electric properties of each type of cell. This thesis is a rethinking of these studies and it is proposed that in the difference in the conductivity of its internal medium lies the distinction between dead and living cells. Indeed, as a result of its structure, living cells can act as conductive or insulating particles depending on the measured frequency. Based on these assumptions the following studies are performed. Using FEA simulations, we can evaluate the effect of bacteria positioning and the conductivity of measurement medium. The optimum relation between bacteria and interdigitated electrodes size is studied as well. Moreover, measures to detect E. coli with 1.5x1.5 µm IDEs and S. cerevisiae with IDEs de 6x6 µm are performed. A differential impedance spectrum representation is used to study the unique fingerprint that arises when microorganisms attach to the surface of IDEs. For E. coli, that fingerprint shows the dual electrical behavior, insulating and conductive, at different frequency ranges. However, in the case of yeast, it is observed that it acts as purely conductive particle. The design and manufacture of a new geometry of IDE to detect sub-micrometer microorganisms is performed. This new chip is designed with a microfluidic channel and a magnet integrated in the encapsulation to perform immunomagnetic catchment. All settings are optimized using techniques such as confocal microscopy and, finally, direct and indirect measurements of bacteria are carried out and the reason for the different results obtained are analyzed.

Les tècniques d'hibridació in situ fluorescent aplicades sobre nuclis d'espermatozoides humans prèviament descondensats permeten la seva caracterització citogenètica i, en conseqüència, determinar el risc de transmissió d'una anomalia cromosòmica a la descendència.
Hem aplicat aquesta metodologia en espermatozoides procedents d'individus control, per tal de determinar la incidència basal d'anomalies en la població general, així com en individus que per les seves particularitats, sospitem que poden presentar una incidència d'anomalies cromosòmiques superior a la població control.
L'anàlisi dels resultats ha posat de manifest que els mecanismes que originen gàmetes amb aneuploïdies afecten preferentment a alguns cromosomes, concretament el cromosoma 21 i els cromosomes sexuals.
Els pares d'individus amb la síndrome de Down d'origen patern presenten un increment significatiu d'aneuploïdies pel cromosoma 21.
En individus portadors d'anomalies cromosòmiques estructurals, la proporció dels genotips resultants de cada tipus de segregació no s'ajusta a la proporció 1:1 esperada, suggerint l'existència de punts de control al llarg de la meiosi que eliminen selectivament cèl·lules germinals en funció del seu contingut cromosòmic. Per algunes reorganitzacions, el risc de transmissió d'una anomalia cromosòmica a la descendència es pot veure incrementat per la presència d'efectes intercromosòmics.
En individus amb la síndrome de Klinefelter, els nostres resultats confirmen la incapacitat de la línia cel·lular 47,XXY d'iniciar la meiosi. L'increment d'espermatozoides portadors d'anomalies numèriques pels cromosomes sexuals es podria explicar pel desenvolupament de la meiosi en un ambient testicular anormal, conduint a un increment de segregacions errònies de les cèl·lules diploides 46,XY presents al teixit testicular.
En individus amb cariotip 47,XYY, algunes cèl·lules amb aquesta dotació cromosòmica tenen la capacitat d'iniciar la meiosi. Les dades en aquests individus suggereixen l'existència d'un bloqueig de les cèl·lules aneuploides en l'estadi d'espermatòcit primari, secundari o en l'estadi d'espermàtide, donant lloc a una eliminació continuada de les cèl·lules anormals al llarg de l'espermatogènesi.
Les avantatges que presenten les tècniques d'hibridació in situ fluorescent per a l'estudi citogenètic de l'espermatozoide humà ha permès la seva incorporació com a eina de diagnòstic genètic en individus de risc. Tenint en compte que la majoria d'aquests individus presenten problemes de fertilitat, l'anàlisi del contingut cromosòmic dels espermatozoides permet determinar, per a cada cas en particular, el risc potencial de transmissió a la descendència. Aquesta informació pot ser utilitzada per establir el programa de reproducció assistida més adequat a les característiques de cada cas.
Fluorescent in situ hybridization methodology allows analyzing the chromosome content of spermatozoa. With the analysis of the gametes, it is possible to determine the real risk of transmission of a chromosome abnormality to the offspring.
We have used this methodology in the cytogenetic study of human spermatozoa obtained from two types of men; control men, in order to determine the basal incidence of chromosome anomalies in the normal population, and high risk men, that is, patients that for different reasons, we suspect the presence of a increased incidence of chromosome anomalies.
Our results underline that the biological mechanisms which are behind of the non-disjunction phenomenon affected much more some chromosomes than others.
The fathers of Down syndrome children of paternal origin showed a significant increased of 21 aneuploidies, suggesting that these patients had an increase risk of transmission of a chromosomal abnormality to the offspring.
In carriers of structural reorganizations, the proportion of the expected genotypes in each type of segregation differs of the 1:1 proportion. This result suggests the presence of meiotic checkpoint along meiosis eliminating selectively those cells with chromosome anomalies. In some types of reorganizations, the risk of transmission to the offspring could also be increased for the presence of interchromosomal effects.
In Klinefelter patients, our results underline the inability of the 47,XXY cell line to initiate the meiotic process. The abnormal sex chromosome constitution found in spermatozoa could be attributed to segregation errors in XY cells placed in a compromised testicular environment.
In 47,XYY patients, although some aneuploid cells are meiotically competent, it seems that there is a continuous elimination of chromosomal abnormal germ cells along spermatogenesis, parallel to an increase in the percentage of normal cells.
Altogether, the data underline the importance of incorporating the screening of aneuploidies in sperm in the genetic screening of affected patients, in order to determine the real risk of transmission of a numerical chromosome abnormality to the offspring.
Obviously, the only thing that is obtained after sperm FISH studies is information, but this information could be very useful to the affected couple, to help them and the medical team, to choose among different possibilities of assisted reproduction methodologies

En aquesta tesi doctoral hem desenvolupat un mètode per la detecció i quantificació múltiple dels microorganismes més comuns que causen infeccions bacterianes amb una velocitat de detecció sense precedents a baix cost i alta sensibilitat. A més a més, fent servir fluids humans reals directament evitant així, els pretractaments tediosos de les mostres. El disseny del sistema està basat en augments d'intensitat del senyal obtingut per espectroscòpia SERS. Això s'aconsegueix utilitzant nanopartícules plasmòniques codificades i funcionalitzades amb elements de reconeixement biològics. D'aquesta manera, quan una mostra conté el patogen a identificar interactua amb els elements de reconeixement units a les nanopartícules, induint la seva acumulació en la superfície del microorganisme. Aquesta agregació de partícules a la membrana dels bacteris produeix espais molt petits entre les partícules fent que el senyal Raman s'amplifiqui en diversos ordres de magnitud respecte a les partícules soltes. Permetent així, la identificació de múltiples microorganismes a la vegada. La quantificació d'aquests, s'aconsegueix passant la mostra a través d'un dispositiu de micro-fluids amb una finestra de recol•lecció on un làser interroga i classifica els agregats a temps real. A més a més, també hem investigat els avantatges de fer servir aptàmers en lloc d'anticossos com a elements de reconeixement biològic. Aquest nou sistema de detecció de patògens obre interessants perspectives per al diagnòstic ràpid i econòmic d'infeccions bacterianes.
En esta tesis doctoral hemos desarrollado un método para la detección y cuantificación múltiple de los microorganismos más comunes que causan infecciones bacterianas con una velocidad de detección sin precedentes a bajo coste y alta sensibilidad. Utilizando además, fluidos humanos reales directamente evitando así, pre-tratamientos tediosos de las muestras. El diseño del sistema está basado en aumentos de intensidad de la señal obtenida por espectroscopia SERS. Esto se logra utilizando nanopartículas plasmónicas codificadas y funcionalizadas con elementos de reconocimiento biológico. De esta manera, cuando una muestra que contiene el patógeno a identificar interactúa con los elementos de reconocimiento unidos a las nanopartículas, induce su acumulación en la superficie del microorganismo. Esta agregación de partículas en las membranas de las bacterias produce espaciados muy pequeños entre las partículas haciendo que la señal Raman se amplifique en varios órdenes de magnitud con respecto a las partículas sueltas. Permitiendo así la identificación de múltiples microorganismos a la vez. La cuantificación de los mismos, se logra pasando la muestra a través de un dispositivo de micro-fluidos con una ventana de recolección donde un láser interroga y clasifica los agregados en tiempo real. Además, también hemos investigado las ventajas de usar aptámeros frente a anticuerpos como elementos de reconocimiento biológico. Este nuevo sistema de detección de patógenos abre interesantes perspectivas para el diagnóstico rápido y barato de las infecciones bacterianas.
This doctoral thesis intended to develop and optimize a method for multiplex detection and quantification of the most common microorganisms causing bacterial infections. This detection approach envisions to directly use different real human fluids avoiding thus, tedious pre-treatments of the samples with an unprecedented speed, low cost, and sensitivity. The design of the system is based on variations in the SERS intensity. This is accomplished using encoded plasmonic nanoparticles functionalized with bio-recognition elements. Consequently, when a sample containing the biological target to be identified interacts with the recognition elements attached to the nanoparticle, will induce an accumulation of them at the surface of the targeted microorganism. This particle aggregation on the bacteria membranes renders a dense array of inter-particle gaps in which the Raman signal is amplified by several orders of magnitude relative to the dispersed particles, enabling a multiplexed deterministic identification of the microorganisms. Quantification is achieved by passing the sample through a microfluidic device with a collection window where a laser interrogates and classifies the bacteria–nanoparticle aggregates in real time. Additionally, a comparison between two of the most common bio-recognition elements (antibodies and aptamers) was performed. This new pathogen detection system opens exciting prospects for fast inexpensive diagnosis of bacterial infections.

La monitorització de la qualitat microbiana de l’aigua té com a objectiu protegir els consumidors de malalties causades pels patògens transmesos per ingestió, aspiració o contacte amb aigües contaminades. En les darreres dècades, la tecnologia dels biosensors s’ha postulat com una de les alternatives més prometedores per substituir els mètodes convencionals tediosos, voluminosos i que requereixen de llargs temps. No obstant això, la majoria de biosensors no tenen la capacitat de processar els grans volums d’aigua necessaris per a la regulació de la qualitat microbiana, que es tradueix en límits alts de detecció. En aquest sentit, el desenvolupament de dispositius capaços d’integrar la concentració de bacteris presents en grans volums d’aigua i la seva detecció esdevé un tema rellevant. Aquesta tesi presenta el desenvolupament d’un dispositiu capaç d’utilitzar membranes de microfiltració com a suport de tots dos processos, el de concentració i el de detecció. El dispositiu consta d’una plataforma de concentració modelable, que es pot modificar segons les necessitats de detecció del bacteri objectiu. En aquet treball, s’han seleccionat tres microorganismes diferents com a possibles escenaris de treball del prototip de concentració i detecció. Escherichia coli ha estat seleccionada per la seva àmplia utilització com a bacteri model de la contaminació fecal, Legionella pneumophila, per la seva importància per a la salut i Shynechocystissp. com a cianobacteri model per el seu impacte en la salut i al medi ambiental. Com és el cas de la majoria de bacteris, cal que Escherichia coli i Legionella pneumophila siguin etiquetats per detectar-los. Així, s’ha desenvolupat un immunoassaig sobre filtre que empra la membrana utilitzada per a la concentració, i també com a suport per a la immunodetecció. Tot i això, l’inconvenient més gran d’utilitzar membranes de microfiltració com a suport per a la immunodetecció és la unió inespecífica dels anticossos a la membrana, donant per tant, falsos positius. Així, s’han provat diferents materials de membrana, reactius de bloqueig de membrana i rentats d’anticossos per trobar la millor combinació per a la detecció ràpida de E. coli i Legionella. La immunodetecció es realitza mitjançant anticossos marcats enzimàticament i un substrat colorimètric o redox, demostrat que el immunoassaig sobre filtre es pot combinar tant a mesures d’absorbància com a de cronoamperomtría. L’assaig complet triga 2 h reduint significativament el temps necessari pels mètodes convencionals (2-10 dies) i obtenint límits de detecció per sota dels 10 CFU·mL-1, cosa que podria permetre assolir els límits establerts per les normes de regulació. El dispositiu desenvolupat també s’ha adaptat a la detecció de cianobacteris. Els cianobacteris contenen pigments capaços d’absorbir llum i emetre fluorescència de manera natural, actuant com a bioreceptors intrínsecs. Per tant, el dispositiu de concentració s’ha dotat d’elements òptics per a la detecció de cianobacteris sobre el filtre. S’ha implementat un díode emissor de llum (LED) per excitar la PhC i un detector que recull la seva emissió de fluorescència, a més d’integrar l’electrònica necessària per al seu control. El sistema desenvolupat és capaç de detectar concentracions de cianobacteris dins del nivell de vigilància establert per l’OMS en menys de 10 minuts fins i tot en mostres reals. A més, l’ús de components òptics miniaturitzats de baix cost ha permès obtenir un prototip portàtil i senzill adequat per a l’avaluació ràpida i in-situ de cianobacteris. El rendiment i la versatilitat mostrats per la plataforma dissenyada i provada en aquesta tesi, ens permet preveure aquesta nova tecnologia com una alternativa ràpida i rentable per a la supervisió de la qualitat de l’aigua microbiana.
La monitorización de la calidad del agua tiene como objetivo proteger a los consumidores de enfermedad causadas por patógenos transmitidos por ingestión, aspiración (transmisión por aire), o contacto con aguas contaminadas. En las últimas décadas, la tecnología de biosensores se ha postulado como una de las alternativas más prometedoras para sustituir los métodos convencionales tediosos, voluminosos y que requieres largos tiempos de ensayo. Sin embargo, la mayoría de los biosensores carecen de la capacidad para procesar los grandes volúmenes de agua requeridos por las regulaciones actuales establecidas para calidad microbiana del agua, lo que se traduce en altos límites de detección. En este sentido, el desarrollo de dispositivos capaces de integrar la concentración de bacterias presentes en grandes volúmenes de agua, y su detección se convierte en un tema de relevancia. Como es el caso de la mayoría de las bacterias, Escherichia coli y Legionella pneumophila requieren ser marcados para ser detectables. Por lo tanto, se ha desarrollado un inmunoensayo en el filtro, que emplea la membrana utilizada para la concentración, también como soporte para la inmunodetección. El mayor inconveniente del uso de membranas de microfiltración como soporte para la inmunodetección es la unión inespecífica de anticuerpos a la propia membrana, dando como resultado falsos positivos. Por lo tanto, se han probado diferentes materiales de membrana, reactivos de bloqueo de membrana y lavados de anticuerpos para encontrar la mejor combinación para la detección rápida de E. coli y Legionella. La inmunodetección se lleva a cabo utilizando anticuerpos marcados enzimáticamente con horseradish peroxidasa (HRP) y 3,3',5,5'-tetrametilbencidina (TMB) como sustrato. Por lo tanto, como TMB se usa ampliamente como sustrato colorimétrico o redox, se ha demostrado que el inmunoensayo desarrollado en el filtro se puede acoplar tanto a medidas de absorbancia como de cronoamperometría. El ensayo completo lleva 2 h, reduciendo significativamente el tiempo necesario para los métodos convencionales (2-10 días) y proporcionando un límite de detección inferior a 10 UFC·mL-1, lo que podría permitir alcanzar los límites establecidos por los estándares de regulación. El dispositivo desarrollado también se ha adaptado para la detección de cianobacterias. Las cianobacterias contienen pigmentos capaces de absorber la luz y emitir fluorescencia de forma natural, actuando como biorreceptores intrínsecos. Además, el pigmento fotosintético ficocianina (PhC) permite distinguir las cianobacterias de las algas eucariotas. Por lo tanto, el dispositivo de concentración se ha provisto de elementos ópticos necesarios para la detección de cianobacterias en el filtro. Se ha implementado un diodo emisor de luz (LED) para excitar la PhC y un detector que recolecta su emisión de fluorescencia, además de integrar la electrónica necesaria para su control. El sistema desarrollado puede detectar concentraciones de cianobacterias dentro del nivel de vigilancia establecido por la OMS (<500 células·mL-1) en menos de 10 minutos, incluso en muestras reales. Además, el uso de componentes ópticos miniaturizados de bajo coste ha permitido el diseño y desarrollo de un prototipo simple y portátil para la detección y cuantificación rápida e in-situ de cianobacterias en muestras de agua. El rendimiento y la versatilidad demostradas por la plataforma de detección microbiana diseñada y probada en esta tesis, nos permite pensar en esta nueva tecnología como una alternativa viable hacia un sistema de detección rápido y rentable para la monitorización de la calidad microbiana del agua.
Microbial water quality monitoring aims to protect consumers from diseases caused by pathogens transmitted by ingestion, aspiration (air transmission), or contact with contaminated waters. In the last decades, biosensor technology has been postulated as one of the most promising alternatives to substitute the tedious, bulky, and long-time requiring conventional methods. Nevertheless, most biosensors lack the ability to process large water volumes required for current microbial water quality regulations, which is translated into high detection limits. In this regard, the development of devices able to integrate the concentration of bacteria present in large water volumes, and their detection becomes an issue of relevance. This thesis presents the development of a device able to use microfiltration membranes as support for both processes, concentration, and detection. The device consists of a flexible concentration platform, which is modified according to the detection needs of the target bacteria. Herein, three different microorganisms have been selected as the work scenarios for the concentration/detection prototype. Escherichia coli has been selected for its extensive use as indicator of fecal pollution, Legionella pneumophila, for its health importance and Shynechocystis sp. as model cyanobacterium for their health and environmental impact. As is the case of most bacteria, Escherichia coli and Legionella pneumophila require labeling in order to make them detectable. Thus, an on-filter immunoassay has been developed, employing the membrane used for concentration, also as the support for the immunodetection. The biggest drawback of using microfiltration membranes as support for immunodetection is the nonspecific binding of antibodies to the membrane, consequently giving false positives. Thus, different membrane materials, membrane blocking reagents, and antibody washings have been tested to find the best combination for both E. coli and Legionella fast detection. The immunodetection is carried out using antibodies enzymatically labeled with horseradish peroxidase and 3,3',5,5'-Tetramethylbenzidine (TMB) as substrate. Hence, as TMB is widely used either as colorimetric or redox substrate, it has been demonstrated that the developed on-filter immunoassay can be coupled to both absorbance and chronoamperometric measurements. The whole assay takes 2 h reducing significantly the time needed by conventional methods (2-10 days) and providing a detection limit lower than 10 CFU·mL-1, which could permit achieving the limits established by regulation standards. The developed device has also been adapted to detection of cyanobacteria. Cyanobacteria contain pigments able to absorb light and emit fluorescence naturally, acting as intrinsic bioreceptors. Moreover, the photosynthetic pigment phycocyanin (PhC) allows to distinguish cyanobacteria from eukaryotic algae. Therefore, the concentration device has been provided with optical elements required for on-filter cyanobacteria detection. A light-emitting diode (LED) to excite PhC and a detector that collects its fluorescence emission have been implemented, in addition to integrating the electronics necessary for their control. The developed system is able to detect cyanobacteria concentrations within the vigilance level established by WHO (<500 cell·mL-1) in less than 10 min even in real samples. Moreover, the use of low cost miniaturized optical components has allowed the design and development of a portable and straightforward prototype suitable for fast and in-situ detection and quantification of cyanobacteria in water samples. The performance and versatility shown by the microbial detection platform designed and tested in this thesis allows us to envision this new technology as a viable alternative towards a fast and cost-effective detection system for microbial water quality monitoring.

Des del neolític fins a l'època actual, s'han modificat algunes varietats de plantes per tal d'aconseguir incrementar la producció de llavors i fer-les aptes per al cultiu. La dispersió i l'increment de la variabilitat genètica d'algunes espècies va permetre aïllar individus amb característiques concretes. Actualment a partir de la informació genètica disponible i gràcies als avenços en biologia molecular es possible millorar els cultius per tal d'incrementar el rendiment i la producció dels cultius.

L'objectiu principal d'aquest treball de tesi ha estat la millora genètica d'una població d'arròs i d'una de llevat mitjançant la tecnologia de la genètica reversa. Utilitzant la informació de gens d'interès i la seva funció s'han buscat individus dins d'una població que continguin mutacions que desactivin la funció de les proteïnes codificades per aquests gens. Per tal d'incrementar la variabilitat genètica de la població s'ha emprat mutagènesi química introduint mutacions aleatòries. Per tal de detectar les mutacions introduïdes en la població es va millorar el sistema de detecció de mutacions mitjançant un garbellat molecular emprant endonucleases presents en certs extractes crus de vegetals. Aquest sistema parteix de l'amplificació mitjançant una reacció en cadena de la polimerasa (PCR) de la regió o del gen d'individus que es volen rastrejar en busca de mutacions. Seguidament a l'amplificació de fragments s'incrementa la temperatura per tal de poder separar les cadenes de DNA i s'equilibra de nou permetent que es tornin a aparellar. Durant aquest procés i en cas d'existir una mutació es formarà un desaparellament de bases que provocarà una alteració en la topologia del DNA. Certs extractes crus de vegetals contenen endonucleases que detecten i tallen aquests desaparellaments essent detectats en un gel d'acrilamida mitjançant un escàner. En aquesta tesi es va testar l'ús d'una endonucleasa provinent de l'extracte cru de fonoll i la seva capacitat de detectar individus mutants dins d'un grup salvatge.

En el garbellat molecular de llevat (Saccharomyces carlsbergensis) es va buscar mutants pel gen Met10 per tal d'aconseguir desactivar la funció del gen responsable de passar els sulfits a sulfurs. Al desactivar aquest gen, l'organisme incrementava la producció de sulfits que és un conservant alimentari. Per tal d'estudiar la quantitat de mutagen i el temps d'exposició que eren necessaris per poder determinar la freqüència de mutacions es va generar una soca de llevat marcador (Saccharomyces cerevisiae) que portava insertat un gen de fluorescència. A partir del càlcul de la supervivència i de la pèrdua de fluorescència es podia determinar la citotoxicitat i la genotoxicitat de certs mutàgens a diferents temps d'exposició.

En el cas de l'arròs (Oryza sativa) , s'ha utilitzat un sistema nou d'incrementar la variabilitat genètica en una població a partir de la mutagènesi de calls embriogènics. D'aquesta forma s'obtenen noves varietats mutants amb plena capacitat de passar la mutació a les següents generacions evitant l'efecte mosaic i reduint el temps d'obtenció d'una nova varietat en comparació a la mutagènesi de llavors. Utilitzant aquesta nova tècnica pionera es va generar una població mutant d'arròs provinent de call i es va garbellar buscant mutacions en dos gens relacionats amb l'increment de producció de les llavors. En aquest cas s'ha treballat amb el gen ACS (1-aminocyclopropà-1 carboxilat sintasa) que intervé en la síntesi d'etilè, hormona responsable de la senescència i mort cel·lular programada. Al desactivar aquest gen, s'evita temporalment que la senescència de les fulles interrompi la síntesi i transport de sucres des de la fulla bandera fins a la llavor durant el procés final de la maduració del gra. Per altra banda s'ha garbellat la població d'arròs pel gen SGR que intervé en els processos de degradació de la clorofil·la durant els processos de senescència on la desactivació d'aquest gen evitaria la pèrdua estructural del fotosistema mantenint temporalment verda la planta.
"Generation and detection of mutations in commercial interest organisms"

TEXT:

Since the ancient ages to these days the human being had modified some vegetal varieties increasing the crop yield. The spread of seeds and the rise of genetic variability of cultivable species let human being the isolation of plants with improved characters. Nowadays we can use the genetic information and the advances in molecular biology to improve the crop's yield.

The main objective of that thesis was the genetic improvement of a rice crop population and a brewer yeast strain using the genetic reverse approach. Using the knowledge of protein function and genetic information of certain characters we have screened a mutant population searching for an individual which carries a dysfunction protein for a concrete gene. We used a chemical mutagenesis to introduce random mutations increasing the genetic variability. We improved a system to detect the mutations by molecular screening using endonucleases that some vegetal crude extracts contain. Our technique starts with fragment amplification from a gene of our mutated population using a polymerase chain reaction assay. Next step consist in increasing the temperature to separate the templates and decrease the temperature letting DNA reannealing and forming a hybrid with mutant and non mutant templates. Certain plant crude extracts contain endonucleases that recognize the loops formed in mistmatch templates and cut the DNA allowing the detection in a scanner after the samples run in an acrilamide gel electrophoresys. I tested fennel crude extract endonucleases to detect a single mutation in a pool of DNA.

In the second part of the thesis we screened a yeast mutant population searching for Met10 gene that codifies for a sulphite reductase. The lost of function of Met10 gene increases the sulphite production, a compound used in brewery as aroma and flavor preservative.
We also screened a rice population using a new system to increase the genetic variability performing a mutagenesis on embryonic callus. We screened for mutants in ACS gene (1-aminocyclopropane-1-carboxylate synthase) responsible of ethylene synthesis and in SGR gene (staygreen), related in the structural desestabilization of the photosystem. Both genes are related in senescence during the grain filling and the lost of their function retard the senescence allowing the plant to continue filling the grain and increasing the yield.

Aquesta tesi s'ha focalitzat en el desenvolupament de noves eines immunoquímiques per al diagnòstic de malalties infeccioses amb l'objectiu d'incrementar l'eficiència dels actuals mètodes de diagnòstic. Concretament, aquesta tesi s'ha centrat en el desenvolupament de tècniques immunoquímiques per a la detecció de Staphylococcus aureus i Pseudomones aeruginosa en mostres biològiques. L'estratègia ha consistit a seleccionar dianes específiques de cadascun dels microorganismes i, mitjançant el disseny racional d'haptens d'immunització, desenvolupar anticossos policlonals específics. Els anticossos han estat avaluats mitjançant assajos de tipus ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) i posteriorment s'han implementat en immunoassajos ELISA en microplaca o de micromatrius (microarrays) fluorescents per a l'anàlisi de mostres biològiques (bacteris en medi de cultiu) i mostres clíniques d'origen respiratori (esput, rentats broncoalveolars i broncoaspirats). Els immunoassajos obtinguts per ambdós bacteris són capaços de detectar les dianes seleccionades amb nivells de detecció útils per a la seva implementació en l'àmbit de diagnòstic, oferint una alternativa prometedora al diagnòstic de malalties causades per aquests bacteris. Com a resultat de la investigació realitzada, s'han generat dues patents (PCT/ES2014/070161 i P201530780), les quals es troben en fase de negociació amb empreses de l'àmbit del diagnòstic. A més s'ha publicat un article de revisió que descriu l'estat de la qüestió pel que fa al potencial de la nanobiotecnologia en el diagnòstic de microorganismes patogen, un article de recerca original, que ja ha estat publicat en la revista Analytica Chimica Acta i que descriu el treball realitzat pel que fa a la detecció immunoquímica de S. aureus, i un tercer article que es troba sota avaluació pels revisors i editors de la revista Analytical Chemistry i que reporta la recerca realitzada pel que fa al desenvolupament d'eines immunoquímiques per al diagnòstic de malalties causades per P. aeruginosa. Per aquest motiu, la tesi s'ha estructurat en format de compendi de publicacions. La tesi també inclou un annex fruit d'una estada predoctoral al grup del Prof. Kim Janda de The Scripps Research Institute (TSRI, CA, EEUU). L'objectiu de l'estada era l'avaluació com a eines terapèutiques dels anticossos produïts en aquesta tesi contra la P. aeruginosa. En aquest sentit, es pretenia investigar el potencial dels anticossos generats per neutralitzar els efectes citotòxics causats per factors de virulència d'aquest microorganisme sobre línies cel•ulars de macròfags. Tot i l'interès d'aquests estudis, aquest treball no es va poder concloure, i no es descarta reprendre'l més endavant.
This thesis has focused on the development of immunochemical new tools for the diagnosis of infectious diseases with the aim of increasing the efficiency of current diagnostic methods. Specifically, this work has focused on the development of immunochemical techniques for the detection of Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa in biological samples. The strategy consisted in selecting specific targets for each of the microorganisms and, specific polyclonal antibodies were developed through rational design of immunization haptens. The antibodies were evaluated by ELISA tests (enzyme-linked immunosorbent assay) and later implemented in microplate ELISA immunoassays and fluorescent microarrays for the analysis of biological samples (bacteria in culture medium) and clinical samples of respiratory origin (sputum and broncoalveolars lavages and broncoaspirats). The immunoassays obtained for both bacteria are capable of detecting the selected targets with detection levels useful for its implementation in the diagnosis field, offering a promising alternative for diagnosing diseases caused by these bacteria. As a result of the research carried out two patents have been generated (PCT/ES2014/070161 and P201530780), which are under negotiation with companies in the field of diagnosis. It has published a review article that describes the state of the art regarding the potential of nanobiotechnology in the diagnosis of pathogenic microorganisms, an original research paper, which was published in the Analytica Chimica Acta journal describing the work regarding the immunochemistry detection of S. aureus, and a third article that is under evaluation by the reviewers and editors of the Analytical Chemistry journal and reporting research conducted regarding the development of immunochemistry tools to diagnose diseases caused by P. aeruginosa.

La producció de mol·luscs bivalves va moure als anys 2001 i 2002 més de 13 milions d'euros només a Catalunya, corresponents a la comercialització de 5 mil tones de marisc per any; en tot l'Estat Espanyol la producció del 2001 fou de més 256 mil tones. La importància econòmica dels mol·luscs bivalves creix paral·lelament al seu consum arreu del món. No obstant, el caràcter filtrador i bioacumulador d'aquest mol·luscs ha comportat que el seu consum sovint s'hagi vist associat a malalties causades per biotoxines i patògens microbians. L'aplicació de normatives dirigides a controlar aquests factors de risc ha contribuït a la disminució dels problemes sanitaris causats per biotoxines i bacteris d'origen. fecal. Tanmateix, els paràmetres establerts no han estat d'utilitat en el cas dels membres del gènere Vibrio, els quals formen part de la microbiota marina, ni del virus humans, ja que els indicadors bacterians clàssics tenen un comportament molt diferent al d'ambdós grups. En el cas dels virus humans, el problema es veu agreujat per les dificultats tècniques que la seva detecció comporta. És per això que diversos autors han proposat els bacteriòfags de bacteris entèrics com a indicadors. D'altra banda, també s'ha proposat la utilització de virus humans, en concret dels adenovirus detectats mitjançant PCR, com a índex molecular de la contaminació vírica d'origen humà. Amb tot, fins al moment la comunitat científica no ha arribat a un consens ni pel que fa a la tria de l'indicador o indicadors més apropiats ni tampoc pel que fa a un mètode de detecció dels patògens vírics en bivalves.
Estudis anteriors a la present tesi han avaluat la contaminació vírica en mol·luscs bivalves i la seva relació amb els diferents microorganismes models proposats; no obstant, aquests estudis s'han dut a terme utilitzant una gran varietat de metodologies i centrant-se en zones de producció molt concretes. En el marc de la Unió Europea, mancava un estudi comparatiu de zones de producció situades en zones geogràficament molt diverses i per tant, molt diferents a tots nivells, però que han de complir certes normatives establertes per la Unió Europea.
En aquesta tesi, s'ha validat i estandarditzat un mètode de detecció molecular de virus humans en mol·luscs bivalves molt sensible i de fàcil aplicació. També hem desenvolupat una RT-PCR Multiplex per la detecció simultània d'adenovirus, enterovirus i virus de l'hepatitis A, de forma que es redueix el cost econòmic i temporal que la detecció molecular clàssica comporta.
D'altra banda, durant 18 mesos s'ha estudiat de forma simultània la distribució de virus humans en mol·luscs bivalves i de diferents microorganismes proposats com a indicadors en diferents àrees de producció d'Espanya, Grècia, Regne Unit i Suècia. Durant aquest estudi he aïllat dos dels virus de major importància en l'etiologia de malalties associades al consum de marisc, virus de l'hepatitis A i norovirus, en mol·luscs bivalves destinats al consum humà i procedents de zones de producció d'Espanya, Grècia i Regne Unit. Els adenovirus humans són els virus més prevalents en totes les àrees estudiades i presentaren una relació estadísticament significativa amb la resta de virus humans estudiats, fets que aconsellen la seva utilització com a índex molecular de contaminació vírica d'origen humà. Pel que fa als bacteriòfags de bacteris entèrics que també han estat proposats com a microorgaismes model, les anàlisis mostraren que els fags F-específics d'ARN són l'únic grup de fags que presenta una relació estadísticament significativa amb tots els virus humans, tot i això, la capacitat predicitiva dels fags F-ARN és més forta amb els norovirus i en zones amb nivells d'Escherichia coli més elevats, de fet, serien útils com a model de norovirus al Regne Unit.

17β-nandrolone (17βN) is illegally used in sport and in livestock as a growth promoter.17βN and some of their metabolites have been described as endogenous compounds in some animals, such as adult boars and entire male horses. The aim of this thesis was to identify markers of exogenous administration of 17βN in boars and horses. A method to quantify and identify metabolites of 17βN in the different metabolic fractions has been optimized and validated in boar and horse urine. The method has been applied to urine samples collected after administration of 17βN preparations and to urine samples from non-treated animals to identify endogenous compounds. The following metabolites were identified after the administration of 17βN: 17βN, NorA, NorE, NorEpia, BAB and ABB in boars and 17βN, 17αN, NorEpiA, ABA and ABB in horses. The endogenous compounds detected were: 17βN in boars and horses, and ABA and 17αN only in entire male horses. A chromatographic method by LC/MS/MS has been evaluated to quantify and 17βN sulfate in horse urine and it has been applied to analyze samples from non-treated and treated horses. Concentrations above 30 ng/ml of 17βN sulfate would be evidences of the exogenous administration of 17βN in entire male horses. Preliminary results indicate the capability of GC/C/IRMS analysis to differentiate the endogenous or exogenous origin of 17βN and their metabolites in boars and horses.
La 17β-nandrolona (17βN) s’usa il•legalment en l’esport i com a promotor del creixement en el bestiar. Tant la 17βN com alguns dels seus metabòlits s’han descrit com a compostos endògens en alguns animals, com els porcs adults i els cavalls mascles. L’objectiu de la tesi va ser identificar els marcadors de l’administració exògena de 17βN a porcs i cavalls. Es va optimitzar i validar un mètode basat en la CG/EM per quantificar i identificar els metabòlits de la 17βN en orina de porcs i cavalls en les diferents fraccions metabòliques i es va aplicar a l’anàlisis de mostres procedents d’estudis d’excreció de 17βN i de mostres procedents d’animals no tractats per identificar els compostos endògens. Els metabolits identificats després l’aministració de 17βN van ser: 17βN, NorA, NorE, NorEpiA, BAB i ABB en porcs i 17βN, 17αN, NorEpiA, ABA i ABB en cavalls. Els compostos endògens detectats van ser: 17βN per porcs i cavalls mascles i ABA i 17αN únicament pels cavalls. S’ha avaluat un mètode per CL/EM/EM per quantificar 17βN sulfat en orina de cavall que ha estat aplicat a l’anàlisi de mostres procedents de cavalls no tractats i tractats amb 17βN. Concentracions superiors a 30 ng/ml de 17βN sulfat en orina, seria indicació d’una administració exògena de 17βN. Resultats preliminars obtinguts pel mètode de GC/C/IRMS permeten indicar que mitjançant aquesta tècnica és possible diferenciar l’origen endogen o exogen de 17βN i els seus metabòlits en porcs i en cavalls.

Introducció La detecció precoç del càncer de mama (CM) s’ha demostrat com la millor estratègia per disminuir la seva mortalitat a llarg plaç i millorar-ne el pronòstic. Diferents estudis sobre l’efectivitat d’aquesta estratègia mostren una menor reducció de la mortalitat produint efectes adversos més freqüentment. Aquesta tesi es centra en l’avaluació dels determinants del CM dins el cribratge i els seus efectes adversos -els falsos positius (FP) i falsos negatius (FN). Objectius L’objectiu general és aprofundir en l’avaluació del cribratge poblacional del CM, concretament 1) quantificar el risc acumulat de detectar un càncer dins el cribratge durant 10 anys de participació i avaluar els seus factors associats; 2) quantificar el risc de tenir un càncer d’interval (CI) i avaluar els seus factors associats; 3) comparar diferents mètodes per estimar l’efecte d’un factor de risc en el risc de presentar un CM en les participants; 4) comparar les característiques biològiques dels CI amb les dels tumors detectats en les proves de cribratge. Mètodes En el primer objectiu, estudiem la taxa de detecció en el cribratge amb la cohort retrospectiva del projecte RAFP. Estimem la relació entre la taxa de detecció i les característiques del protocol de les mamografies i les de la dona amb mètodes de supervivència en temps discret. En el segon objectiu, estudiem la taxa de CI dins la cohort retrospectiva del projecte INCA. Estimem la relació entre la taxa de CI i de detecció amb els factors de risc segons les característiques del protocol i les de la dona amb un model de Cox amb riscos proporcionals i competitius específics per causa. En el tercer objectiu, comparem els models anteriors amb un model multi-estat basat en un procès de Markov. Per a comparar-los, utilitzem la simulació i l’apliquem a la població catalana del projecte INCA. En el quart objectiu, dissenyem un cas-control dels càncers detectats en el cribratge i els CI del projecte INCA. Els CI s’han classificat radiològicament (verdaders intervals, FN, tumors ocults i signes mínims). Utilitzem un model multinomial per estudiar les diferències entre ells i els detectats en el cribratge. Resultats 1) El risc acumulat de detectar en el cribratge durant 10 anys és d’entre 11,11 i 16,71 per cada 1.000 participants segons les variables del protocol. Usar doble lectura i dues projeccions és l’estratègia que detecta més. 2) Tenir un resultat FP previ és el principal factor de risc per als CI, especialment pels FN. Les característiques de les dones associades a CM són factors de risc independentment de la via diagnòstica. 3) Els models multi-estat i de Cox estimen correctament l’efecte del FP amb l’aparició del CM. Els models multi-estat permeten estimar les transicions de no càncer a estadi preclínic i de preclínic a clínic. 4) Les variables de protocol estan associades amb la detecció en el cribratge i no amb els CI. Per fenotips tenim dos grups els veritables intervals i signes mínims; i els FN i tumors ocults -semblants als detectats en el cribratge. Conclusions Un millor coneixement dels efectes adversos del cribratge de CM ha de permetre millorar-lo. Els factors de risc del CI són els mateixos que els dels detectats en el cribratge. Per subtipus, tenim una divisió entre veritables intervals i signes mínims; i FN i tumors ocults. Els models multi-estat permeten modelar la història natural del CM i incloure les participacions en el cribratge dins el model per avaluar millor l’efecte de les variables.
Introduction Early detection of breast cancer (BC) has been shown to be the best strategy to reduce long-term mortality and improve its prognosis. The effectiveness of this strategy in reducing mortality has been proven lower and its adverse effects more frequent than initially expected. This thesis focuses on the evaluation of determinants of BC detection in the screening and its adverse effects -false positives (FP) and false negatives (FN). Objectives This thesis aims to improve knowledge on the evaluation of population-based breast cancer screening programmes, specifically by 1) quantifying the accumulated risk of detecting cancer in the screening during 10 years of participation and evaluating its associated factors; 2) quantifying the risk of having interval cancer (IC) and evaluating its associated factors; 3) comparing different methods to estimate the effect of a risk factor on the risk of presenting a BC in the participants; 4) comparing the biological characteristics of IC with those of the tumours detected in the screening tests. Methods In the first objective, we studied the screening detection rate with the retrospective cohort of the RAFP project. We estimated the relationship between the detection rate and the characteristics of the mammography protocol and those of the women, with survival methods in discrete-time. In the second objective, we studied the IC rate with the retrospective cohort of the INCA project. We estimated the relationship between the rate of IC and BC detection with the risk factors according to the characteristics of the protocol and those of the women, using a Cox model with proportional and cause-specific competitive risks. In the third objective, we compared the previous models with a multi-state model based on a Markov process. We used the simulation and applied it to the Catalan population of the INCA project. In the fourth objective, we designed a case-control of the cancers detected in the screening and the IC of the INCA project. IC were classified radiologically (true intervals, FN, occult tumours and minimal signs). We used a multinomial model to study the differences between IC subtypes and BC detected in the screening. Results 1) The accumulated risk of detecting BC in the screening during 10 years was between 11.11 and 16.71 per 1,000 participants according to the variables of the protocol. The use of double reading and two projections was the strategy that detected more cases of BC. 2) Having a prior FP result was the main risk factor for IC, especially for FN. The women’s characteristics associated with BC were risk factors regardless of the detection mode. 3) The multi-state and Cox models correctly estimated the effect of the FP on the appearance of the BC. The multi-state models allowed estimating the transitions from no cancer to preclinical stage and from preclinical to clinical. 4) Protocol variables were associated with detection in screening and not with IC. For phenotypes, we have two groups: the true intervals and minimum signs; and FN and occult tumours - similar to those detected in screening. Conclusions Improved knowledge of the adverse effects of the BC screening could promote its prevention. IC risk factors were the same as those detected in screening. By subtype, we had a division between true intervals and minimal signs; and FN and occult tumours. The multi-state models allowed modelling of the natural history of the BC and including BC screening in the model to better evaluate the effect of the variables.

L’ús d’unitats canines de treball (UC) per detectar la presència de microorganismes és una especialitat recent dins l’àmbit de les unitats canines de detecció i de seguretat. Una de les principals eines per a l’ensinistrament d’un gos en aquesta especialitat és una font d’olor que provingui del microorganisme que es pretén detectar. Durant la realització d’aquesta tesi doctoral s’ha establert, seguint les pautes del mètode científic, un protocol estàndard de producció de mostres oloroses de fongs i treballant amb diferents microorganismes model. Les tècniques que s’han fet servir, basades en publicacions científiques i mètodes desenvolupats anteriorment, permeten obtenir una solució final que conté la major quantitat possible de components olorosos alhora que esdevé innòcua tant pel gos com per l’instructor o ensinistrador. Un cop definit el mètode d’obtenció de les mostres i aprofitant les característiques dels microorganismes models, es desenvolupa un programa de treball de camp per determinar si aquests fongs poden ser detectats per gossos degudament ensinistrats i quin és el seu llindar de detecció. Finalment, es determina la viabilitat de la implantació de les diferents UC de biodetecció en diferents àmbits del sector agrari per tal de contribuir a una producció agrícola més sostenible i ecològica.
The use of canine units to detect the presence of environmental microorganisms is a recent speciality within the field of security working dogs. One of the main tools to train a dog in this specialization is an odour sample from the target microorganism. During the realization of this Thesis a standard protocol for production of odorous samples of fungi has been established, following the guidelines of the scientific method. Techniques that have been used, based on scientific publications, allow to obtain a final solution containing the maximum amount of odorous components while is harmless for the dog and their handler. Once the method for obtaining the odorous samples has been defined, and taking advantage of the characteristics of microorganisms models, a practice working program has been developed to determine if these fungi can be detected by dogs properly trained and which is their detection threshold. Finally, the feasibility of implementing this Canine Units in the agricultural sector has been studied to contribute to a more sustainable and ecological primary production.

La conservació i protecció del medi ambient estan adquirint cada cop més importància. Un dels factors que influeixen més en la seva degradació és la contaminació. Aquesta tesi es centra en la contaminació del subsòl. com a conseqüència de fuites de productes contaminants provinents de tuberies i dipòsits soterrats a poca profunditat. D'igual forma és interessant la detecció de fuites d'aigua, doncs cada vegada més s'està convertint en un bé escàs que cal preservar.

Aquestes fuites poden ser detectades des de la superfície per mitjà de l'aplicació dels mètodes resistius, derivats dels de prospecció geoelèctrica. L'anàlisi de les corbes de resistivitat aparent obtingudes a la superfície del sòl i la visualització en plans verticals i horitzontals dels canvis de conductivitat elèctrica del subsòl són uns mètodes adients per poder-ne realitzar una monitorització.

La tesi es desenvolupa en tres vessants: estudi del problema directe, estudi de la instrumentació per realitzar mesures i estudi del problema invers amb la conseqüent obtenció d'imatges.
L'estudi del problema directe és el primer pas cap a la detecció de l'anomalia, ja que ens permet obtenir la distribució de potencials a la superfície del terreny tot i coneixent les resistivitats del terreny i de l'objecte que es vol detectar.
Una forma de modelar els objectes és suposar que presenten la forma esfèrica o cilíndrica. La fuita, que es pot associar a una anomalia extensa, ja que es va estenent en el terreny, la suposarem concèntrica amb la canonada o dipòsit. Resolem l'equació de Laplace en un medi homogeni en el que hi ha un elèctrode puntual de corrent i N+1 cilindres concèntrics o N+1 esferes concèntriques de diferents conductivitats. Aquest estudi permet dissenyar una sèrie d'algorismes que generen diferents configuracions electròdiques.
La particularització del problema directe a la configuració Schlumberger permet caracteritzar les anomalies per un moment bipolar normalitzat que respon a una fórmula de recurrència on es fa l'aproximació que es troba sotmesa a l'acció d'un camp elèctric uniforme. A partir de la resistivitat aparent corresponent a la configuració Schlumberger es pot discernir la grandària de la fuita i la seva profunditat.
S'ha de tenir present que quasevol error a les tensions mesurades a la superficie poden afectar la resistivitat aparent, i per tant a la correcta detecció de la fuita. Alguns d'aquests errors són ocasionats pel posicionament dels elèctrodes, el soroll tel·lúric (sobretot en corrent continu) i l'acoblament electromagnètic en mesures en alterna. Per reduir aquest acoblament electromagnètic, els cables injectors i detectors haurien d'estar molt allunyats entre si, la qual cosa no és possible en totes les configuracions electròdiques d'interès i sobretot en les mesures de camp. Per aquesta raó hem considerat la possibilitat d'injectar un senyal quadrat de 1 kHz i una amplitud de pic a pic entre 20 V i 100 V.
El sistema portàtil que hem contribuït a dissenyar, es basa en la injecció de senyals quadrats. La detecció es basa en un desmodulador síncron totalment diferencial. Es realitza un mostreig síncron en la part plana del senyal, de forma que es redueixen considerablement les interferències.
Els algorismes dissenyats per reconstruir en forma d'imatges els canvis de conductivitat del subsòl són d'un sol pas. El mal condicionament de la matriu de sensibilitat requereix aplicar tècniques de regularització per realitzar la seva inversió. S'han estudiat els algorismes de retroprojecció i Marquardt-Levenberg, els quals s'han aplicat a dades sintètiques i a dades experimentals de laboratori i de camp.
La conservación y la protección del medio ambiente están adquiriendo cada vez más importancia. Uno de los factores que más influyen en su degradación es la contaminación. Esta tesis se centra en la detección de la contaminación del subsuelo como consecuencia de fugas de productos contaminantes provenientes de tuberías y depósitos enterrados a poca profundidad. También resulta muy importante la detección de fugas de agua, pues es un bien escaso que es necesario preservar.
Estas fugas pueden ser detectadas desde la superficie por medio de la aplicación de los métodos resistivos. El análisis de las curvas de resistividad aparente y la visualización en planos verticales y horizontales de los cambios de conductividad eléctrica del subsuelo son unos métodos idóneos para poder realizar su monitorización.
La tesis se desarrolla en tres vertientes: estudio del problema directo, estudio de la instrumentación para poder realizar las medidas y estudio del problema inverso para la obtención de imágenes.
El modelo propuesto para la anomalía extensa ha consistido en solucionar la ecuación de Laplace en un medio homogéneo e isotrópico en el que se encuentra un electródo puntual de corriente y N+1 cilindros concéntricos o N+1 esferas concéntricas de diferentes conductividades. Este estudio permite diseñar una serie de algoritmos para generar diferentes configuraciones electródicas.
La particularización del problema directo a la configuración Schlumberger permite caracterizar la anomalía por un momento dipolar normalizado, que responde a una fórmula de recurrencia, donde se ha considerado que se encuentra sometida a la influencia de un campo eléctrico uniforme. El estudio de los puntos característicos de las curvas de resistividad aparente permite obtener la profundidad y el tamaño de los objetos enterrados.
Se ha contribuido a diseñar la instrumentación necesaria para realizar las medidas de campo de forma automática, la cual se basa en la inyección de una señal cuadrada de 1 kHz y una amplitud de pico a pico entre 20 V y 100 V. El muestreo síncrono de la parte plana de la señal reduce las interferencias por acoplamiento electromagnético entre el circuito inyector y el circuito detector, el cual realiza una demodulación síncrona totalmente diferencial de la señal detectada.
Los algoritmos diseñados para reconstruir en forma de imágenes los cambios de conductividad del subsuelo son de un sólo paso. El mal condicionamiento de la matriz de sensibilidad requiere el uso de técnicas de regularización para realizar su inversión. Se han estudiado los algoritmos de retroproyección y de Marquardt-Levenberg, los cuales se han aplicado a datos sintéticos y a datos experimentales de laboratorio y de campo.
Electrical resistivity surveying is a versatile prospection method aplicable to groundwater location, archeological evaluation and contaminant monitoring.
In this thesis we propose a methodology to detect leaks from buried pipes and underground storage tanks by means of resistive methods. The study consists on the analysis of the apparent resistivity curves and subsurface resistivity imaging. The main aspects are: resolution of the direct problem, design of the instrumentation needed to obtain experimental measurements and resolution of the inverse problem.
We have performed a theoretical analysis of the electromagnetic problem where extensive anomalies are characterized by N+1 concentric cylinders or N+1 concentric spheres of different conductivities. This analysis allows us to design several algorithms to generate synthetic data.
In order to obtain field measurements we have designed an instrumentation system. A portable personal computer controls current injection, electrode switching and voltage detection, which enables us to easily test different electrode arrays. The system injects 1 kHz, 20 V peak to peak square waveforms. Synchronously sampling the flat zone of square signals reduces electromagnetic coupling and electrode polarisation effects.
We have developed several single step algorithms to image vertical and horizontal cross sections of the subsoil. Because the corresponding sensivity matrices are ill posed, we have applied several regularization techniques. The reconstruction algorithms that we have applied have been: retroprojection and Marquardt- Levenberg.
First, the reconstruction algorithms have been applied to image synthetic data coming from an approximate analytical solution for a concentric spherical object embedded in a homogenous medium. This procedure has revealed as a powerful method to study the influence in the reconstructed image of the number of electrodes, number of pixels, depth of the anomaly, etc.
Experimental measurements involving spherical and cylindrical objects immersed in a water tank validate the algorithms. Field measurements have allowed us to detect a simulated conductive leak from an insulating tube when voltages measured before the leak are used as reference.

Aquesta tesi doctoral té com a objectiu principal establir les bases per a un sistema de detecció semiautomàtica de relacions conceptuals a partir de textos especialitzats. Per arribar a aquest objectiu, la tesi presenta una definició de relació conceptual en el marc d'un enfocament comunicatiu de la terminologia i, a partir d'aquesta definició, l'autora detecta i aplica diversos marcadors lingüístics verbals per aïllar fragments textuals que continguin unitats de coneixement especialitzat, vehiculades mitjançant termes i relacions conceptuals. D'aquesta manera es pretén recuperar fragments de coneixement especialitzat a partir dels nusos de coneixement i de les seves relacions en textos de l'àmbit del genoma humà.
Una de les aportacions principals d'aquesta tesi és l'aplicació d'una tipologia de relacions conceptuals validada empíricament a partir de textos especialitzats a la creació i alimentació d'una ontologia sobre el genoma humà. I orientat a complir l'objectiu general d'aquest treball, la detecció semiautomàtica de relacions conceptuals, l'autora proposa estratègies sintàctiques i semàntiques que permetin refinar al màxim aquests elements clau en l'organització de la informació especialitzada, combinant aquestes estratègies amb un detector i un extractor de terminologia.
The main goal of this Ph. dissertation is to establish the ground basis for a semiautomatic conceptual relations detector on the basis of specialised texts. In order to attain this goal, the Ph. dissertation includes a new definition of conceptual relations in a communicative approach to terminology. From this definition, the author detects and applies different linguistic verbal markers to isolate textual fragments containing specialised knowledge units expressed by terms and conceptual relations. The aim is to retrieve specialised knowledge fragments from knowledge nodes and the relations they establish among them in the human genome domain.
One of the main contributions of this work is the application of a typology of conceptual relations empirically validated on the basis of specialised texts on the construction and updating of an ontology about the human genome domain. As for the general goal, the semiautomatic detection of conceptual relations, the author proposes syntactic and semantic strategies for the maximum refinement of the detection of these key elements in the specialised information organisation, together with the use of a term detector and extractor.

Podeu consultar material addicional a http://repositori.upf.edu/handle/10230/6323

Els tres primers capítols es dediquen al desenvolupament i aplicació del mètode Viraden. En el primer es prova d'optimitzar el mètode basant-nos en la modificació del medi overlay, per addició d'ions multivalents i/o de tripsina-EDTA o per addició del compost iode-deoxiuridina (IDU) al cultiu cel·lular en creixement. L'addició d'IDU millora la recuperació d'enterovirus.
El mètode Viraden pot aplicar-se per a la detecció de clapes víriques damunt els filtres d'èsters de cel·lulosa emprant diferents tècniques moleculars, la hibridació amb sondes d'àcid nucleic i la immunodetecció. Ambdues tècniques permeten la detecció de les zones de lisi sobre el suport però hi ha una manca en la capacitat d'identificació que permeti una classificació ràpida dels diferents enterovirus.
L'adaptació del mètode Viraden a filtres de 90 mm de diàmetre permet una major aplicació del mètode per a diferents tipus de mostres ambientals.
Es desenvolupen diferents sistemes de clarificació i descontaminació basats en agents químics i en membranes filtrants. La descontaminació amb fenol combinada amb clarificació per filtració a través de filtres de baixa adsorció proteica (PVDF) de 0,65 µm de diàmetre de porus és un bon sistema per a la descontaminació de mostres d'efluent secundari quan s'aplica posteriorment l'enumeració de virus pel mètode Viraden. La filtració a través de filtres esterilitzants (0,22 µm) de baixa adsorció proteica (PVDF o PES) és un mètode vàlid per a l'obtenció de mostres descontaminades. Per a volums grans de mostres d'efluent secundari, riu i mar es recomana la clarificació per filtració a través de filtres de 0,65 µm PVDF.
Es valora la possibilitat d'aplicar el mètode Viraden per a la realització de test de desinfectants i antisèptics amb els virus adsorbits sobre un suport. Es compara l'acció de diferents desinfectants i antisèptics (clor, iode i glutaraldehid) sobre els virus adsorbits i en suspensió. Es detecta una diferència de 2 logaritmes entre els virus adsorbits i els virus en suspensió. Els virus adsorbits amb HR alta (>80%) persisteixen més que els virus en suspensió i aquests més que els virus adsorbits i mantinguts amb HR baixa (<50%).
Es descriu un nou mètode d'enumeració de virus cultivables consistent en la realització d'una doble capa. Sobre un cultiu confluent de cèl·lules es disposa una barreja composta per la suspensió viral a analitzar, una suspensió cel·lular (igual o diferent a la de la monocapa) i el medi overlay que conté agar. El mètode es compara amb altres mètodes d'enumeració de virus i en tots els casos apareix com el mètode que permet una major recuperació de virus, tant en suspensions de cultius purs de diferents enterovirus com en mostres ambientals. Quan s'utilitza la línia cel·lular CaCo-2 per a la preparació de la suspensió cel·lular s'obtenen majors recomptes de virus a partir de mostres d'aigua residual bruta i el tipus de virus diferents que s'identifiquen a partir d'aquest tipus de mostra és major.
Els virus cultivables sobre BGM en aigua residual bruta presenten increments en les densitats de virus durant els mesos de primavera. En aigua de mar els enterovirus correlacionen amb colifags somàtics (0,98). En el 76% de les mostres d'aigua de platja que compleixen amb els paràmetres microbiològics de qualitat bacteriològics inclosos a la Directiva 76/160/CEE es detecten enterovirus infecciosos en 10 litres.
A partir dels aïllaments d'enterovirus de mostres ambientals es procedeix a la seva identificació mitjançant tècniques de RT-PCR i RFLP i els resultats mostren que es detecten serotips d'enterovirus dels grups poliovirus, echovirus i coxsackievirus B.

La tesis doctoral resume generalizaciones posibles de la famosa imagen de Bloch y su correspondencia con los generadores del SU(d). En adicion a la obra establecida, propuestamos una nueva base aplicable a sistemas de n-qudit por uso en la imagen de Bloch. Applicamos la decomposicion de Bloch generalizada al problema de la detección de entrelazamiento multipartito en tres avenidas differentes: Una basa en la multiplicativitad de normas, una basa en la norma del tensor de la correlacion y una basa en bases anticommutativas. Adicionalmente, damos una introducion corta a la termodinámica cuántica. Buscamos unitarios que optimalmente créen correlaciones bajo restricciónes de energía. Vemos que la restricción a matrices circulantes simplifica el problema y encuentramos coneciones con la teoría de uni-estocásticidad y la teoría de mayorización.
The thesis summarizes possible generalizations of the well-known Bloch picture and its connections to the generators of the SU(d). In addition to the established work we propose a new basis applicable to n-qudit systems for use in the Bloch picture. We apply the generalized Bloch decomposition to the problem of multipartite entanglement detection in three different approaches: One based on multiplicative norms, one on correlation tensor norms and one on anti-commuting bases. Additionally, we give a brief introduction to quantum thermodynamics. We look for unitaries that create correlations optimally under energy restrictions. We will see that restricting to circulant matrices simplifies this problem and find connection to the theory of unistochasticity as well as majorization theory.

Durant molts anys la citogenètica ha estat l'únic mètode disponible per a analitzar els canvis genètics en els tumors. Malgrat això, els estudis cariotípics estan sovint obstaculitzats per problemes tècnics i metodològics. L'any 1992 es va descriure una nova estratègia, que es coneix com hibridació genòmica comparada (CGH), i que identifica en un sol experiment aquelles regions que s'hagin amplificat (indicadores d'oncogens), així com regions delecionades (indicadores de gens supressors de tumors). En aquesta tesi s'han estudiat 37 mostres de tumors de la família Ewing (ET), vuit xenografts de tumors pancreàtics i set metàstasis de tumors pancreàtics originades en els ratolins. En totes les mostres s'ha aplicat la CGH. En els ET s'han detectat guanys recurrents del braç llarg del cromosoma 1 (mínima regió comuna 1q21-q22), i guanys dels cromosomes 8 i 12, així com guany de 7q i 6p2,1-pter i pèrdua de 16q. Aquestes regions podrien contenir gens importants en el desenvolupament i/o progressió dels ET. Mitjançant Southern blot s'ha detectat l'amplificació de dos gens, FLG i SPRR 3, localitzats a 1q21. A més, mitjançant una anàlisi estadística s'ha observat que els guanys de 6p estaven associats a un pitjor pronòstic. També s'ha desenvolupat una nova estratègia, la CGH amb mescles de DNAs de diferents mostres del mateix tipus tumoral. Aquesta tècnica permet detectar en un únic experiment les alteracions presents a la majoria de les mostres. En el present estudi s'ha demostrat l'eficàcia d'aquest mètode amb nombroses mostres (14-28) de sis tipus tumorals diferents, que prèviament s'havien estudiat individualment. En els tumors pancreàtics s'han detectat guanys en els cromosomes 8 (8q24),15 (15q25-q26),16, 20q i 19q, i pèrdues en els cromosomes 18 (18q21), 6 (6q21 i 6q24-qter), 13 (13q21) i 10 (10q 14-pter), en ordre decreixent de freqüència. Els estudis de pèrdues al·lèliques a 10p14-pter no han permès una delimitació més exacta de la regió afectada, ja que tots els casos amb pèrdua per CGH han mostrat pèrdues al·lèliques per a tots els loci informatius. Les regions cromosòmiques 8q24 i 15q25-qter s'han estudiat amb més detall per hibridació in situ fluorescent i Southern blot. L'estudi dels oncogens MYC a 8q24 i FES i IGF1R a 15q25-qter ha mostrat, en general, un baix nivell d'amplificació. Podria ésser que solament unes poques còpies extra d'aquests gens fossin suficients per a tenir efectes en la tumorogènesi pancreàtica o bé que fossin altres gens localitzats en aquestes regions els que realment estarien amplificats i els quals jugarien un paper important en la carcinogènesi pancreàtica. D'altra banda, s'ha observat una forta relació clonal entre les metàstasis estudiades i els tumors originaris implantats en els ratolins. Totes les metàstasis tenien les mateixes alteracions que els implants i, a més, noves alteracions que podrien contenir gens relacionats amb la progressió metastàtica del carcinoma de pàncreas. La majoria d'aquestes alteracions addicionals ja estaven presents en els subclons de l'implant, però no en proporció suficient com per a ser detectades per CGH.

L’objectiu d’aquesta tesi és la detecció automàtica de començaments abruptes de tempestes magnètiques (Sudden Commencements, SC). Per assolir aquest objectiu primerament hem situat el fenomen d’estudi, els SCs, dintre el marc general del geomagnetisme. Els SCs són un fenomen que es caracteritza per un augment sobtat del camp geomagnètic. Presenta unes característiques clares com són un temps d’inici ben definit, la simultaneïtat a tot el planeta i una font ben establerta com és l’augment abrupte de la pressió del vent solar. Però també presenta una morfologia complexa depenent on està situat l’observatori en qüestió, les diferències morfològiques depenen de la latitud i l’hora local dels observatoris. Hem fet un esforç per entendre la història de l’estudi dels SCs, per veure les seves dificultats i l'evolució tant de la nomenclatura com de la seva definició. Actualment la morfologia dels SCs està ben explicada a través del model físic d’Araki [Araki, 1994]. Hem estudiat a fons un cas particular, des de l’increment de la pressió del vent solar fins als registres dels observatoris terrestres. Així, hem pogut veure les diferències entre l’aspecte dels SCs observats per diferents satèl•lits i a terra, on presenta una morfologia molt més complexa per l’acció dels corrents ionosfèrics i els corrents existents a la magnetosfera. Amb aquest cas particular hem vist la complexitat del fenomen i també hem mostrat la validesa del model teòric. Pel que fa a la detecció dels SCs hem explicat l’estat actual del procés d’elaboració de les llistes d’esdeveniments i les seves dificultats que fan necessari la cerca d’un mètode de detecció automàtic. Per abordar aquest repte hem optat per treballar en xarxes neuronals per la seva capacitat d’aprendre a partir de casos. A efecte de valorar la idoneïtat de les xarxes neuronals per resoldre problemes en el camp del geomagnetisme, les hem aplicat per un problema concret: obtenir índexs d’activitat magnètica locals a partir d’índexs globals. Obtenint, per aquest cas, resultats satisfactoris especialment en situacions d’activitat magnètica moderada o alta. Com a resultat fonamental d’aquesta tesi, presentem un mètode basat en les xarxes neuronals capaç de detectar els SCs de forma automàtica, ràpida, sistemàtica i essent coherent amb el mètode manual. Aquest nou mètode pot treballar tant amb dades de molts observatoris, però també amb pocs observatoris treballa satisfactòriament. Si treballem amb els observatoris de baixa latitud, on la forma dels SCs normalment s’assembla més a una funció esglaó, podem assegurar que la llista produïda amb la xarxa és totalment coherent amb les llistes tradicionals.
El objetivo de esta tesis es la detección automática de comienzos abruptos de tormentas magnéticas (Sudden Commencements, SC). Para alcanzar este objetivo, en primer lugar, hemos situado el fenómeno de estudio, los SCs, dentro del marco general del geomagnetismo. Los SCs son un fenómeno que se caracteriza por un aumento repentino del campo geomagnético. Presenta unas características claras como son un tiempo de inicio bien definido, simultaneidad en todo el planeta y una fuente bien conocida como es el aumento abrupto de la presión del viento solar. Pero también presenta una morfología compleja dependiendo de donde está situado el observatorio en cuestión, las diferencias morfológicas dependen de la latitud y la hora local de los observatorios. Hemos hecho un esfuerzo para entender la historia del estudio de los SCs, para ver sus dificultades y la evolución tanto de su nomenclatura como de su definición. Actualmente, la morfología de los SCs está bien explicada a través del modelo físico de Araki [Araki, 1994]. Hemos estudiado a fondo un caso particular, desde el incremento de la presión del viento solar hasta los registros de los observatorios terrestres. Así, hemos podido ver las diferencias entre el aspecto de los SCs observados por diferentes satélites y en tierra, donde presenta una morfología mucho más compleja por la acción de las corrientes ionosféricas y las corrientes existentes en la magnetosfera. Con este caso particular hemos visto la complejidad del fenómeno y también hemos mostrado la validez del modelo teórico. Respecto a la detección de los SCs, hemos explicado el estado actual del proceso de elaboración de las listas de sucesos y sus dificultades que hacen necesario la búsqueda de un método automático. Para abordar este reto hemos optado por trabajar con redes neuronales por su capacidad de aprender a partir de casos. A efectos de valorar la idoneidad de las redes neuronales para resolver problemas en el campo del geomagnetismo, las hemos aplicado para un problema concreto: obtener índices de actividad magnética locales a partir de índices globales. Obteniendo, para este caso, resultados satisfactorios especialmente en situaciones de actividad magnética moderada o alta. Como resultado fundamental de esta tesis, presentamos un método basado en redes neuronales capaz de detectar los SCs de forma automática, rápida, sistemática y siendo coherente con el método manual. Este nuevo método puede trabajar con datos de muchos observatorios, pero también con pocos observatorios trabaja satisfactoriamente. Si trabajamos con los observatorios de baja latitud, donde la forma de los SCs normalmente se parece más a una función escalón, podemos asegurar que la lista producida con la red neuronal es totalmente coherente con las listas tradicionales.
The aim of this thesis is the automatic detection of sudden commencements of magnetic storms (SC). To achieve this goal we first located the phenomenon of study, SC, within the general framework of geomagnetism. The SC is a phenomenon characterized by a sudden increase of the geomagnetic field. Its characteristics are a clear and well-defined onset time, simultaneity across the globe and a well-established source such as the sudden increase of solar wind pressure. But it also presents a complex morphology depending on where the specific observatory is located; the morphological differences depend on the local time and latitude of the observatories. We have made an effort to understand the history of the study of SCs to see their difficulties and therefore the evolution of the nomenclature and its definition. Currently, the morphology of the SCs is well explained through the physical model of Araki [Araki, 1994]. We have studied deeply a particular case, from the increase pressure of the solar wind to the observations on the Earth. Thus, we could see the differences between the appearance of SCs observed by various satellites and on the Earth, where SC presents a much more complex morphology by the action of ionospheric currents and currents existing in the magnetosphere. In this particular case we have seen the complexity of the phenomenon and have shown the validity of the theoretical model. Regarding the detection of SCs we have explained the current state of the process of drawing up lists of events and its difficulties that make necessary to search for an automatic detection method. To deal with this challenge we have chosen to work with neural networks for its ability to learn from cases. For the purposes of assessing the suitability of neural networks to solve problems in the field of geomagnetism, we have applied to a specific problem: get local magnetic activity indices from global indices. We have obtained for this case satisfactory result, especially in cases of moderate or high magnetic activity. As a fundamental result of this thesis, we present a method based on neural networks able to detect SCs automatically, quickly, systematically and consistent with the manual method. This new method can both work with data from many observatories, but also works successfully with few observatories. If we work with low-latitude observatories, where the shape of the SCs usually is more like a step function, we can ensure that the list produced by the network is fully consistent with the traditional lists.

La teoria de valors extrems (EVT) és l’única disciplina estadística que desenvolupa tècniques i models per descriure el comportament inusual en comptes de l’habitual, l’objectiu principal de la qual és l’estimació de quantils corresponents a successos molt extrems. En moltes àrees d’aplicació un requisit típic és estimar el valor en risc a un cert nivell (VaR), prou alt per a que la possibilitat de superació d’aquest sigui menor a una quantitat donada. La teoria probabilista associada a l’EVT es troba ben establerta, gràcies als resultats de Fisher i Tippet (1923), Balkema i de Haan (1974) i Pickands (1975). Dos enfocs principals van ser desenvolupats: el mètode per blocs de màxims i el mètode d’excessos sobre un llindar, l’aplicació dels quals presenta dificultats a l’hora d’aplicar eines estadístiques, Diebold et al. (1998). La determinació del llindar a partir del qual la distribució límit pot utilitzar-se i del comportament d’aquesta són els problemes principals a tractar. Per distingir les dades generals de les que són objecte d’estudi, es farà servir el concepte de cua, el qual fa referència a aquells valors que es troben per sobre d’un valor suficientment alt. Per als excessos sobre un llindar, la distribució asimptòtica que caracteritza el comportament de la cua és la Pareto Generalitzada (GPD); el seu paràmetre de forma, anomenat índex del valor extrem, permet classificar les cues en pesades, exponencials i lleugeres. L’aplicació del model GPD es pot trobar extensament detallada a McNeil et al. (2005) o Embrechts et al. (1997), però es troben limitacions, per exemple, quan no hi ha moments suficients o la subjectivitat que sorgeix quan s’utilitzen mètodes gràfics. L’objectiu d’aquesta tesi és presentar noves eines per a l’EVT, que serveixen per a la selecció de llindar i l’estimació de l’índex del valor extrem i solucionen alguns dels problemes existents. En el Capítol 1 es fa un repàs de la teoria estadística per a valors extrems. Es recorden els mètodes gràfics més utilitzats, el mean excess plot i el Hill-plot, i els mètodes d’estimació disponibles per a la GPD, finalment es presenten un nou mètode gràfic anomenat CV-plot, Castillo et al. (2014), i un enfoc aparegut recentment per a cues pesades i exponencials, Castillo et al. (2013). En el Capítol 2 s’utilitza el fet que el coeficient de variació residual caracteritza distribucions, Gupta i Kirmani (2000), per trobar el CV-plot teòric per a algunes distribucions i aplicar la teoria asimptòtica al cas de la GPD, sempre que hi hagi existència de moments d’ordre quatre. Gràcies a una transformació, presentada en el Capítol 3, el CV-plot es podrà aplicar en qualsevol situació. En el Capítol 4 es presenten uns estadístics que permeten estimar l’índex del valor extrem, contrastar la hipòtesi de GPD i s’utilitzen en un algoritme automàtic de selecció de llindars. Aquest tercer punt suposa un gran avenç per a l’aplicació del mètode Peak over Threshold, el qual requereix de l’estimació del llindar, a partir d’un mètode gràfic, i l’estimació de l’índex del valor extrem, mitjançant màxima versemblança, Coles (2001), ja que desapareix la subjectivitat de l’investigador quan s’estima el llindar. El Capítol 5 es troba dedicat a l’estudi de 16 conjunts de dades en sistemes informàtics encastats. El CV-plot i els estadístics Tm han estat utilitzats, obtenint bons resultats per a la majoria dels casos. En el Capítol 6 es tornen a aplicar les noves eines a les dades daneses sobre assegurances de focs, McNeil (1997), i les dades financeres analitzades a Gomes i Pestana (2007). Per finalitzar, en el Capítol 7 es presenten les conclusions d’aquest treball i s’exposen les noves línies de recerca que es poden seguir.
Extreme value theory (EVT) is the only statistical discipline that develops techniques and models to describe the unusual behavior instead of the usual one, the main objective of which is the quantile estimation corresponding to very extreme events. In many areas of application, a typical requirement is to estimate the value at risk (VaR), high enough to overcome the possibility that this is less than a given amount. The probability theory associated to the EVT is well-established thanks to the results of Fisher and Tippet (1923), Balkema and de Haan (1974), and Pickands (1975). Two main approaches were developed; the block maxima method and the method of the excesses over a threshold, the application of which presents difficulties in applying statistical tools, Diebold et al. (1998). The determination of the threshold from which the limit distribution can be used and its behavior are the main problems to deal with. To distinguish the general data from those which are under study, we will use the concept of tail, which refers to values that are above a sufficiently high value. For excesses over a threshold the distribution that characterizes the asymptotic behavior of the tail is the Generalized Pareto (GPD), its shape parameter, called extreme value index, classifies tails in heavy, exponential, and light. The application of the GPD model is extensively detailed in McNeil et al. (2005) and Embrechts et al. (1997), but there are limitations, for example, when there are no finite moments or the subjectivity that arises when graphical methods are used. The aim of this thesis is to present new tools for EVT, which can be used for the threshold selection and the extreme value index estimation and they solve some existing problems. Chapter 1 is a review of statistical theory for extreme values. The most used graphical methods are remembered, the mean excess plot and the Hill-plot, and the estimation methods available for GPD too. Finally, a new graphical method called CV plot, Castillo et al. (2014), and a recently appeared approach to heavy and exponential tails, Castillo et al. (2013), are presented. In Chapter 2 the fact that the coefficient of variation characterizes residual distributions, Gupta and Kirman (2000), is used to find the theoretical CV plot for some distributions and to apply the asymptotic theory to the case of GPD, provided by the existence of four finite moments. Thanks to a transformation, presented in Chapter 3, the CV-plot can be applied in any situation. Chapter 4 presents statistics that allow us to estimate the extreme value index, to contrast the hypothesis of GPD and they are used in an automated selection thresholds algorithm. This third point is a major breakthrough for the application of the method Peak over Threshold, which requires estimating the threshold from a graphical method and estimating the extreme value index through the maximum likelihood, Coles (2001), since researcher's subjectivity disappears when the threshold is estimated. Chapter 5 is dedicated to the study of 16 data sets in embedded systems. The CV plot and statistical Tm have been used, obtaining good results in most cases. In Chapter 6, we will again apply new tools to data on Danish fire insurance, McNeil (1997), and financial data analyzed in Gomes and Pestana (2007). Finally, Chapter 7 presents the conclusions of this work and the new lines of research.

El mètode de detecció de simetria local de reflexió que es presenta, pretén ser una aportació més a la recerca en visió per computador i la robòtica. Com és sabut haches camps d'aplicació impliquen considerar el temps de processament com un paràmetre bàsic. Així doncs, en aquesta tesi no ens conformem en obtenir un algorisme eficient de detecció de simetria si no que es planteja millorar el temps de processame nt a partir de l'obtenció de metodologies i algorismes que tinguin la qualitat de permetre una fácil implantació del processament en paral· lel així com de la implementació de processadors específics.
El mètode de detecció de simetria es basa en les contribucions a la simetria de les parelles de segments rectilinis de la imatge. Aquesta aproximació permet una reducció considerable de la complexitat, de la mateixa manera que altres autors utilitzen reduccions basades en diferents agrupacions de punts de contorn, com ara segments d'arcs, b-splines etc. El mètode, així concebut, serà aplicable en imatges on les línies rectes siguin predominats com és el cas de construccions artificials i entorns estructurats.
Tot i que l'anterior restricció és important, és adequada per al tipus d'aplicacions que hem exposat anteriorment i ens permet obtenir un mètode de detecció contributiu, a partir de l'acumulació de contribucions locals a la simetria de les parelles de segments rectilinis de la imatge. Es tracta doncs d'un mètode basat en un anàlisi local que mostra els avantatges d'aquesta aproximació mentre que pel fet de tractar-se d'un mètode contributiu millora els dos principals inconvenients de l'aproximació local, és a dir, la sensibilitat al soroll i la inestabilitat, la qual cosa representa una aportació a la superació del dilema "anàlisi local versus anàlisi global".
El mètode es composa de quatre etapes:
- Obtenció de la llista de segments rectilinis de la imatge
- Obtenció dels segments de contribució a la simetria
- Càlcul del mapa d'acumulació dels segments de contribució
- Extracció d'eixos locals de simetria
Una característica que distingeix el mètode és que proporciona l'abast de la simetria, és a dir, la llargada dels eixos de simetria, precisant-ne els punts inicial i final.
Per altra banda la característica contributiva del mètode proposat, ha permès detectar els eixos de simetria local amb una ponderació associada segons la seva importància.
D'aquesta forma s'evita el processat d'alt nivell posterior per tal de determinar els eixos més significatius, necessari en la majoria de mètodes basat en l'aproximació local.
Respecta la millora del temps de processat i donada la complexitat i extensió del problema de la detecció de simetria, s'ha fet un primer esforç en una de les etapes del mètode de més cost de computació. Concretament s'ha accelerat un procés que forma part del càlcul del mapa d'acumulació esmentat anteriorment, consistent en l'obtenció dels píxels que aproximen, en el pla discret, un segment rectilini especificat per els seus punts inicial i finals. Aquesta millora s'ha obtingut mitjançant un algorisme paral· lel que presenta com avantatges més rellevants: la simplicitat, eficiència i que permet un directa implementació d'un processador dedicat.
Per l'altra banda, amb el mateix objectiu de millorar el temps de processament i en base a l'algorisme anterior, s'ha dissenyat un processador paral· lel dedicat que té la capacitat d'obtenir i emmagatzemar simultàniament, en una matriu de registres, el conjunt de píxels que aproximen, en el pla discret, un segment rectilini caracteritzat per els seus punts inicial i final. Una característica molt remarcable del processador és que obté i registra els píxels anteriors en un únic període de rellotge.
Finalment per tal de conèixer el paràmetres referents a la seva viabilitat i prestacions, s'ha obtingut, mitjançant la simulació, una versió reduïda amb tecnologia d'alta escala d'integració VLSI en un únic circuit. El disseny obtingut ha mostrat la capacitat de processar17,2 Mega Segments/seg, en el pitjor del casos, mentre que en les condicions més favorables es capaç de processar 57,3 Mega segments/segon.
The method of reflection local symmetry detection presented aims to be a new approach to the research in vision computer and robotics. As we know them, these fields of application imply to consider the processing time as a basic parameter. In this way, in this thesis we shall obtain an efficient algorithm for symmetry detection and, moreover, we will try to improve the processing time with methodologies and algorithms that will be able to embed easily in parallel architectures and the implementation of specific processors.
The symmetry detection method is based in symmetry contributions from the straight segments in the image. This approximation permits a considerable reduction in the complexity in the same way that other authors use reductions based in different grouping of contour points, such as arcs, b-splines, etc. The method conceived like this will be applicable in images where straight lines are predominant like in the case of artificial buildings and structured environments.
Although the above restriction is important, it is suitable for all kinds of applications that we have exposed previously and it allows us to obtain a contributive detection method from the accumulation of local contribution of symmetry in pairs of straight segments in the image. Thus, it is a method based in the local analysis that shows the advantages of this approach while it improves the two main disadvantages of local approximation because it is a contributive method. These drawbacks are the sensibility to noise and instability which represent a novel approach to the overcoming of the "local analysis versus global analysis" dilemma.
Four steps compose the method:
- To obtain the straight segments list in the image
- To obtain the symmetry contribution segments
- To calculate an accumulation map of contribution segments
- To extract the local symmetry axes.
A distinctive feature is that the method yields the symmetry range, that is, the length of symmetry axes, with precise position of initial and final points.
On the other hand, the contributive feature of the proposed method has allowed us to detect the local symmetry axes with an associated weight to their importance. That avoids the posterior high level processing in order to determine the more significative axes needed in most of the approaches based in local approximation. With respect to the improvement of processing time, and given the complexity and extension of the symmetry detection problem, an initial effort has been made in one of the stages of higher computational cost in the method. Specifically, a process in the calculation of the accumulation map has been accelerated, consistently in the achieving of pixels that form, in the discrete plane, a straight segment specified for its initial and final points. This improvement has been obtained with a parallel algorithm that presents more relevant advantages: simplicity, efficiency and it allows a direct implementation with a dedicated processor.
Furthermore, with the same objective of processing time improvement and in basis to the above algorithm, a dedicated parallel processor has been designed with the capability to obtain and store simultaneously, in an array of registers, the set of pixels that approximate, in the discrete plane, a straight segment characterised by its initial and final points. A very remarkable feature of the processor is to obtain and store those pixels in a unique clock period.
Finally, in order to know the parameters concerning its viability and performance, a simulated reduced version with VLSI (very large scale integration) technology in a unique circuit has been achieved. The obtained design has shown the capability of processing 17.2 million segments per second in the worst case, while in the most favourable conditions it is able to process up to 57.3 million segments per second.

INTRODUCCIÓ: L'antigen prostàtic específic (PSA) segueix sent el biomarcador més utilitzat per a la detecció del càncer de pròstata (CaP), tot i els problemes relacionats amb resultats falsos positius i el sobrediagnòstic de tumors clínicament insignificants. En els últims anys s'han proposat nous biomarcadors amb l'objectiu d'augmentar l'especificitat i distingir el càncer agressiu del no agressiu. La hipòtesi principal dels estudis inclosos en aquesta tesi és que els biomarcadors de CaP estudiats: % [-2] proPSA, Prostate Health Index (PHI), PCA3 i miARNs són útils per millorar l'eficàcia en el diagnòstic del CaP, permetent així reduir el nombre de biòpsies negatives obtingudes amb l'algoritme utilitzat actualment. D'altra banda, aquests biomarcadors s'associen amb l'agressivitat del tumor, fet que permet distingir els CaP de baix risc dels d'alt risc de progressió. METODOLOGIA: 1. Es va realitzar un primer estudi, que incloïa un total de 354 pacients amb biòpsia positiva o negativa. S’ analitzà [-2] proPSA en sèrum i es féu el càlcul de PHI. També es desenvolupà un model multivariat incloent %[-2] proPSA i PHI per predir el CaP en pacients amb PSA <10 μg/L. A més, s’estudià la influència del volum prostàtic en el rendiment diagnòstic d'aquests models. Les dades es publicaren en els articles "Clinical utility of %p2PSA and prostate health index in the detection of prostate cancer" i "The influence of prostate volume in prostate health index performance in patients with total PSA lower than 10 μg/L". 2. En un segon estudi, s’analitzà l'expressió de l'ARN no codificant del gen PCA3 en l’orina de 122 pacients sotmesos a biòpsia per PSA >4 μg/L. Les dades es publicaren a l'article "Real-time PCR PCA3 assay is a useful test Measured in Urine to improve prostate cancer detection". 3. En l'últim estudi, s’analitzaren 5 microARNs en exosomes i sediments de mostres d'orina post massatge prostàtic de 60 pacients amb càncer de pròstata i 10 voluntaris sans. S’estudià la seva expressió mitjançant PCR quantitativa. Les dades es publicaren a l'article "Exosomal and Non-Exosomal Urinary miRNAs in Prostate Cancer Detection and Prognosis". CONCLUSIONS: - % [-2] proPSA i PHI són útils en la detecció del CaP i superen el rendiment diagnòstic de PSA total i % PSA lliure. - % [-2] proPSA i PHI mostren una associació significativa amb l'agressivitat del tumor. - La implementació d'aquests biomarcadors a la clínica milloraria la precisió en la detecció del CaP, reduint el nombre de biòpsies innecessàries i millorant la predicció de l'agressivitat del tumor. - La introducció de PHI i %[-2] proPSA millora el rendiment diagnòstic per detectar el CaP d'un model multivariat que inclou PSA total,% PSA lliure, edat del pacient i volum prostàtic. - El volum prostàtic és un factor clau en la interpretació dels biomarcadors per detectar CaP. - L'índex de PCA3 és útil en la detecció de CaP, superant el rendiment diagnòstic de PSA total i %PSA lliure. - No es trobà associació significativa de l'índex de PCA3 amb l'agressivitat del tumor. - MiR-21, miR-141, miR-214 i miR-375 en els sediments urinaris presenten diferències significatives comparant els grups de pacients amb CaP versus controls sans. - MiR-21, miR-375 i let-7c en exosomes urinaris presenten diferències significatives comparant els grups de pacients amb CaP versus controls sans. - MiR-21, miR-141 i miR-214 en sediments urinaris són capaços de distingir de manera significativa els grups de pacients amb CaP d'alt risc i intermedi versus els de baix risc i controls sans. - MiR-21, miR-375 i let-7c en exosomes urinaris són capaços de distingir de manera significativa els grups de pacients amb CaP d'alt risc i intermedi versus els de baix risc i controls sans.
PSA remains as the most used biomarker in the management of early prostate cancer (PCa), in spite of the problems related to false positive results and overdiagnosis. New biomarkers have been proposed in the last years with the aim to increase specificity and to distinguish aggressive from non-aggressive PCa. The main hypothesis of the studies included in this thesis is that several PCa biomarkers (%[-2] proPSA, PHI, PCA3 and miRNAs) are useful for improving the accuracy in the diagnosis of PCa, reducing the number of negative biopsies obtained with the current algorithm. Moreover, these biomarkers are associated with the aggressiveness of the tumor, distinguishing low-risk PCa from high-risk PCa patients. The results suggest that % [-2] proPSA i PHI are useful in the detection of PCa, with higher accuracy than PSA and % freePSA and that they are significantly associated with the tumor aggressiveness’. Therefore, the implementation of these biomarkers in routine will reduce the percentage of unnecessary biopsies. Besides, the inclusion of PHI and % [-2] proPSA in a multivariate model including total PSA, %free PSA, age and prostate volume improves the diagnostic accuracy for PCa. Available results about PCA3 score showed its usefulness to decide the repetition of biopsy in patients with a previous negative result, although its relationship with the aggressiveness of the tumor is controversial. According to our data, PCA3 score is useful in the detection of PCa, surpassing the diagnostic accuracy of total PSA and % free PSA. However, no significant association between PCA3 score and the aggressiveness of the tumor was found. More recently, aberrant microRNA expression in PCa has been reported by different authors. Our preliminary results suggest the utility of several exosomal and non-exosomal urinary microRNAs in the detection and prognosis of PCa. Although several of these new biomarkers have been recommended by different guidelines, large prospective and comparative studies are necessary to establish their value in PCa detection and prognosis.

La Universitat és, des de la seva creació, l’organització encarregada de crear i divulgar el coneixement existent en la societat i alhora de formar professionals pel intervenir en la societat del present i del futur. En un moment social de canvis constants i vertiginosos on el coneixement i el món laboral va prenent formes diverses dia a dia, es creen tendències innovadores que ajustin les funcions de les institucions als requeriments de la societat del moment. La institució universitària no està exempta d’aquestes inèrcies innovadores. Als canvis diversos que es produeixen en tots els àmbits de la societat del moment, s’hi sumen les exigències fruit de l’adjunció als espais internacionals d’educació superior. Els objectius d’aconseguir l’adquisició de competències diverses en els estudiants, a més dels coneixements indispensables per obtenir l’acreditació, provoquen la necessitat de que els docents reflexionin sobre la seva pràctica diària i si s’escau, implementin modificacions. Front aquest encàrrec la institució ha de vetllar perquè els professionals que gestionen el coneixement compleixin el seu encàrrec el millor possible oferint tot allò que necessitin per a realitzar les seves funcions amb la màxima qualitat. Part de la consecució d’aquesta fita té a veure amb l’aportació d’una formació adequada dels agents protagonistes: els docents. Una formació planificada i dissenyada per a cobrir totes les necessitats que genera el propi sistema com les que puguin sentir els propis docents. Intuïtivament i de manera racional es podria afirmar que la formació més adequada seria la que proporcionés als docents tot allò que els manca per a fer la seva activitat professional però, qui és qui expressa aquest detall: la pròpia institució o els mateixos docents? La formació ha de partir del que la institució creu que els docents no tenen o ha de facilitar respostes als problemes que tenen els docents en executar les seves activitats diàries? Fins a quin punt el professorat actual se sent preparat per a gestionar els canvis que se li exigeixen? Tenen els docents la preparació pedagògica per implementar modificacions en les seves pràctiques? Els docents que actualment exerceixen a la Universitat tenen la formació pedagògica suficient per a donar resposta als requeriments emergents? Dissenyar una formació sense preguntar quins són els problemes que tenen els directament afectats, podria ser un disseny avocat al fracàs. Així doncs, el primer que cal esbrinar és quina necessitat tenen els docents universitaris de qualsevol camp de coneixement de formar-se pedagògicament per a adaptar-se a les demandes diverses -i si responen positivament-, cercar quines són aquestes necessitats concretes. No seria correcte, ni coherent, dissenyar un pla de formació sense conèixer les fortaleses, debilitats i necessitats del sistema i dels professionals que han estat i estan en l’exercici de la seva professió. Cal tenir present a quins destinataris s’adreça i en quin context estan ubicats i quina formació pedagògica s’està oferint des de la formació inicial i des de la formació permanent en la institució universitària. A partir d’aquestes informacions es pot començar a escriure el full de ruta adequat a cada circumstància, facilitant la planificació de les possibles accions sense caure en el parany de crear una formació inadequada per a professionals que no ho necessiten, o planificar una formació en destreses que ja posseeixen els receptors. Conèixer en profunditat les necessitats és bàsic per a dissenyar una estructura formativa que, recolzada des de l’Administració doni l’embranzida necessària per engegar els diferents projectes ajustats a cada realitat.
Ever since universities were created, they have been entrusted with the tasks of creating and passing on the sum of society’s knowledge, and of training professionals to fulfil certain functions in society, both now and in the future. These days society is undergoing constant and vertiginous change, with knowledge and working practices transforming by the day, and we are seeing innovative trends in institutions as they adapt to its current requirements. Universities are no exception. Not only must they meet the needs of a changing society, but they also have to address the demands of an increasingly international higher education, which emphasises student acquisition of skills, as well as the knowledge needed to obtain qualifications. Faced with this responsibility, universities must ensure that their teaching staff fulfil their duties to the best of their abilities, and provide them with everything they need in order to do so. Achieving this goal has to do in part with providing suitable training, but what should this training consist of? Should we take into account the needs of the institution, or the needs of the teachers themselves? To what extent does the current teaching body feel prepared to manage the changes demanded of them? Do teachers have the educational background they need in order to improve their practices? A training program that does not address the problems of those directly affected is likely to be doomed to failure. It is therefore essential to establish firstly whether there is a need to provide university teaching staff in any given field with training in order to be able to adapt to the various demands placed on them, and if there is, to find out their specific needs. This information can be used to design a “road map” for each particular circumstance, making it possible to plan possible actions without falling into the trap of creating an unsuitable training program that is irrelevant to the professionals concerned, or of providing training in skills that the recipients already possess.

Els micobacteris són un grup de microorganismes que en la seva majoria són sapròfits, malgrat això aquest grup concentra agents causals d’enfermetats tan antigues i conegudes com la tuberculosi (TB) i la lepra juntament amb d’altres de més desconegudes com la úlcera de Buruli. Si deixem de banda la TB i la lepra, trobem un important nombre de micobacteris, anomenats ambientals o micobacteris no tuberculosos (MNT) que, malgrat el seu saprofitisme, poden causar malaties secundàries en els éssers humans principalment a causa d’una immunosupressió. Dels més de 130 micobacteris MNT, aproximadament un terç podrien estar al darrera de les denominades micobacteriosis, dada a tenir en compte sobretot quan tractem amb enfermetats immunosupressores (la SIDA en seria l’exemple més conegut). El grup de micobacteris MNT tenen una gran versatilitat d’ecosistemes on poden sobreviure, podent colonitzar ambients diversos entre els que destaca per la seva importància la xarxa d’aigües de distribució, inclosa la xarxa sanitària, el que fa que puguin estar en contacte amb la majoria de la població. En aquest treball hem identificat primer, per purificar i caracteritzar després, dos components lipídics de la paret cel·lular de dos micobacteris ambientals com són el Mycobacterium gordonae i el Mycobacterium brumae. La característica comuna en ambdós treballs ha estat la identificació/detecció dels components problema mitjançant la tècnica de l’HPLC. Aquesta tècnica cromatogràfica ens ha permès descobrir un patró diferent al ja conegut i a partir d’aqui començar la feina de purificar i caracteritzar els compostos responsables d’aquesta diferència. El fet de ser uns components capaços de modificar el patró cromatogràfic conegut d’aquelles espècies ja era un raó prou important per dur a terme la seva caracterització. En relació amb els components estudiats al M. brumae, en realitat són una família de compostos, en el nostre laboratori es va fer la feina de la detecció, creixement del micobacteri i posterior purificació del compost. La seva caracterització estructural, excepte els estudis de RMN, i els estudis metabòlics es van dur a terme principalment a Toulouse degut a la manca d’experiència tècnica i d’aparells addients a la UAB.
Mycobacteria are a group of microorganisms most of them saprophytes, despite of it concentrates the causal agents of ancient and known diseases as tuberculosis (TB) and leprosy together with other more unknown diseases as Buruli ulcer. With the exceptions of TB and leprosy, it finds an important number of mycobacteria, called environmental or non tuberculous mycobacteria (NMT) that, in spite of their saprophytism, can cause opportunistic diseases in humans mainly because of immunosuppression. Over more than 130 NMT, approximately a third could be responsible for mycobacteriosis, this data takes into account especially when treating with immunosuppresion diseases (AIDS would be the most known example). The group of NMT are capable to grow in a wide range of environmental conditions so they can colonize a great variety of ecosystems between those that highlight are the water supply network so they can be in contact with the majority of the population. In this study we have identified first, for purifying and characterizing next, two lipidic compounds located in the cell wall of two enviromental mycobacteria as Mycobacterium gordonae and Mycobacterium brumae. The common characteristic in both studies has been the identification/detection of unknown compounds by HPLC. This chromatographic technique has allowed us to discover different HPLC patterns to the already known and then to start the characterisation of the compounds that cause this difference. The fact to be some components capable to modify the chromatographic pattern known of those species already was a reason enough important to carry out their characterisation. In regard to the components studied from M. brumae, as fact a family of compounds, we did the work of detection by HPLC, the mycobacterial growth and purification of the compound, but its structural characterisation, except the NMR studies, and the metabolic studies had been carried out mainly in Toulouse owed to the lack of technical experience and devices at UAB.

La lipidòmica és una de les ciències òmiques més recents, que s’ha aplicat amb èxit en estudis mèdics per el descobriment de biomarcadors i d’alteracions en vies metabòliques associades a malalties. La seva aplicació en ciències ambientals està adquirint rellevància a causa de l’important paper dels lípids en el desenvolupament, creixement i reproducció dels metazous. A nivell cel·lular, els lípids estan implicats en l’emmagatzematge d’energia, la senyalització i presenten funcions estructurals. Els organismes contenen milers d'espècies de lípids diferents amb estructures bastant semblants. Els darrers avenços en l’espectrometria de masses han impulsat el camp de la lipidòmica, permetent una millor anotació de les espècies lipídiques de diferents matrius biològiques (cèl·lules, biofluids, teixits), però també la detecció d’alteracions com a resposta a l’exposició a contaminació química. En el marc d'aquesta tesi, s'han utilitzat tres tècniques analítiques diferents basades en espectrometria de masses d'alta resolució per a la caracterització del perfil lipídic de diferents models biològics. El primer mètode, anàlisi per injecció en flux acoblat a l’espectrometria de masses d'alta resolució, representa una eina molt potent ja que, en només dos minuts, proporciona el cribratge del perfil lipídic dels lípids cel·lulars. Els altres dos mètodes, que incorporen una cromatografia de líquids d’ultra alta eficàcia per a la separació prèvia dels lípids, han permès la detecció d’espècies minoritàries, i l’aplicació de l’espectrometria de masses en tàndem juntament amb un enfocament no dirigit per al processament de dades va proporcionar un perfil de lípids més exhaustiu, juntament amb la confirmació de la identitat dels lípids. Aquestes tècniques analítiques s’han utilitzat per a l’estudi de l’impacte de diversos contaminants ambientals, sobre el metabolisme de lípids tant en cèl·lules humanes com de peix. Entre els compostos químics estudiats s’inclouen additius de plàstics i els seus derivats (BPA, BPF, BADGE, BADGE·H2O, BADGE·2HCl), el compost obesogènic tributil d’estany, all- trans àcid retinoic, el progestagen sintètic drospirenona i una mescla complexa de contaminants ambientals (estudi de camp). Els models cel·lulars utilitzats en aquesta Tesi són cèl·lules de placenta humana (JEG-3), cèl·lules hepàtiques de peix zebra (ZFL) i/o en carcinoma hepatocel·lular de Poeciliopsis lucida (PLHC-1), mentre que per a la mescla complexa, es van mostrejar dues espècies de peixos sentinella en un riu seguint un gradent de contaminació. La lipidòmica, juntament amb la realització d'alguns assaigs toxicològics i l'ús de reacció en cadena de la polimerasa en temps real han permès traçar un escenari més complet dels efectes toxicològics dels productes químics estudiats. En general, aquesta Tesi pretén contribuir a la implementació de la lipidòmica en investigació mediambiental proposant models biològics útils i fluxos de treball per a la caracterització del mecanisme d’acció de contaminants ambientals amb la capacitat d’actuar com a disruptors lipídics.
Lipidomics is one of the newest omics sciences, which has proven their utility in medical research for the discovery of biomarkers and altered metabolic pathways related to disease. Its application in environmental sciences is becoming relevant due to the important role of lipids in development, maintenance, and reproduction of metazoans. At the cellular level, lipids are involved in energy storage, signaling, and exhibit structural functions. Organisms contain thousands of different lipid species with rather similar structures. The latest advances in mass spectrometry have prompted the field of lipidomics, allowing a better annotation of the lipid species of different biological matrices (cells, biofluids, tissues), but also the detection of alterations as a response to chemical pollution exposure. Three analytical techniques based on high-resolution mass spectrometry have been used for the characterization of the lipid profile of different biological models. The first method, flow injection analysis coupled to high-resolution mass spectrometry represents a powerful tool since, just in two minutes, it provides a quick screening of the lipid profile of cellular lipids. The other two methods, which incorporate ultra-high performance liquid chromatography for the previous separation of the lipids, have allowed the detection of minority species, and the application of tandem mass spectrometry together with an untargeted approach for data processing provided a more comprehensive lipid profile, together with the confirmation of lipid identities. These analytical techniques have been used for the study of the impact of several widespread environmental pollutants on the lipid metabolism of both human and fish cell models, comprising plastic additives (BPA, BPF, BADGE, BADGE·H2O, BADGE·2HCl), the obesogenic compound tributyltin, all-trans retinoic acid, the synthetic progestin drospirenone and a complex mixture of environmental pollutants (field study). Lipidomics, together with some toxicological assays and the use of real-time polymerase chain reaction have allowed drawing a more complete scenario of the toxicological effects of the chemicals under study. Overall, this dissertation aims to contribute to the use of lipidomics in environmental research by proposing useful biological models and workflows for the characterization of the mode of action of environmental pollutants with the capability to act as lipid disruptors

Introducció
El treball "Detecció i estudi de gens implicats en el desenvolupament prenatal de la rata" parteix de la hipòtesi de treball de què la carcinogènesi i el desenvolupament són processos que comparteixen mecanismes de funcionament com són l'elevat índex de proliferació, la capacitat de migració cel·lular o l'angiogènesi sostinguda i que, per tant, deuen compartir els gens que els regulen. Amb aquest plantejament a l'horitzó, aquest treball té com objectiu detectar gens implicats en el desenvolupament per, en un futur proper, estudiar si estan o no implicats en la carcinogènesi.
Per detectar gens durant el desenvolupament es va utilitzar una tècnica de fingerprinting, RNA arbitrarily primed PCR ( RAP-PCR). La RAP-PCR és una tècnica destinada a l'estudi d'expressió gènica diferencial que utilitza, com a material, RNA de les diferents mostres que es volen comparar. En primer lloc el RNA s'ha de convertir a cDNA mitjançant la retrotranscripció (RT) amb la utilització d'un primer de disseny arbitrari. El cDNA obtingut s'amplifica per una reacció de PCR que, en la RAP-PCR, presenta tres particularitats: temperatures baixes d'hibridació en els primers cicles, augment de concentració de sals a la mescla i la utilització d'un primer arbitrari, el mateix o no de la RT. El resultat és l'amplificació d'un determinat nombre de seqüències de DNA que, mitjançant una electroforesi, es visualitzen com un patró de bandes en un gel desnaturalitzant d'acrilamida, poden així comparar-se l'expressió de cada transcrit entre les diferents mostres.

Material i mètodes
El material, per a la realització de la tècnica de RAP-PCR, es va obtenir mitjançant microdissecció de fetus (E17-E20) procedents de 7 rates (Rattus norvergicus) gestants de la de la soca OFA (línia Sprague-Dawley). Els segments microdissecats corresponien a subdivisions amb criteris anatòmics i embriològics, del tub digestiu des de l'estómac fins al recte. Dels diferents segments microdissecats es va realitzar l'extracció de RNA amb el mètode d'extracció amb tiocianat de guanidini i fenol-cloroform (Chomczynski i Sacchi, 1987). A partir del RNA es va realitzar la retrotranscripció, mitjançant l'acció de l'enzim M-MLV i amb la participació d'un primer arbitrari (D4S 2912-GT), obtenint-se, d'aquesta manera, una primera selecció de cDNAs. El cDNA obtingut es va amplificar per PCR, amb les característiques descrites prèviament, i utilitzant el mateix primer que en la retrotranscripció (D4S 2912-GT). Els productes de PCR varen ser sotmesos a electroforesi en gels de seqüenciació obtenint-se com a resultat un patró de bandes característic i reproduïble. Les diferents bandes es varen retallar dels gels, varen ser eluïdes en aigua i conservades a 4ºC. Després de l'estudi dels patrons d'expressió dels diferents seqüències en els gels d'acrilamida es varen seleccionar 10 bandes per a la seva clonació i posterior seqüenciació.
Per a dur a terme la clonació, les bandes es varen lligar al plasmidi pCR2.1, per l'acció d'una lligassa durant 16 hores a 14ºC de temperatura. El producte del lligatge es va utilitzar per transformar, per xoc tèrmic, bacteris competents de l'espècie Escherichia coli (soca To F-10) que, després d'un temps curt de creixement, es sembraven a plaques de Petri que contenien LB-Agar. Després de 14-16 hores de creixement es seleccionaven les colònies de bacteris que havien incorporat el plasmidi amb l'insert i mitjançant PCR es confirmava la incorporació de l'insert de la mida (núm. de parells de bases) desitjada. Amb la informació proporcionada per la PCR s'efectuava la selecció de clons per realitzar la seqüenciació automàtica. Les seqüències obtingudes per la tècnica de la seqüenciació automàtica eren analitzades mitjançant el programa BLAST a les bases de dades de la NCBI i de la UCSC, obtenint-se un llistat d'homologies amb gens seqüenciats en diferents espècies i en el genoma humà, respectivament.
A fi de confirmar els resultats i obtenir una informació precisa de la localització de l'expressió es va realitzar la tècnica de la hibridació "in situ" de la banda que, segons la seqüenciació, corresponia a un fragment d'hsp86. Per a tal fi es varen construir ribosondes sense i antisense a partir d'un dels clons bacterians que havien incorporat l'insert. Per a la construcció de les ribosondes, la banda va ésser transferida al plasmidi pBluescript SK, que posseeix promotors de T3 i T7 RNA polimerases (per a la síntesi de les sondes sense o antisense, respectivament), a diferència del pCR2.1 que només en posseeix un d'ells. La síntesi de les ribosondes es va realitzar mitjançant l'acció de les RNA polimerases T3 o T7, utilitzant nucleòtids marcats amb digoxigenina pel marcatge de la sonda i com a motlle el plasmidi linealitzat. La tècnica de la hibridació "in situ" es va efectuar sobre talls sagitals, realitzats en criòstat i adherits a portaobjectes, de fetus sencers de rata, fixats per perfusió amb Paraformaldehid al 4% en PB, procedents de 4 rates gestants de la de la soca OFA (línia Sprague-Dawley) de 17 a 20 dies de gestació.
Resultats i discussió

Els resultats d'aquest treball varen ésser obtinguts a tres nivells:
1. Patró de bandes en els gels d'acrilamida
2. Anàlisi de les seqüències
3. Hibridació "in situ"

1. Patró de bandes en els gels d'acrilamida:
Els patrons de bandes en els gels d'acrilamida varen mostrar patrons d'expressió de les diferents bandes, que varen ser identificades per un codi de lletres i números. Aquests resultats varen proporcionar la informació per a decidir les bandes a seqüenciar però en cap cas varen ser considerats com a resultats definitius.
2. Anàlisi de les seqüències:
Donat que la metodologia de la RAP-PCR amplifica tot tipus de RNAs, en el nostre cas, hem obtingut tres seqüències de RNA ribosòmic (H3, N0 i N1.2), dues procedents del genoma mitocondrial (E3 i G1), tres RNAs missatgers (F8/hsp86, G0/CCT-5 i M2/GTP binding protein) i, finalment, dues seqüències (J2 i N1.1) han mostrat una seqüència desconeguda de nucleòtids. Respecte a les seqüències que varen mostrar màxima homologia amb RNAs missatgers l'anàlisi bioinformàtica ens va proporcionar la següent informació:
La banda G0, que a la RAP-PCR s'expressa més intensament a la part més anterior del duodè, va mostrar homologia d'un 93% amb Mus Musculus Chaperonin subunit 5 (epsilon) (Cct5) i d'un 87% amb Homo Sapiens mRNA for KIAA0098 protein. KIAA0098 és homologa a nivell del seu exó 1 amb Homo Sapiens mRNA activated in tumor supression, clone TSAP9 que s'ha clonat en un estudi en el que es va considerar com un probable gen supressor de tumors, donada la seva expressió diferencial en dues línies cel·lulars, l'una tumoral i l'altre no. (Roperch JP et al. (1999). SIAH-1 promotes apoptosis and tumor supression through a network involving the regulation of protein folding, unfolding, and trafficking: Identification of common effectors with p53 and p21Waf1 . Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96: 8070-8073).
La banda M2, que a la RAP-PCR s'expressa a les diferents localitzacions sense diferencies remarcables, ha mostrat homologia d'un 92% amb Mus musculus largeG mRNA for large GTP binding protein i d'un 84% amb Homo sapiens optic atrophy 1 (autosomal dominant) (OPA1) , per la qual cosa considerem que és homòloga al gen de l'atròfia òptica tipus 1, a nivell del seu domini GTP.
La banda F8, que a la RAP-PCR s'expressa a les mostres corresponents a les parts més distals del tub digestiu, va mostrar homologia d'un 98-100% amb Rattus norvegicus hsp86 gene for heat shock protein 86, homòloga a la hsp 90a humana.
3. Hibridació "in situ" :
La Hibridació "in situ" amb les sondes construïdes a partir de la banda F8, corresponent a un fragment del gen de la hsp86 de la rata, va mostrar els següents resultats: la sonda sense no va mostrar hibridació a cap dels talls estudiats i la sonda antisense va mostrar un patró d'expressió molt conservat a les diferents edats del període fetal de la rata. Les localitzacions en les que va hibridar la sonda antisense, amb diferents intensitats de marcatge, són, amb una ordenació craniocaudal, les següents: escorça cerebral, capa ependimaria dels plexes coroïdals, epiteli de les cavitats nasal i nasofaringea, glàndules salivals, glàndules glossopalatines, epiteli de revestiment dels bronquis de gran mida, timus, greix bru, ganglis raquidians, cèl·lules hematopoètiques o hepatòcits a nivell hepàtic, epiteli i serosa del intestí prim i gros, escorça renal i suprarenal i cèl·lules germinals del testicle.
Dels resultats obtinguts en la HIS amb la sonda F8 destaquem que existeix expressió del gen de la hsp86 en els epitelis nasal i bronquial, revestiment ependimari dels plexes coroïdals i en cèl·lules germinals del testicle, localitzacions en les què les cèl·lules presenten cilis o flagels. Els cilis i flagels estan formats per una estructura interna, l'axonema, constituïda, en vertebrats, per nou doblets de microtúbuls que n'envolten a dos centrals. Cada microtúbul esta format per protofilaments constituïts per heterodímers d'a i b tubulina. Es coneix bé que la hsp90a es la xaperona que col·labora en el plegament de les tubulines, pel que considerem que l'expressió de la sonda F8 en les localitzacions en les que hi ha elements mòbils, es deu a aquest fet.
S'ha relacionat hsp90a amb càncer degut a què aquestes proteïnes col·laboren en el plegament de proteïnes necessàries pel creixement i la divisió cel·lular. Per altre banda, Mizuno et al (2001) recentment han descrit la interacció de hsp90a i hsp90b amb Pim-1, un protooncogén relacionat amb proliferació cel·lular en limfomes i leucèmies. Així mateix, s'ha observat sobrexpressió d'hsp90a en diferents tipus de càncer (d'endometri, de pàncrees, de mama, de nasofaringe, de glàndules salivals i en leucèmies), alguns dels quals es desenvolupen en teixits a on s'expressa la sonda F8 durant el període fetal de la rata. Tots aquests fets recolzen la relació de hsp90a amb hiperproliferació i càncer.
Recapitulant, veiem que en aquest treball hem trobat dues seqüències G0 (Chaperonin subunit 5 (epsilon)) i F8 (hsp 86) que podem relacionar amb càncer, el primer com a probable gen supressor de tumors i el segon com a gen relacionat amb proliferació cel·lular. Creiem que després d'aquest treball, en el que només es pretenia identificar gens del desenvolupament, la porta que pretenem travessar en la següent fase, per relacionar genèticament càncer i desenvolupament, està una mica més oberta.
Introduction
"Detection and study of gens implicated in the prenatal development of the rat" is a doctoral thesis based on the working hypothesis that carcinogenesis and development are processes that share functional mechanisms, such as high proliferation index, celular migration ability and sustained angiogenesis, and consequently it must share the gens that regulate them, too. With this idea in mind the objective of this work is the detection of development implicated gens in order to, in a future, determine its implication in carcinogenesis.
In order to detect genes during development the fingerprinting technique RNA arbitrarily primed PCR (RAP-PCR) was used. RAP-PCR is a technique for the study of differential genic expression that use RNA from different samples to be compared. First, RNA is transformed in cDNA through retrotranscription (RT) using of an arbitrary primer. cDNA is then amplified by a PCR that, in RAP-PCR, displays three peculiarities: low hibridization temperatures in the first cicles, an increase in the concentration of salts in the mix and the use of an arbitrary primer, the same of the RT or not. The result is the amplification of a determined number of sequences of DNA that can be observed as a fingerprinting pattern in a denaturalising acrilamide gel, thus permitting to compare transcrit expression between two samples.

Material and Methods
For the RAP-PCR technique, the material was obtained by microdissection of fetusses (E17-E20) from 7 pregnant rats (Rattus norvergicus) of the OFA strain (Sprange-Dawley line). The microdissected segments corespond to subdivisions with anatomic and embryologic criteria, from stomach to rectum. The RNA extraction from the microdissected segments was done by the Guanidium tiocianate extraction method (Chomczynski & Sacchi, 1987). Once the RNA was obtained, the retrotranscription was done, through the action of the M-MLV enzime and the participation of an arbitrary primer (D4S 2912-GT), obtaining, in this way, a first cDNA selection. The cDNA was amplified by PCRs, with the previously described characteristics, and using the same primer than in the retrotranscription (D4S 2912-GT). PCR's products were submited to electrophoresis in sequentiation gels, obtaining a characteristic and reproducible pattern. The different bands were cuted out from the gels, eluted in water and keeped at 4ºC. After analyzing the expression patterns of the different transcrits in acrilamide gels, ten bands were selected for its clonation and posterior sequentiation.
To carry out the clonation the bands were ligated to pCR®2.1 plasmidium, by the action of a ligase enzime during 16 hours at 14ºC. The ligation product was used to transform by thermic shock competent E Coli bacteriums (To F-10 strain) that, after a short growing period, were sow in Petri plaques containing LB-Agar growing media. After 14-16 hours of growing, the bacterial clones that had incorporated the plasmidium with the insert were choosed and was confirmed by PCR which of them had the insert with the expected size, in order to select them for the automatic sequentiation. The obtained sequences were analized through BLAST programe in the NCBI and UCSC data bases, obtaining, in this way, homologies with gens in different species and in human genome, respectively.
In order to confirm the results and to obtain accurate information on the localization of the expression, "in situ" hibridization technique of the band that, according to sequentiation, corresponded to a hsp86 fragment, was performed. For that purpose riboprobes sense and antisense were constructed from one of the bacterial clones that had incorporated the insert. For the construction of the riboprobes, the band must be transferred to the pBluescript SK plasmidium, that possesses promotors of the T3 and T7 RNA polimerases (for the sintesis of the sense and antisense probes, respectively), diferently of pCR2.1 that only has one of them. Riboprobes Synthesis of the was done by the action of RNA polimerases T3 and T7, using digoxigenin marked nucleotides, in order to mark the probe, and the linealizated plasmidium as mould. The "in situ" hibridization was done over sagital sections, carried out in criostate and adhered to glass slides , of whole rat fetuses, fixed by perfusion with 4% Paraphomaldehid in PB, obtained from 4 pregnant rats of the OFA strain (Sprague-Dawley line) at the 17-20 days of pregnancy.

Results and discussion
Results of this work were obtained in three levels:
1. Band pattern in the acrilamide gels
2. Sequences analysis
3, "In situ" hybridization

1. Fingerprinting pattern in the acrilamide gels:
Fingerprinting patterns showed expression patterns of the diferent bands, that were identified by a number and a letter code. These results gave us the information for deciding wich which bands to be sequenciate, but in no case this was considered to be definitive.
2. Sequence analysis:
Due to the fact that RAP-PCR amplifies all kinds of RNA, we have obtained in our study three sequences of rRNA (H3, N0, N1.2), two from the mitochondrial genome (E3 and G1), three mRNA (F8/hsp86, G0/CCT-5 i M2/GTP binding protein). Finally, two sequences (J2 i N1.1) have shown a unknown nucleotid sequence. In respect to the sequences that showed the highest homology with mRNA, the bioinformatic analysis gave us the following information:
The G0 band, that in the RAP-PCR is more intensivily expressed in the more anterior part of the duodenum, showed 93% of homology with Mus Musculus Chaperonin subunit 5 (epsilon) (Cct5) and 87% with Homo Sapiens mRNA for KIAA0098 protein. KIAA0098 is homologue in exon 1 with Homo Sapiens mRNA activated in tumor supression, clone TSAP9 that was cloned in a study where it was considered a probable tumor supressor gen, due to its differential expression in two celular lines, one tumoral and not the other (Roperch JP et al. (1999). SIAH-1 promotes apoptosis and tumor supression through a network involving the regulation of protein folding, unfolding, and trafficking: Identification of common effectors with p53 and p21Waf1 . Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96: 8070-8073).
The M2 band, that in RAP-PCR is expressed with no remarkable differences between different localizations, has shown 92% of homology with Mus musculus largeG mRNA for large GTP binding protein and 84% with Homo sapiens optic atrophy 1 (autosomal dominant) (OPA1) , two reasons to consider it homologue with optic atrophy 1 gene, in its GTP dominium.
The F8 band, that in RAP-PCR, is expressed in the more distal parts of the digestive tube, showed 98-100% homology with Rattus norvegicus hsp86 gene for heat shock protein 86, homologue to hsp 90a.
3. "In situ" Hibridization:
The "in situ" hibridization with probes constructed from F8 band, that corresponded to a fragment of the hsp86 gene of the rat, showed the following results: Sense riboprobe showed no hibridization in the studied sections and the anti-sense showed an expression well conserved pattern in the different ages of the fetal period of the rat. Localizations where antisense probe hibridizated, with different mark intensities, were the following, in a craniocaudal order,: Cerebral cortex, ependimary layer of the choroidal plexus, epithelia of the nasal and nasopharinx cavities, salival glands, glosopalatine glands, surface epithelium of the larges bronchii, thimus, brown fat, raquidial ganglia, hematopoyetic cells or hepatocites in the liver, epithelia and serose layer in the small and large bowel, renal and suprarenal cortex and germinal cells in the testes.
From our results obtained by "in situ" hibridization with the F8 probe we emphasize that expression of the hsp86 gene exists in the nasal and brochial epithelia, ependimary layer of the choroidal plexus and germ cells of the testes, all of them locations where cells display cilia or flagelae. Ciliae and flagelae are formed by and internal structure, axonem, consisting in vertebrates, by nine protophylaments constituted by a and b tubulin heterodimers. Is well known that hsp90a is the chaperon that collaborates in the folding of tubulines, reason for which we consider that the expression of the F8 probe in the locations with mobile elements is due to this fact.
Hsp90a has been related to cancer because these proteins collaborate in the folding of the proteins neededfor celular growth and division. In the other way Mizuno et al. (2001) have recently described the interaction of hsp 90a and hsp90b with pim-1, a protooncogen related to celular proliferation in leukemias and limphomas. It has similarly been observed overexpression of hsp90a in different cancers ( endometrium, pancreas, breast, nasopharinx, salival glands and leukemias ), some of them developed in tissues where F8 probe is expressed during the rat fetal period. All these facts support the relation between hsp90a with hyperproliferation and cancer.
Summarizating, we have found in this work two sequences G0 ( Chaperonin subunit 5 (epsilon)) and F8 (hsp86) that can be related to cancer, the first as a probable tumor supressor gene and the second as a gen related to celular proliferation.. We belive that, after this study, that only pretended to identify development gens, the door that we pretend to cross is now a little more open, for genetically relate cancer and development in the next phase.

Els biosensors son dispositius analítics basats en la interacció específica entre un element biològic sensor i la seva molècula diana juntament amb un transductor per al processament de la senyal. Aquests dispositius tenen moltes aplicacions pràctiques en diferents camps d’investigació, des del diagnòstic mèdic a l’anàlisi mediambiental, i amb un gran potencial per a la seva comercialització. Tot i les grans expectatives, únicament hi ha uns pocs exemples de biosensors comercials, sent el mercat dominat principalment pels sensors de glucosa per gent amb diabetis, amb aproximadament un 85 % del mercat mundial. Aquesta lenta penetració al mercat es pot atribuir als elevats costos de desenvolupament i producció, i també a barreres tecnològiques com la sensibilitat, reproduïbilitat, efectes de la matriu en mostres reals, estabilitat i qualitat. En aquest treball, es presenta una fàcil estratègia per reduir els costos de fabricació mitjançant la simplificació a una sola etapa del mètode d’immobilització a la superfície de proteïnes receptores. Aquesta estratègia s’ha basat amb la introducció química de grups disulfurs a l’estructura de les proteïnes, i fou aplicada tant a anticossos com antígens per a la detecció òptica i electroquímica de proteïnes relacionades amb accidents cerebrovasculars isquèmics i amb la malaltia celíaca respectivament. Diverses avantatges potencials, com la miniaturització, integració, anàlisi multiplexat, així com també la utilització de chips d’un sol ús, haurien de ser explotades per a què els biosensors impactin en el mercat i migrin de sofisticats laboratoris als punts d’atenció. Treballant en aquesta direcció, també es presenta un procediment per a l’amplificació i detecció multiplexada de set marcadors genètics del càncer de mama amb una sensibilitat d’una única cèl•lula tumoral utilitzant un array d’elèctrodes de baixa densitat fabricats en plaques de circuit imprès de baix cost. Aquesta metodologia proporciona una nova estratègia per a la determinació del perfil genètic de cèl•lules tumorals mitjançant un procés integrat d’amplificació i detecció.
Los biosensores son dispositivos analíticos basados en la interacción específica entre un elemento biológico sensor y su molécula diana en combinación con un transductor para el procesamiento de la señal. Estos dispositivos tienen muchas aplicaciones prácticas en diferentes campos de investigación, desde el diagnóstico médico a análisis medioambientales, y con un gran potencial para su comercialización. Sin embargo, a pesar de las grandes expectativas, solo hay unos pocos ejemplos de biosensores comerciales, siendo el mercado dominado principalmente por los sensores de glucosa para gente con diabetes, con aproximadamente un 85 % del mercado mundial. Esta lenta penetración en el mercado se puede atribuir a los elevados costes de desarrollo y producción, y a algunas barreras tecnológicas como la sensibilidad, reproducibilidad, efectos de la matriz en muestras reales, estabilidad y calidad. En este trabajo, se presenta una fácil estrategia para reducir los costes de fabricación mediante la simplificación a una sola etapa del método inmovilización en la superficie de proteínas receptoras. Esta estrategia se basó en la introducción química de grupos disulfuros en la estructura de la proteína y fue aplicada tanto a anticuerpos como antígenos para la detección óptica y electroquímica de proteínas relacionadas con accidentes cerebrovasculares isquémicos y la enfermedad celíaca respectivamente. Varias ventajas potenciales, como la miniaturización, integración, análisis multiplexados, así como también el uso de chips desechables, deberían ser explotadas para que los biosensores impactaran en el mercado y migraran de sofisticados laboratorios a los puntos de atención. Trabajando en esta dirección, también se presenta un procedimiento para la amplificación y detección multiplexada de siete marcadores genéticos de cáncer de mama con una sensibilidad de una única célula tumoral usando un array de electrodos de baja densidad fabricados en placas de circuito impreso de bajo coste. Esta metodología proporciona una nueva estrategia para la determinación del perfil genético de células tumorales mediante un proceso integrado de amplificación y detección.
Biosensors are analytical devices based on the specific interaction between a biological sensing element and its target molecule in combination with a transducer for signal processing. They have shown many practical applications to several research fields, from medical diagnostics to environmental analysis, and have great potential for commercialization. However, despite of the great expectations, there are just few examples of commercial biosensors, being the market mainly driven by the glucose sensors for people with diabetes with approximately 85 % of the world market. This slow penetration into the market could be attributed to the elevated development and production costs and some important technological hurdles, such as sensitivity, reproducibility, matrix effects in real samples, stability and quality assurance. In this work, we report on an easy strategy to reduce the manufacturing cost by simplifying the surface immobilisation method of the receptor proteins to a single step. This approach was achieved by the chemical introduction of disulfide groups into the protein structure and was applied to both antibodies and antigens for the optical and electrochemical detection of ischemic stroke and celiac disease related proteins respectively. Several potential advantages, such as miniaturisation, integration, multiplexing analysis, as well as the use of low cost disposable chips, should be exploited for the biosensors to impact on the market and migrate from sophisticated laboratories to the point-of-care. Working on that direction, we also report on a procedure for the multiplex amplification and detection of seven genetic markers for breast cancer with a single tumour cell sensitivity using a low-density electrode microarray manufactured on standard low-cost printed circuit board (PCB) substrates. This approach provides a novel strategy for the genetic profiling of tumour cells via integrated “amplification-to-detection”.

Els virus JC i BK pertanyen a la família Polyomaviridae i fan infeccions al ronyó d'un 60-80% d'individus adults arreu del món sense causar en principi cap simptomatologia. En condicions d'immunosupressió JC pot ocasionar una malaltia letal del cervell anomenada leucoencefalopatia multifocal progressiva (PML) que afecta un 4% de pacients de SIDA, BK pot ocasionar nefropatia en pacients trasplantats de ronyó. Ambdós virus s'han relacionat recentment amb tumors de cervell i JC amb tumors colorectals. La ruta de transmissió d'aquests virus roman desconeguda.
Entre els anys 1955-1961, SV40, un poliomavirus que infecta micos rhesus, va ser administrat a la població en ser un contaminant de les cèl·lules utilitzades per produir les vacunes de la polio. Recentment, SV40 ha estat detectat en tumors humans i la possibilitat de que infecti la població està sent considerada.
L'objectiu d'aquesta tesi doctoral va ser el d'estudiar l'excreció d'aquest virus per part de la població de diverses zones geogràfiques. En la primera part de l'estudi es va dissenyar un mètode per detectar els poliomavirus BK, JC i SV40 en mostres d'aigua residual urbana i altres mostres ambientals. La detecció de virus en aquestes mostres permet estudiar els virus excretats per comunitats senceres en un moment i en un indret determinat. El mètode desenvolupat va permetre concentrar i detectar per PCR niada les partícules víriques (PV) de JC, BK i SV40 presents en un total de 52 mostres d'aigua residual urbana de Barcelona, Umeå (Suècia), Nancy (França), Pretoria (Sudàfrica), Cairo (Egipte), Patras (Grècia) i Washington DC (EUA). També es va estudiar la presència de poliomavirus humans i SV40 en 10 mostres de mol·luscs bivalves (Tarragona) i en 23 mostres ambientals del Nord de la Índia.
Es van detectar elevades concentracions de JC i BK (10 elevat a 3 i 10 elevat a 2 PV/ml respectivament) i absència de resultats positius per SV40. Es va estudiar l'estabilitat a 20ºC dels JC i BK presents en aquest tipus de mostres.
En una segona part de l'estudi, els virus detectats van ser tipificats, analitzats filogenèticament i l'estructura de la seva regió reguladora (RR) va ser caracteritzada. L'estudi de la regió intergènica (RI) de JC va permetre construir un arbre filogenetic que relacionava les soques detectades amb l'origen ètnic de les poblacions estudiades. L'estudi de la RR de JC va permetre concloure que la majoria dels JC presents en aigües residuals presenten una configuració arquetípica d'aquesta regió (al igual que passa amb BK) tot i que es va detectar un petit percentatge de soques amb RR reorganitzades en l'aigua residual de Washington DC. En la tercera part d'aquest estudi, es descriu per primera vegada com PV dels JC i BK arquetípics presents en una mostra d'orina d'una dona embarassada van infectar cèl·lules SVG.
JC Mad-4 (soca control) tractat amb tripsina va infectar cèl·lules SVG al igual que Mad-4 sense tractar. Mad-4 tractat amb pH 3 durant 1 hora va infectar les cèl·lules produint però un descens en el títol de la progènie.
Aquests resultats ens van fer suggerir una ruta de transmissió de JC a partir d'aigües o aliments contaminats a través del tracte gastrointestinal.
Es va estudiar l'excreció de les PV de SV40 excretades per una població de micos Cynomolgus naturalment infectats amb el virus. Es van detectar soques arquetípiques de SV40 en la meitat de les gàbies analitzades confirmant que el mètode desenvolupat permet detectar SV40 en mostres ambientals. L'absència de SV40 en les mostres estudiades indica que el virus no està sent excretat per la població estudiada que està present en molt baixes concentracions (<5PV/ml d'aigua residual).

Els esteroides anabolitzants androgènics (AAS) són compostos sintètics que mimetitzen l'efecte que produeix la testosterona, androgen endogen. Aquest tipus de compostos s'utilitzen per l'augment del rendiment físic dels esportistes o per incrementar la producció de carn en l'àmbit de la ramaderia. Aquest tipus de pràctiques estan regulades i prohibides per diferents organismes tant governamentals com esportius, la qualcosa crea una necessitat de disposar de mètodes de control. Com a resposta a aquesta situació, el propòsit d'aquesta tesi doctoral ha estat el desenvolupament de noves metodologies basades en receptors selectius per a la determinació de diferents AAS en matrius biològiques. Es descriuen el desenvolupament i l'aplicació de diferents tècniques immunoquímiques (ELISA i Immunosorbents) per la determinació de Estanozolol (St), Boldenona (B) i Metilboldenona (MB) en orina bovina. Així com es desenvolupa un ELISA per la determinació de la Tetrahidrogestrinona, THG, un nou anabolitzant de disseny que va ser sintetitzat per no ser detectat. També es descriu el desenvolupament d'un nou tipus de receptors sintètics, els MIPs (Molecular Imprinted Polymers), selectius per Testosterona i Boldenona.

Per tal d'obtenir anticossos policlonals selectius pel St, B, MB i THG, s'han dissenyat l'haptèns d'immunització fent servir d'eines de modelització molecular per avaluar el grau de homologia entre aquests hatens, els analits diana i els corresponents metabòlits. Així, els 5 haptens dissenyats i sintetitzats haurien de permetre el reconeixement de A) St i 3'OHSt (hB_St), simultaneament; B) St i 16OH-St (hA_St), simultaneament; C) B, MB i alfa-B (hA_B), simultaneament; D) MB (hB_MB) i E) THG (hTHG). Per la immunització, cadascun dels haptens preparats es va acoblar covalentment a l'HCH (horseshoe crab hemocyanin). La producción d'anticossos es va fer mitjançant protocols ben establerts al laboratori amb conills blancs de la varietat New Zealand.

La determinació immunoquímica de molecules de baix pes molecular es fa sota configuracións de tipus competitu, per la qualcosa va ser necessari preparar altres inmunoreactius, per acobalment covalent d'haptens amb la BSA (bovine serum albumin) i a l'HRP (horseradish peroxidase). D'aquesta manera es van establir els següents assaigs immunoenzimàtics per a la detecció de St, B, MB i THG.

. Pel cas del St, es van obtenir 3 diferents ELISAs per a la determinació selectiva de St, St i 3'OH-St, i St i 16OH-St, amb una detectabilitat de IC50 de 0.55, 2.15 i 1.65 nM, respectivament pel St.
· Per la B i MB, es van obtenir unes corbes de calibració en format directe amb una IC50 de 4 nM i 2.15 nM.
· Per la determinació de THG es va obtenir una IC50 de 1.44 nM.

Per tal de detectar-les en matrius tan de origen animal com d'origen humà, es van desenvolupar diferents procediments analitics.


Finalment, un altre tipus de metodologia desenvolupada per la determinació de hormones anabolitzants és la de utilitzar polímers d'empremta molecular (MIP) per la testosterona. Aquesta metodologia consisteix en fer polimeritzar la testosterona en presència d'uns monòmers de reconeixement i amb l'ajut d'un agent reticulant, per crear una xarxa tridimensional que conté la testosterona. Un cop eliminada de la matriu polimèrica la testosterona es quedaria una cavitat que té afinitat per la testosterona. Aquesta metodologia es va realitzar amb èxit pel reconeixement específic de la testosterona.
The Anabolic Androgenic Steroids (AAS) are family of compunds that mimic the endogen androgenic hormone, the testosterone. These compounds are illegally used to improve the performance in athletes and also as a growth promoter in cattle. Theses practices are banned by the corresponding organizations like WADA and EC, which has raised the need to develop analytical methods of control. In this context, the aim of this thesis has been the development of new methodologies based in selective receptors for the determination of AAS in different matrices. With this purpose, different immunochemical techniques (ELISA and Immunosorbent) for the detection key AAS such as Stanozolol (St), Boldenone (B) and Methylboldenone (MB), and their corresponding metabolites, have been established. Similarly, the immunochemical detection of Tetrahydrogestrinone (THG), the new designer steroid known as"the clean" has also been addressed. Moreover, artificial receptors, such as molecular imprinted polymers (MIPs )for the selective recognition of testosterone and boldenone have also been developed and evaluated.

The detectability achieved for the ELISAs developed is suffucient to perform analysis in real samples in compliance with the EC and WADA regulations. The IC50 values of each ELISA method are summarized as follow:
· St: Three assays with different detectability, IC50= 0.55, 2.15 and 1.65 nM, with a different pattern of cross-reactivity, depending which metabolite could be detected.
· B/MB: Two different assays specific for B, IC50= 4nM, and for MB, IC50= 2.15 nM.
· THG: A specific assay was developed with an IC50 of 1.44 nM.

Regarding MIPs a selective artificial receptor for the determination of T and B is reported.

El descobriment de la presència d’ADN fetal lliure en plasma matern, l’any 1997, va suposar el punt de partida per al desenvolupament dels tests prenatals no invasius. Les molècules d’ADN fetal s’observen en plasma de les gestants des del primer trimestre d’embaràs en endavant, i poden ser detectades i analitzades de manera eficient mitjançant una varietat de mètodes moleculars altament evolucionats i implementats en la gestió de l’embaràs en diversos països. Un dels desafiaments inicials va ser la identificació de marcadors epigenètics universal que permetessin la detecció d’ADN del fetus independentment del origen parental (matern o patern) o sexe fetal. Amb aquest objectiu, en el present estudi, s’han explorat les diferències epigenètiques en placenta (fetus) i sang materna per caracteritzar marcadors epigenètics universals. Utilitzant test de PCR específics s’han identificat diverses seqüències amb diferents patrons de metilació entre els dos teixits esmentats. També s’ha investigat la utilització de microsatèl·lits altament polimòrfics per la detecció inequívoca d’ADN fetal en plasma matern i s’ha desenvolupat tests de PCR Múltiplex Fluorescent que han estat utilitzats amb èxit en casos clínics. L’èxit obtingut ens ha permès establir una base de dades de marcadors seleccionats al llarg de tots els cromosomes, per ser utilitzats en diagnòstic prenatal no invasiu en famílies portadores de diverses anomalies cromosòmiques d’origen patern. S’han analitzat cinc famílies que han estat correctament diagnosticades, incloent un cas clínic realitzat per confirmar el diagnòstic genètic preimplantacional. La base de dades dels marcadors desenvolupada, junt amb l’elevada sensibilitat de la PCR Múltiplex Fluorescent, ha esdevingut de gran valor clínic donat que ha permès un diagnòstic prenatal exitós en els casos estudiats sense necessitar mètodes invasius.
The discovery of fetal DNA in the plasma of pregnant women, in 1997, opened up new perspectives in the research field of non invasive prenatal diagnosis. Fetal DNA molecules can be detected early in the 1st trimester of pregnancy and can be analysed with a variety of advanced molecular tests, which are already part of clinical routine in several countries. One of the first difficulties encountered has been the identification of genetic universal markers, allowing detecting fetal DNA independently from parental origin or fetal sex. With this objected, in the course of this study, we explored epigenetic differences between placenta (fetal) and maternal blood, in order to develop epigenetic universal markers. Using methylation specific PCR assays, several sequences with differential methylation patterns have been identified in these tissues. We also investigate the suitability of using highly polymorphic microsatellites to detect unequivocally fetal cfDNA in maternal plasma and developed multiplex fluorescent PCR assays which were successfully used in clinical cases. The proven efficiency of this approach allowed establishing a marker database with suitable sequences selected along all chromosomes, to be used for non invasive prenatal diagnosis in families with paternal translocations. Five families analysed in the course of this study could correctly be diagnosed, including one clinical case performed to confirm preimplantation genetic diagnosis. The database of markers developed coupled with the high sensitivity of multiplex fluorescent PCR proved of great clinical utility, allowing prenatal diagnosis to be performed successfully in selected cases, without the need of invasive procedures.

El càncer de pròstata és el tumor amb més incidència en el sexe masculí. S’estima per l’any 2020 que un de cada sis homes desenvoluparà o es trobarà afecte d’ un càncer de pròstata. Des de la irrupció de l’Antigen Prostàtic Específic (PSA), la seva detecció ha anat en augment, però aconseguint detectar-lo en fases més precoces. Fins a dia d’avui el patró de referència ha estat i és la biòpsia de pròstata per al seu diagnòstic. No existeix encara cap prova d’imatge que la pugui substituir. La Ressonància Nuclear Magnètica Multiparamètrica (RMNm) és un tècnica d’imatge morfològica i funcional que integra les seqüències T1, T2, contrast, difusió i espectroscòpia. Aquesta prova ha demostrat en els recents anys que pot ser la candidata a omplir l’espai existent quant a proves d’imatge del càncer de pròstata, tant pel diagnòstic, com per l’estadiatge i el seguiment. Sabem que el 70% de tumors es localitzen a la glàndula perifèrica i la resta a la glàndula central. És per això que en realitzar les biòpsies aleatòries de la pròstata la majoria de les puncions van dirigides a aquesta zona. La majoria dels treballs realitzats fins ara aporten conclusions considerant tota la pròstata globalment o fent èmfasi només en la zona perifèrica. En el nostre treball ens proposem esbrinar quina eficàcia té aquesta tècnica a la glàndula central i comparar-la amb la que obtenim de la glàndula perifèrica. A tal efecte presentem 233 pacients amb sospita de càncer de pròstata, bé sigui per xifres de PSA elevades o per tenir un tacte rectal sospitós. A tots ells els vàrem sotmetre a una RMNm i a una biòpsia de pròstata posterior. Vàrem identificar els cilindres obtinguts de cada zona i els vàrem correlacionar amb les diferents seqüències morfològiques i funcionals de la RMNm per zones. En aquest grup de pacients Obtenim sensibilitats i especificitats elevades per ambdues zones. Realitzem una comparació estadística dels resultats obtinguts a les dues regions anatòmiques. Observem que no hi ha diferències significatives quant a la sensibilitat i valor predictiu positiu, però si quant a la especificitat i valor predictiu negatiu, essent aquests darrers superiors a la glàndula central. Estudiem l’optimització de les seqüències, concloent que emprant la seqüència T2 i la difusió en fem prou per obtenir un rendiment diagnòstic raonablement similar al que obtindríem si utilitzéssim totes les seqüències. A més, proposem en el cas de la glàndula central l’addició de l’espectroscòpia en casos dubtosos. Amb els nostres resultats, i assumint les limitacions del nostre treball, demostrem que la RMNm ens pot ajudar a diagnosticar tumors prostàtics ubicats en ambdues regions anatòmiques. I potser més important encara, ens permet descartar la presència de tumors clínicament significatius, tant a la glàndula central com a la perifèrica.
Prostate cancer is the most incident tumor in males. In 2020, one out of six men will be affected by prostate cancer. The irruption of Prostatic Specific Antigen (PSA) has increased the detection, allowing to detect the cancer in early stages. The gold standard for the certain diagnosis of prostate cancer is prostatic biopsy and to date there is not any imaging test that is able to replace prostate biopsy. The multiparametric Magnetic Nuclear Resonance (mMRI) is a functional and morphological test, integrating T1 and T2 sequences, contrast enhanced, diffusion and spectroscopy. In the last years it has become the main imaging test for diagnosing and detecting and staging prostate cancer. 70% of prostate cancers are originated in the peripheral zone ant the other 30% in the central gland. For this reason the majority of biopsy protocols are focused mainly on the peripheral zone. Most of the papers provide conclusions considerating the prostate globally or emphasizing in the peripheral zone. In our series, our purpose is to study the effectiveness of this technique in the central gland and compare the results with the ones obtained in the peripheral gland. We studied 233 patients under suspition of having a prostate cancer, based on high levels of PSA or abnormal digital rectal examination. They all underwent an endorectal mMRI and a further prostate biopsy. All the cores obtained were identificated and correlated zonally with the morphological and functional images of mMRI. We found high sensibility and specificity values on both the PZ and CZ. We performed an statistical analysis with the results obtained in both zones. We did not find statistical significant differences between sensitivity and positives predictive value. On the other hand we found significant differences in the specificity and negative predictive value, being higher in the central gland. We studied the optimal resonance sequencing, and concluded that using T2 plus diffusion we are able to obtain similar results than using all sequences. Also, we propose the addition of spectroscopy in doubtful cases in the central gland. Assuming the limitations of our study, our results demonstrate that mRMI might help to diagnose those tumors localized in the central and the peripheral gland. And the most important issue is that mRMI may also help us to rule out significant cancer in both regions.

Se analiza la obtención de imágenes que representan la estructura de secciones del cuerpo humano por medio de la medida de impedancia eléctrica. El método propuesto se basa en el comportamiento frecuencial de la conductividad y permitividad de los tejidos biológicos.Para la obtención de las estructuras estáticas, y la diferenciación de los tejidos, se opta por la medida de impedancia eléctrica a diversas frecuencias. En una primera parte se demuestra la viabilidad del método propuesto basándose en el estudio del comportamiento frecuencial de diversos tejidos del cuerpo humano. Así mismo, se han utilizado modelos de elementos finitos para comprobar la validez de los métodos de reconstrucción de imágenes y la posibilidad de detectar estructuras internas.En una segunda parte se analizan los requerimientos para la obtención de las medidas y se presenta el diseño de un equipo para la obtención de las imágenes, tanto de la parte de adquisición como de reconstrucción de imágenes.Por ultimo, se presentan los resultados obtenidos en modelos físicos de elementos discretos, en disoluciones salinas y en medidas realizadas en humanos, mostrándose imágenes de secciones del abdomen a diversas frecuencias.

La síndrome de Sjögren és una malaltia autoimmune amb una prevalença força elevada a la població general (entre el 0,5% i el 3%). Tal com succeeix en d'altres malalties d'aquesta naturalesa, la presència d'anticossos antinuclears (ANA) està àmpliament acceptada com a prova important en el seu diagnòstic. En el caso de la síndrome de Sjögren, el principal marcador serològic és la presència d'anticossos dirigits contra l'antigen SS-B (La), tot i que en alguns casos també s'ha descrit la presència única d'anticossos dirigits contra l'antigen SS-A (Ro), format per dues proteïnes (Ro60 i Ro52) associades a diferents RNA citoplasmàtics.
En el treball que es presenta, es descriu el procediment d'obtenció de les proteïnes antigèniques SS-B (La) i SS-A (Ro), per tal de poder ser utilitzades posteriorment en el desenvolupament de dues enzimoimmunoanàlisis (ELISA anti-SS-B (La) i ELISA anti-SS-A (Ro)) útils per a la detecció d'anticossos dirigits contra elles. L'estrategia que es va seguir fou la següent: es van preparar tres vectors d'expressió en Escherichia coli de les tres proteïnes (SS-B, Ro60 i Ro52) mitjançant la tecnologia del DNA recombinant, es van expressar les tres proteïnes recombinants en els microorganismes procariotes en forma de proteïnes de fusió, es van purificar les proteïnes per cromatografia d'afinitat, es van immobilitzar per adsorció passiva en microplaques de poliestirè, i es van optimitzar les diferents variables dels assajos de tipus ELISA. Els dos assajos desenvolupats es van avaluar mitjançant l'estudi de les constants diagnòstiques i analítiques i l'estudi de les característiques analítiques. Per a l'ELISA anti-SS-B (La), es van obtenir els següents resultats: sensibilitat diagnòstica del 96%, especificitat diagnòstica del 97%, coeficient de repetibilitat del 2,1%, coeficient de reproductibilitat del 10,0%, i absència de reaccions creuades i interferències. Per a l'ELISA anti-SS-A (Ro) els resultats foren els següents: sensibilitat diagnòstica del 88%, especificitat diagnòstica del 91%, coeficient de repetibilitat de l'1,9%, coeficient de reproductibilitat del 10,6%, i absència de reaccions creuades i interferències.
Sjögren's syndrome is an autoimmune disease with a high prevalence (between 0.5% and 3% of population). As other autoimmune diseases, the presence of antinuclear antibodies (ANA) in sera of Sjögren's syndrome patients is widely accepted as an important evidence for its diagnostic. The main serological marker of Sjörgren's syndrome is the presence of anti-SS-B (La) antibodies, although sometimes the presence of antibodies against the antigen SS-A (Ro) has also been described. The latter antigen is composed by two proteins (Ro60 and Ro52) binded to different cytoplasmatic RNA, so that antibodies against both proteins have been described in patient's sera.

In that thesis, we describe the procedure for obtaining SS-B (La) and SS-A (Ro) proteins in order to be used as antigens in two enzymoimmunoassays (ELISA anti-SS-B (La) and ELISA anti-SS-A (Ro)) useful for the detection of antibodies against these proteins. We used the following strategy: first of all, three Escherichia coli expression vectors for the proteins (SS-B, Ro60 and Ro52) were constructed by means of recombinant DNA technology. The proteins were expressed in these prokaryote cells as fusion proteins, were purified by affinity cromatography and the proteins were immobilized by passive adsortion in polystyrene microplates. Finally, we optimized different variables of both ELISA and we evaluated the assays by calculating the diagnostic and analytical constants. The results obtained with the anti-SS-B (La) ELISA were the following: diagnostic sensibility 96%, diagnostic specificity 97%, intraserial CV 2.1%, interserial CV 10.0% and absence of cross-reactions and interferences. With the anti-SS-A (Ro) ELISA, the results obtained were: diagnostic sensibility 88%, diagnostic specificity 88%, intraday CV 1.9%, interday CV 10.6% and absence of cross-reactions and interferences.

D'entre els defectes organolèptics associats al vi, en destaca l'anomenat "gust de suro" habitualment vinculat a la presència de cloroanisoles, els quals són productes de l'activitat microbiana formats a partir dels corresponents clorofenols. La present tesi doctoral recull, en primer lloc, metodologies analítiques adreçades principalment a la determinació dels compostos clorofenòlics (2,4,6-triclorofenol, 2,3,4,6-tetraclorofenol i pentaclorofenol) en el control de qualitat dels taps suro, emprant dissolucions hidroalcohòliques com a medi de maceració o d'extracció i utilitzant les tècniques d'extracció en fase sòlida (SPE) i microextracció en fase sòlida (SPME) acoblades a la cromatografia de gasos (GC).
En segon lloc, per tal de dur a terme l'anàlisi de cloroanisoles juntament amb els seus precursors en matrius de suro s'ha avaluat un mètode basat en l'extracció amb dissolvent orgànic, el qual ha estat aplicat per a l'estudi de diferents sistemes d'eliminació d'aquests anàlits en la matriu citada.
En darrer lloc, s'han proposat metodologies per l'anàlisi de mostres de vi, en les quals d'una banda s'han determinat els compostos clorofenòlics utilitzant la SPME i de l'altra el 2,4,6-tricloroanisole i el 2,4,6-tribromoanisole mitjançant l'acoblament de la SPE i la injecció de grans volums (LVI) en el sistema cromatogràfic.
The organoleptic defect known as cork taint is associated with a musty or mouldy aroma in wine. Chloroanisoles, which are produced through a process of detoxification by fungal methylation of chlorophenolic compounds, are considered to be the main contributory substances. In the present work, analytical methods for the determination of chlorophenols (2,4,6-trichlorophenol, 2,3,4,6-tetrachloropheol and pentachlorophenol) in cork matrices using the solid-phase extraction (SPE) and the solid-phase microextraction (SPME) as preconcentration techniques were evaluated. Therefore, hydroalcoholic solutions have been proposed as extractant solvent in order to test the quality of cork stoppers.
Furthermore, a methodology based on extraction with an organic solvent for the simultaneous determination of chloroanisoles and chlorophenols in cork matrices was proposed. This methodology was applied with the aim of checking the efficiency of several washing treatments to remove the target analytes in naturally contaminated cork samples.
Finally, different procedures have been developed for the analysis of wine samples. On one hand, chlorophenols were quantified by employing a SPME method. On the other hand, a reliable SPE method coupled to large volume injection was proposed for the determination of both 2,4,6-trichloroanisole and 2,4,6-tribromoanisole.

La detecció de l’orgien de la contaminació fecal a l’aigua perment millorar la gestió del medi i mitigar la contaminació en l’origen recuperant amb més eficiència les zones afectades; a més a més permet estimar el risc sanitari que porta associat; prendre les mesures legals oportunes i establir responsabilitat econòmiques. Fins a l’actualitat s’han descrit un elevat número de tècniques i marcadors que indiquen la presència de contaminació i permeten conèixer el seu origen. Abans de la implementació d’aquestes metodologies cal conèixer altres factors. Aquests mètodes s’han definit en una determinada àrea demogràfica i per una determinada població, per tant, cal conèixer si existeix variació geogràfica i temporal, saber-ne la prevalència i persistència al medi, valorar la distribució entre espècies, materialitzar procediments stàndars que puguin ser utilitzats en qualsevol laboratori. A més a més, estudis previs han suggerit que cap dels indicadors de l’origen de la contaminació fecal presenta un 100% d’eficiència i especifitat, així que és necessària la combinació de varis d’ells per tal d’incrementar la discriminació entre diferents oríigens. Aquesta treball consisteix en tres parts diferenciades que volen aprofundir ens les mancances dels mètodes per a determinar l’origen de la contaminació. En la primera part (Capítol 2) s’ha valorat 10 marcadors diferents descrits prèviament: dues espècies del gènere Bifidobacterium marcadores de contaminació humana: Bif. adolescentis i Bif. dentium, dos marcadors específics d’humans (HF183 i HF134) i dos de rumiants (CF128 i CF193) que detecten espècies no cultivades del grup Bacteroidetes, un marcador del gen esp de soques d’Enterococcus faecium específiques d’humans i 3 marcadors d’ADN mitocondrial de cèl•lules humanes, bovines i porcines. Tot i que alguns dels marcadors moleculars analitzats presenten una elevada sensibilitat i especificitat, cap d’ells assegura un 100% d’encert. Això ha fer que es valorés la possibilitat de desenvolupar models predictius amb combinacions d’ells. D’aquesta manera s’ha obtingut una discriminació del 79,6% entre 4 oríigens diferents: humà, boví, porcí i avícola i d’un 90,1% distingint entre contaminació d’origen humà o no humà. A la segona part, veient la importància de Bif. adolescentis i Bif. dentium com a marcadors de contaminació fecal humana, s’ha utilitzat la tècnica de DGGE per tal d’aprofundir en l’ecologia del gènere. S’ha analitzat la distribució d’espècies en mostres d’aigua residual de diferents orígens. Bif. adolescentis s’ha confirmat com una de les espècies majoritàries en mostres d’origen humà. A la vegada, s’han definit espècies majoritàries en mostres d’origen boví com Bif. pseudolongum ssp. pseudolongum i Bif. thermophilum. Aquesta espècie també ha estat majoritària en porcs juntament amb una espècie que no identificada prèviament. En aus s’ha detectat una sola espècie identificada com Bif. saeculare. En els últims anys s’han dissenyat un elevat nombre de PCRs i q-PCRs específiques d’espècies no cultivades del grup Bacteroidetes per discriminar entre diferents hostes. En la tercera part, s’ha volgut aprofundir en el coneixement de la persistència del gènere Bacteroides i conèixer els factors ambientals que afecten la seva supervivència. Mitjançant experiments in situ al riu Llobregat s’ha observat la persistència de les soques tipus Bact. fragilis i Bact. thetaiotaomicron, majoritàries en aparell digestiu humà i espècies ambientals de l’aigua residual. S’ha realitzat el seguiment de la supervivència mitjançant tècniques de cultiu i tècniques moleculars. S’ha observat una major supervivència de Bact. fragilis a baixes temperatures que altes. Bact. thetaiotaomicron ha mostrat el contrari, major supervivència a l’estiu quan s’ha registrat una menor concentració d’oxigen dissolt a l’aigua. En aquesta espècie s’ha descrit prèviament una menor tolerància a l’oxigen. La presència de predadors a l’aigua també afecta de manera important la supervivència del gènere.
Faecal pollution is one of the main causes of degradation of surface and coastal water quality. Faecal pollution can be attributed to different sources, for example urban sewage, sewer misconnections, slaughterhouse wastewaters, manure run-off and solid disposals. The principal faecal bacterial indicators E. coli and Enterococcus are used to show the presence of pollution as well as the faecal load in water. However, these indicators do not discriminate between the possible sources of pollution. During the last decade many authors have described different methodologies based on molecular tools to detect different Microbial Source Tracking (MST) markers. However there is a lack of knowledge about the behaviour of the markers when they appear in the environment. Usually these markers have been described in a specific geographical area. For this reason their geographical and temporal stability has to be tested. Other aspects such as their prevalence and persistence in the aquatic environment must be known and standard operating procedures must be determined. The current project aimed to address these questions. 144 samples of different human and animal sources around Catalonia were collected in order to evaluate the applicability of some described MST markers, e.g. Bifidobacterium adolescentis, Bif. dentium, Bacteroides species human and ruminant specifics, esp gene of Ent. faecium and mitochondrial DNA of human, bovine and swine cells. The specificity and sensitivity of the markers was determined. Each marker alone does not give 100% source discrimination and for that reason predictive models were developed. These models increased the capacity of source discrimination using the lowest possible number of markers. Bif. adolescentis and Bif. dentium have been described as human specific species. Denaturant gradient gel electrophoresis technique was used to broaden the knowledge of Bifidobacterium distribution among different animal sources and to describe new species specificity to enable their uses as new MST markers. In addition, Bacteroidetes species have shown themselves to be capable MST markers. How environmental factors such as temperature and dissolved oxygen affect their survival in the environment has been studied in order to predict the durability of the markers in these environments. For this purpose, molecular techniques such as PCR and Q-PCR and cultivable methodologies combined with colony hybridization were used.

Arrhythmogenic cardiac diseases are the main cause of SCD among the population under 35 years of age. Despite the improvements in genetic diagnosis, the percentage of cases that remain unexplained after genetic analysis is still high. Several studies have identified CNVs as causative of cardiac diseases associated with SCD, but exhaustive analysis of multiple genes in large cohorts of patients has never been performed for most SCD-related diseases. In this thesis a CNV detection algorithm has been developed for the analysis of high-throughput sequencing data of the clinically relevant genomic regions associated with SCD and related diseases. Through the optimization of the capture probe designs we have been able to sequence samples that exhibit high quality and coverage homogeneity throughout all sequenced regions. These samples allowed the development of the CNV detection algorithm, specifically designed for this type of samples, which has shown a high sensitivity, specificity and precision.
Les malalties cardíaques arritmogèniques suposen la principal causa de MSC entre la població menor de 35 anys. Tot i les millores en el diagnòstic genètic, el percentatge de casos sense causa després de l'anàlisi genètica és elevat. Diversos estudis associen les CNVs com les causants de malalties cardíaques associades a MSC. Però encara no s’ha realitzat mai el cribratge exhaustiu d’un grup important de gens en una gran cohort de pacients diagnosticats amb aquestes malalties. En aquesta tesi s’ha desenvolupat un algoritme de detecció de CNVs per l’anàlisi de dades provinents de la seqüenciació d’alt rendiment de les regions clínicament rellevants associades a la MSC i a les malalties relacionades. Optimitzant els dissenys de sondes de captura s’han seqüenciat unes mostres d’alta qualitat i d’elevada homogeneïtat de cobertura. Aquestes permeten la posada a punt d’un l’algoritme de detecció de CNVs que ha demostrat una alta sensibilitat, especificitat i precisió.

Se analiza la obtención de imágenes que representan la estructura de secciones del cuerpo humano por medio de la medida de impedancia eléctrica. El método propuesto se basa en el comportamiento frecuencial de la conductividad y permitividad de los tejidos biológicos.

Para la obtención de las estructuras estáticas, y la diferenciación de los tejidos, se opta por la medida de impedancia eléctrica a diversas frecuencias. En una primera parte se demuestra la viabilidad del método propuesto basándose en el estudio del comportamiento frecuencial de diversos tejidos del cuerpo humano. Así mismo, se han utilizado modelos de elementos finitos para comprobar la validez de los métodos de reconstrucción de imágenes y la posibilidad de detectar estructuras internas.

En una segunda parte se analizan los requerimientos para la obtención de las medidas y se presenta el diseño de un equipo para la obtención de las imágenes, tanto de la parte de adquisición como de reconstrucción de imágenes.

Por ultimo, se presentan los resultados obtenidos en modelos físicos de elementos discretos, en disoluciones salinas y en medidas realizadas en humanos, mostrándose imágenes de secciones del abdomen a diversas frecuencias.

[cat] El procés d’institucionalització del seguiment d’embaràs, part i puerperi, derivà en una sobremedicalització de processos fisiològics, i en ocasions suposà una atenció obstètrica deshumanitzada. En les darreres dècades, els moviments a favor de l’atenció obstètrica respectuosa han propiciat que organismes internacionals i estatals reconeguin el problema i es portin a terme canvis legislatius, elaboració de recomanacions, guies, protocols, així com a altres iniciatives per garantir els drets de les dones, afavorir la humanització de l’atenció al processos reproductius, i concretament en els darreres anys, per a la visualització i eliminació de la Violència Obstètrica (VO). Per tal d’avançar en aquesta línia, cal analitzar la pràctica clínica, les taxes de determinades tècniques, i estudiar el punt de vista dels/les professionals, i de les dones. La tesi que es presenta s’ha realitzat per compendi d’articles. En ella es plantegen tres objectius, i per assolir-los es porten a terme tres estudis, posteriorment publicats. En ells es realitza una anàlisi de l’atenció al procés reproductiu, valorant les dades sobre compliment dels estàndards recomanats, l’opinió professional, i la perspectiva de les dones que han patit VO. En relació al primer objectiu, per conèixer en profunditat el grau de compliment de les recomanacions que planteja l’Estratègia d’atenció al part normal (Ministeri de Sanitat, 2007) als centres hospitalaris públics de Balears, es van analitzar les dades (2012-2015) referents a l’atenció i la seva adequació als estàndards, mitjançant un estudi descriptiu de la informació quantitativa del Conjunt Mínim Bàsic de Dades (CMBD). Es detectà que la taxa de cesària, parts instrumentats, episiotomies o ús d’epidural, presentaven diferències importants entre centres, així com que en general existia marge de millora, i mancances referents als continguts i actualització d’alguns protocols. Pel que fa al segon objectiu, l’opinió dels/les professionals sobre l’atenció obstètrica en referencia al tracte ofert, adequació de la pràctica clínica, i respecte als drets d’autonomia, informació i intimitat, s’analitzà amb un estudi descriptiu transversal que recollia l'opinió de les comares d’atenció primària i hospital que treballaven al sistema sanitari públic de Balears. En ell s’assolí una elevada taxa de participació, que denota implicació per a l’anàlisi i millora de l’atenció obstètrica. De l’opinió recollida destaca el reconeixement d’una atenció obstètrica sobremedicalitzada, i en algunes ocasions inclús deshumanitzada i/o irrespectuosa. En relació al tercer objectiu, per tal d’explorar en profunditat les percepcions, opinions i experiències de les dones que han patit VO, posant esment en les dimensions pròpies que la defineixen, es realitzà un estudi qualitatiu amb enfocament fenomenològic, que emfatitza l'experiència individual i descripció dels significats de les vivències de l'atenció rebuda. Així, es conclou que: El primer estudi resolia el problema de la escassesa de dades sobre l’atenció obstètrica a les Illes, i permet quantificar determinats aspectes de millora de l’atenció obstètrica, posant el focus sobre aquesta, fet imprescindible per avaluar la situació i emprendre estratègies de millora. El segon estudi ens permet conèixer l’opinió del/les comares, professionals de referència en el seguiment d’embaràs, part i puerperi normals, i implicats/es també en l’atenció i cura de les dones quan el procés està associat a patologia o complicacions, i per tant, agents essencials en l’anàlisi de l’atenció obstètrica, i en aquest cas crítics amb l’atenció en ocasions prestada. El tercer estudi ha permès donar veu a les dones que han patit VO, conèixer en profunditat la seva perspectiva sobre l’efecte de l’atenció obstètrica no respectuosa, o deshumanitzada, establir les dimensions i veure quines destaquen en els seus relats, conèixer les implicacions de la pràctica clínica i l’acompanyament durant els processos reproductius, així com visualitzar i contextualitzar la VO, dins un marc de gènere.
[spa] El proceso de institucionalización del seguimiento de embarazo, parto y puerperio, derivó en una sobremedicalización de los procesos fisiológicos, y en ocasiones supuso una atención obstétrica deshumanizada. En las últimas décadas los movimientos a favor de la atención obstétrica respetuosa han propiciado que organismos internacionales y estatales reconozcan el problema y se lleven a cabo cambios legislativos, elaboración de recomendaciones, guías, protocolos, así como otras iniciativas para garantizar los derechos de las mujeres, favorecer la humanización de la atención al procesos reproductivos, y concretamente en los últimos años, para la visualización y eliminación de la Violencia Obstétrica (VO). Para avanzar en esta línea, hay que analizar la práctica clínica, las tasas de determinadas técnicas, estudiar el punto de vista de los/las profesionales, y de las mujeres. La tesis que se presenta se ha realizado por compendio de artículos. En ella se plantean tres objetivos, y para alcanzarlos se llevan a cabo tres estudios, posteriormente publicados. En ellos se realiza un análisis de la atención al proceso reproductivo, valorando los datos sobre cumplimiento de los estándares, la opinión profesional, y la perspectiva de las mujeres que la han sufrido VO. En relación al primer objetivo, para conocer en profundidad el grado de cumplimiento de las recomendaciones que plantea la Estrategia de atención al parto normal (Ministerio de Sanidad, 2007), en los centros hospitalarios públicos de Baleares, se analizaron los datos (2012 -2015) referentes a la atención y su adecuación a los estándares, mediante un estudio descriptivo de la información cuantitativa del Conjunto Mínimo Básico de Datos (CMBD). Se detectó que la tasa de cesárea, partos instrumentados, episiotomías o uso de epidural, presentaban diferencias importantes entre centros, así como que en general existía margen de mejora, y carencias en cuanto a los contenidos y actualización de algunos protocolos. En cuanto al segundo objetivo, la opinión de los / las profesionales sobre la atención obstétrica en referencia al trato ofrecido, adecuación de la práctica clínica, y respeto a los derechos de autonomía, información e intimidad, se analizó con un estudio descriptivo transversal, que recogía la opinión de las matronas de atención primaria y hospital, que trabajaban en el sistema sanitario público de Baleares. En él se alcanzó una elevada tasa de participación, que denota implicación para el análisis y mejora de la atención obstétrica. De la opinión recogida destaca el reconocimiento de una atención obstétrica sobremedicalizada, y en algunas ocasiones deshumanizada y/o irrespetuosa. En relación al tercer objetivo, con el fin de explorar en profundidad las percepciones, opiniones y experiencias de las mujeres que han sufrido VO, poniendo atención en las dimensiones propias que la definen, se realizó un estudio cualitativo con enfoque fenomenológico, que enfatiza la experiencia individual y descripción de los significados de las vivencias de la atención recibida. Así, se concluye que: El primer estudio resolvía el problema de la escasez de datos sobre la atención obstétrica en las Islas, permitiendo cuantificar determinados aspectos de mejora de la atención obstétrica, poniendo el foco sobre esta, hecho imprescindible para evaluar la situación y emprender estrategias de mejora. El segundo estudio nos permite conocer la opinión del/las matronas, profesionales de referencia en el seguimiento de embarazo parto y puerperio normales, e implicados/as también en la atención y cuidado de las mujeres en cuanto el proceso está asociados a patología o complicaciones y, por lo tanto, agentes esenciales en el análisis de la atención obstétrica, y en este caso, críticos con la atención en ocasiones prestada. El tercer estudio ha permitido, dar voz a las mujeres que han sufrido VO, conocer en profundidad su perspectiva sobre el efecto de la atención obstétrica no respetuosa, o deshumanizada, establecer las dimensiones y ver qué destacan en sus relatos, conocer las implicaciones de la práctica clínica y el acompañamiento durante los procesos reproductivos, y visualizar y contextualizar la VO, dentro de un marco de género.
[eng] The institutionalization of pregnancy, childbirth and postpartum follow up processes generate an overmedicalization of physiological processes, and sometimes dehumanized obstetrical care. Over the past decades, movements in favor of respectful obstetric care have arisen, which led to a need for international and state bodies to recognize the problem. As a result, legislative changes, recommendations, guides, and protocols were carried out, as well as other initiatives to guarantee women's rights, the humanization reproductive processes care, and more recent, for the awareness and elimination of obstetric violence (OV). Along the same line, it might be necessary to analyze the clinical practice, the ratios of certain techniques, and to study the point of view of healthcare professionals and women. This thesis has been carried out by a compendium of articles, with three proposed objectives. In order to achieve them, three studies were carried out and later published. We performed an analysis of the reproductive processes care, evaluating data on standards compliance, the opinion of the professionals and the perspective of the women who have suffered it.Regarding the first objective, an in-depth evaluation of the degree of compliance with the Strategy for Normal Birth Attention (Ministry of Health, 2007) recommendations, a descriptive study was carried out, with quantitative data regarding the care and its adequacy to standards, from the Minimum Basic Data Set of the public hospitals from the Balearic Islands. Important differences between healthcare centers were detected in terms of cesarean rates, instrument-assisted deliveries, episiotomies or epidural use. A general room for improvement was observed, as well as deficiencies on the content and the update of some protocols. The second objective was to evaluate the opinion of primary care and hospital healthcare professionals, working in the Balearic public health system, on the obstetric care related to the offered treatment, appropriateness of the clinical practice, and the respect for the autonomy rights, information and intimacy. A descriptive study was conducted, with a high rate of participation and therefore, pointing out the involvement of the participants in the analysis and the improvement of obstetric care. The gathered opinions highlighted the recognition of the overmedicalized obstetric care, and sometimes also dehumanized and/or disrespectful. For the third objective, an in-depth analysis of the perceptions, the opinions and the experiences of the women who have suffered obstetric violence, a qualitative study was performed using a phenomenological approach, with emphasis on the individual experiences and the description of the meanings of the endured experiences during the care. Therefore, it concludes that: The first study unravels the data scarceness of the obstetric care in the Balearic Islands, and allows to quantify certain aspects of improvement for the obstetric care, placing a clear focus on it, which is essential to assess the situation and undertake improvement actions. The second study allows us to be aware of the midwifes opinion, as the reference professional attendant for the pregnancy, childbirth and postpartum follow up, but also involved in the care of the women with pathology associated or complicated processes, and therefore, essential agents for the analysis of the obstetric care, and in this case, they are critical of the attention that is sometimes provided. The third study enabled the voices of the women who have suffered obstetric violence to be heard and also, to apprehend theirs in-depth perspectives on the effects of nonrespectful or dehumanized obstetric care, to establish the dimensions and to see which on them are prominent in their narratives, to learn about the implications of the clinical practice and the support during reproductive processes, and to visualize and contextualize the obstetric violence, within a framework of gender.

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

La contaminació química planteja un gran perill per als ecosistemes naturals i té un gran impacte en la disponibilitat dels recursos d'aigua. Els contaminants amb activitat biològica específica que interaccionen amb el metabolisme dels sistemes reguladors i/o hormonals dels éssers vius reben el nom general de xenobiòtics. Donada la seva toxicitat potencial a baixes concentracions, és fonamental desenvolupar les eines capaces de detectar les interaccions entre aquests xenobiòtics i els receptors cel·lulars. Els bioassaigs basats en la utilització de llevats modificats genèticament, també coneguts com a RYA, han demostrat ser una eina excel·lent per a la detecció de xenobiòtics. En aquest treball s'han desenvolupat i analitzat diferents versions de RYA a fi d'implementar un protocol automatitzable per a l'avaluació i el control de l'impacte ambiental causat per diferents xenobiòtics. El RYA s'ha utilitzat per a correlacionar la presència de xenobiòtics amb activitats biològiques potencialment nocives en mostres ambientals i per a establir relacions entre l'estructura química i l'afinitat de diferents compostos químics i dels seus derivats per diferents receptors nuclears de vertebrats. Finalment, s'ha realitzat un exercici d'intercalibració del sistema RYA per a la detecció d'estrogenicitat en mostres d'aigua a nivell europeu i s'ha aplicat en la detecció de xenobiòtics en mostres ambientals i en la monitorització de mètodes de tractament d'aigües residuals.
Chemical pollution represents a great danger to the natural ecosystems and has a major impact in the availability of water resources. Those pollutants with specific biological activity and able to interact with the metabolism of hormonal systems of living beings are generally named xenobiotics. Given its potential toxicity in lower concentrations, it is essential to develop specific tools to detect the connections between these xenobiotics and cellular receptors. The bioassays based on genetically modified yeast strains, also known as RYA, are excellent tools for xenobiotic detection. In this work, different versions of RYA were developed and analysed in order to implement a mechanised protocol to evaluate and control the environmental impact caused by different xenobiotics. These protocols have been used to connect the presence of xenobiotics with biological activities of environmental relevance and to correlate chemical structure of chemical components and of their derivatives and their capacity to interact with nuclear receptors. Finally, we conducted an interlaboratory exercise on the use of RYA for detection of estrogenicity in waters at European level. All these techniques have multiple applications to detection of xenobiotics in environmental samples and in the surveillance of the efficiency and the routinely control of residual water treatment plants.

Els cultius intraoperatoris són essencials pel diagnòstic bacteriològic i pel tractament de les infeccions protètiques. Malauradament, avui dia no existeix consens sobre quin tipus de mostres i quina quantitat d’elles s’ha de prendre. Tampoc existeix evidència de si l’ús sistemàtic dels cultius intraoperatoris durant la implantació d’una pròtesi ens permetria detectar de manera precoç aquelles amb un grau de contaminació suficient per acabar desenvolupant una infecció aguda. La present tesi doctoral avalua la utilitat dels cultius intraoperatoris en el diagnòstic etiològic i microbiològic de la infecció protètica aguda i crònica sobre pròtesi de maluc i de genoll i en la detecció precoç de la infecció protètica aguda sobre pròtesi de maluc implantades de forma electiva o per fractura de fèmur. Els objectius del present treball són: primer, conèixer la sensibilitat, especificitat, valor predictiu positiu i valor predictiu negatiu del frotis, cultiu de càpsula articular i líquid articular inoculat en flascons d’hemocultiu en les infeccions protètiques agudes i cròniques i segon, analitzar la relació entre els resultats de tres cultius practicats durant l’acte de col·locació d’una pròtesis de maluc de forma electiva o per fractura i la posterior aparició d’una infecció protètica aguda. Per assolir aquests objectius es van plantejar tres estudis diferents: el primer d’ells (treball A) és un estudi retrospectiu que permet calcular la rendibilitat dels diferents cultius en el diagnòstic de les infeccions protètiques (PTG i PTM) agudes i cròniques. Els dos darrers, són un estudi prospectiu per establir si existeix una correlació entre el resultat dels cultius presos durant l’acte quirúrgic de col·locació d’una PTM implantada per fractura de fèmur (Treball B) o de forma electiva (treball C), i el desenvolupament d’una infecció aguda profunda. Pel que fa als resultats del treball A: el líquid articular inoculat en flascons d’ hemocultiu va ser el cultiu més sensible i específic, tant en infeccions agudes com cròniques. L’ efectivitat dels cultius va ser major en les infeccions agudes que en cròniques. El microorganisme causant de la infecció, va ser aïllat en el 100% de les infeccions agudes i en el 93% de les cròniques. Els treballs B i C, van mostrar una contaminació del llit quirúrgic en el 30% de les fractures de maluc i en el 10% de les cirurgies electives d’ implantació d’ una pròtesi total de maluc. A més, es va evidenciar una relació directa entre el germen aïllat a l’ hematoma de les fractures i el causant posterior de la infecció aguda en 2 dels 4 casos. Aquesta relació no es va evidenciar en els malalts de cirurgia electiva. En el grup de fractures de fèmur, l’ única variable assocada a infecció de forma estadísticament significativa va ser la presencia de cultius intraoperatoris positius per bacils Gram-negatius, mentre que en el grup de patologia degenerativa va ser l’ edat ≥67 anys i l’Índex de massa corporal (IMC) ≥35. En malalts amb fractura de fèmur, els malalts amb demència i amb major edat van tenir una taxa de cultius intraoperatoris positius major. En malalts amb patologia degenerativa, l’única variable associada a cultius intraoperatoris positius de forma estadísticament significativa va ser l'IMC. A més, la major taxa d'infecció aguda (25%) va ser documentada en malalts amb IMC ≥35 i cultius intraoperatoris positius.
This thesis examines the utility of intraoperative cultures in the microbiological diagnosis of acute and chronic prosthetic hip and knee infection and in the early detection of acute prosthetic hip infection in two different groups of patients: 1- patients in which the prosthesis was implanted after a closed femoral neck fracture and patients with osteoarthritis in which the prosthesis was elective implanted. The objectives of this study are: first , to know the sensitivity, specificity, positive predictive value and negative predictive value of swab, periarticular tissue solid culture and synovial fluid inoculated into blood culture bottles in prosthetic acute and chronic infections and secondly, to analyze the relationship between the results of three cultures performed during the implantation of a hip prosthesis due a femoral fracture or electively and the subsequent onset of acute prosthetic infection.

L’objectiu inicial de la present tesi és la miniaturització d’un sistema per a la mesura ràpida de la DBO en mostres d’aigua. Per això, s’incorporaran cultius microbians a dispositius microfluídics que permeten la realització de mesures electroquímiques. Aquest camp, que ha experimentat un ràpid creixement en els darrers anys, es basa la utilització d’elements biològics —com són espècies o comunitats microbiològiques, proteïnes o enzims— com a element sensor o com a reactor de mesures electroquímiques. Aquestes aproximacions haurien de ser vàlides i suficientment ràpides per ser utilitzades com a element de control en àmbits com el seguiment ambiental o processats industrials diversos. Això és rellevant, ja que els mètodes analítics emprats més habitualment requereixen de diversos dies per obtenir els resultats, fet que els fa inadequats per fer el seguiment de processos. A més a més, es planteja enfocar aquests desenvolupaments donant un paper clau a les eines de simulació i modelització matemàtica, de tal forma que es pugui validar el dispositiu dissenyat, en el major grau possible, abans d’entrar en les fases de fabricació i test experimental. Si bé les eines de simulació matemàtica ja són àmpliament utilitzades, en la major part dels casos s’utilitzen com a validació de dispositius que ja han estat fabricats i testats. Plantejar les simulacions matemàtiques com una eina combinada en la fase del disseny, implica que aquestes simulacions hauran d’abastar el conjunt d’elements rellevants per al problema o dispositiu, però a la vegada hauran de permetre contrastar els resultats i adaptar el disseny abans de les fases de més requeriments en recursos i temps, que són la fabricació de prototips i la seva validació experimental. Pel que fa a la fabricació del dispositiu, es maximitzarà l’ús de tecnologies ràpides i de baix cost, tant per al desenvolupament dels diferents prototips, com per ser una constricció remarcable de cara a la seva fabricació i introducció a gran escala. Finalment, també es tindrà l’objectiu que els dispositius construïts siguin el més versàtils possible, tant de cara a adaptar-los a altres usos i processos analítics com en termes de facilitar-ne la integració en altres dispositius, en la línia del que es coneix com a sistemes de lab-on-a-chip.
El objetivo inicial de esta tesis es la miniaturización de un sistema de medida rápida de la DBO en muestras de agua. Para eso, se incorporan cultivos microbianos a dispositivos microfluídicos que permitan la realización de medidas electroquímicas. Este campo, que ha experimentado un rápido crecimiento en los últimos años, se basa en la utilización de elementos biológicos –como son especies o comunidades microbiológicas, proteínas o enzimas– como elemento sensor o como reactor de medidas electroquímicas. Estas medidas deben ser válidas y suficientemente rápidas para ser utilizadas como elemento de control en ámbitos como el seguimiento ambiental o procesados industriales diversos. Esto es relevante, ya que los métodos analíticos utilizados más habitualmente requieren de varios días para obtener resultados, lo que los hace inadecuados para realizar el seguimiento de procesos. Además, se plantea enfocar estos desarrollos dando un papel clave a las herramientas de simulación y modelización matemática, de tal forma que se pueda validar el dispositivo diseñado, en el mayor grado posible, antes de entrar en la fase de fabricación y test experimental. Si bien las herramientas de simulación matemática ya son ampliamente utilizadas, en la mayor parte de los casos se utilizan como una validación de dispositivos que ya han sido fabricados y testados. Plantear las simulaciones matemáticas cómo una herramienta combinada en la fase de diseño, implica que estas simulaciones deben abarcar el conjunto de elementos relevantes para el problema o dispositivo, pero a su vez deberán permitir contrastar los resultados y adaptar el diseño antes de las fases de más requerimiento de recursos, que son la fabricación de prototipos y su validación experimental. En lo referente a la fabricación del dispositivo, se maximizará el uso de tecnologías rápidas y de bajo coste, tanto para el desarrollo de los diferentes prototipos, como por ser una constricción remarcables de cara a su fabricación e introducción a gran escala. Finalmente, también se ha tenido el objetivo que los dispositivos construidos sean lo más versátiles posible, tanto en el sentido de adaptarlos a otros usos y procesos analíticos como en términos de facilitar su integración en otros dispositivos, en la línea de lo que se conoce como sistemas de lab-on-a-chip.
The initial objective of this thesis is the miniaturization of a system for rapid measurement of the BOD (Biological Oxygen Demand) in water samples. So, microbial cultures are incorporated into microfluidic devices that enable electrochemical measurements. This field, which experienced a fast growth in recent years, is based on the use of biological elements –such as microbial species or communities, proteins or enzymes– as sensor element or reactor for electrochemical measures. These measures should be valid and fast enough to be used as a control parameter in areas such as environmental monitoring and various industrial processing. This is relevant because the analytical methods used most commonly require several days to get results, which makes them unsuitable for process monitoring. In addition, we propose to approach these developments giving a key role to simulation tools and mathematical modelling, so you can validate the device designed, to the greatest possible extent before entering the production and experimental test phases. While mathematical simulation tools are already widely used, in most cases they are used as a validation tool for devices that have already been manufactured and tested. Raise mathematical simulations how a combination tool in the design phase, implies that these simulations should cover all relevant elements for the problem or device, but in turn should allow contrast results to adapt the design before the more resource requiring phases, which are prototyping and experimental validation. With regard to device fabrication, the use of fast and low cost technology, for the development of the various prototypes, and as being a remarkable constriction towards their manufacture and large-scale introduction, will be maximized. Finally, it has also been a target for constructed devices to be as versatile as possible, both in the sense of adapting to other uses and analytical processes, and in terms of having an easy integration into other devices, in line with what is known as lab-on-a-chip systems.

L'inici del programa de detecció precoç del càncer de mama en els districtes de Ciutat Vella i Sant Martí de la ciutat de Barcelona, va motivar la realització del primer estudi en el barri de la Barceloneta, amb l'objectiu d'analitzar diferents factors associats a la participació. La resposta després de la primera citació ha estat del 65%. S'ha relacionat amb l'historial clínic previ augmentant en quasi 4 vegades l'ods de resposta, i amb el receptor de la carta de citació, variant del 75% quan és la mateixa interessada fins el 47% quan la carta és dipositada a la bústia, i el 32% quan l'adreça és insegura. La resposta després de les citacions successives ha estat del 26%. S'ha relacionat amb l'historial clínic previ augmentant en quasi 8 vegades l'ods de resposta, i amb la raó de no haver vingut després de la primera citació, passant del 50% quan és circumstancial fins el 11% quan s'atribueix a manca d'interès. La taxa de cobertura (79%) disminueix amb l'edat, i augmenta amb el nivell educatiu.

El segon estudi permet apreciar com prèviament al programa les mamografies no s'adequaven a les directrius europees. Un 59% de les dones entrevistades dels barris El Clot, Camp de l'Arpa i La Verneda, s'han fet una mamografia de cribratge en els últims quatre anys. Existeix una major utilització en dones més joves, de major nivell educatiu i que tenen historial clínic. La periodicitat era anyal en un 35%, biennal en un 38% i cada 2-4 anys en el 27% restant. El 58% de les mamografies s'han realitzat en la sanitat pública, que mostra el major percentatge (42%) de periodicitat biennal. En les dones participants, la visita al ginecòleg i la pràctica de citologia uterina han presentat la major associació (probabilitats 4 vegades superiors) amb la mamografia prèvia de cribratge. També s'han associat a una major utilització els antecedents personals de patologia mamària i familiars de càncer de mama, l'autoexploració mamària i la visita mèdica recent, mentre que l'autopercepció de salut ha presentat una relació inversa.

Finalment, el tercer estudi és un assaig controlat aleatoritzat on s'han comparat tres diferents estratègies utilitzades per a invitar dones d'entre 50 a 64 anys a participar en el programa. L'estratègia del contacte directe incrementa de forma significativa fins un 22% la probabilitat de resposta després de la primera citació en les dones del barri de Raval Nord invitades. En el grup de contacte directe aquesta resposta era del 63%, comparat amb un 55% quan la carta era enviada pels professionals sanitaris del CAP, i un 52% quan era remesa pels responsables del programa. Aquest increment en el grup de contacte directe s'observa encara que sols s'ha aconseguit contactar en un 45% dels casos directament amb la mateixa dona. Quan aquest fet s'assoleix la resposta és del 72%. La utilització de professionals no sanitaris per a aconsellar les dones sembla ser una estratègia efectiva, particularment entre les dones de baix nivell educatiu.
The beginning of the breast cancer screening program in the Ciutat Vella and Sant Martí districts of Barcelona was the origin of the first study in the Barceloneta quarter, with the aim of analyzing different factors related to participation. The response after the first citation was 65%. Having a previous clinical history, increased in nearly 4 times the response odds. Response after the first citation was influenced by who the recipient of the citation letter was, ranging from 75% when this was the same person concerned to 47% when the letter was left in the letter-box, and to 32% when the address was uncertain. The response after subsequent citations was 26%. Having previous clinical history increased the response odds in almost 8 times. The response after successive citations, ranged from 50% when it was for circumstantial reasons, to 11 % when it was due to lack of interest. Coverage rate (79%) decreased with age, and increased with education level.

The second study shows that, previously to the program, mammography screening did not comply with European guidelines. A screening mammography had been performed on 59 % of women interviewed in the El Clot, Camp de l'Arpa and La Verneda quarters. The utilization of mammography was higher among younger women, women with a higher education level, or who had previous visits to a physician. Periodicity was once a year in 35% of cases, once every two years in 38%, and every 2-4 years in the remaining 27 %. Mammographies were performed at the Public Heath Service in 58 % of cases. The Public Health Service shows the highest percentage (42 %) of biennial periodicity. The variables more strongly associated with the use of screening mammography (probabilities 4 times higher) were: visit to a gynecologist and performance of a pap smear. Also related to the utilization of screening mammography were: personal history of breast pathology, family history of breast cancer, breast self-examination, and recent visit to a general practitioner. Self-perceived health presented an inverse relation with screening mammography use.

Finally, the third study is a randomized controlled trial where three different strategies of inviting 50 to 64 years old women to participate in the program were compared. The strategy of direct contact increased in a significant way, up to 22%, the possibility of response after the first citation among women invited in the Raval Nord quarter. The response rate in the direct contact group was 62%, compared to 55% when the letter was sent by Primary Health Care Team, and 52% when it was sent by those responsible of the program. This increase in the direct contact group is noticeable even though only in 45 % of cases it was possible to contact the subject herself. When this was achieved, response raised to 72%. Use of non-health professionals to advise women seems to be an effective strategy, especially among women with a lower educational level.

Una de les principals causes d’accidents d’automòbil és l’estat inadequat del conductor. Diversos estudis situen entre el 16% i el 30% el nombre d'accidents de trànsit relacionats amb el cansament, fatiga, somnolència i estats similars. Per aquest motiu una de les prioritats actuals de grups de recerca i empreses automotrius és el desenvolupament de sistemes capaços de detectar somnolència i/o estats inadequats en conductors. Els diversos mètodes existents per detectar somnolència poden agrupar-se en quatre grans grups: subjectius, fisiològics, visuals i de conducció. Els primers, basats en avaluacions subjectives, presenten una baixa fiabilitat si el conductor és el seu propi avaluador i el seu ús en vehicle no és viable si l’avaluador és extern. Els sistemes basats en informació fisiològica tenen una major fiabilitat però requereixen l’ús de dispositius específics per part del conductor (casc amb elèctrodes, sensors d’activitat cardíaca, banda respiratòria, etc.). Aquest fet és molest pels usuaris i, mentre no es desenvolupi un sensor sense contacte fiable, limita la utilització d’aquests sistemes a conductors professionals d’alt risc (conductors de llargues distàncies, de mercaderies perilloses, etc.). El tercer grup, en canvi, és totalment transparent a l’usuari i analitza, a partir del processat d’imatges, l’atenció del conductor en funció del seu comportament ocular. En condicions de bona il·luminació presenten molts bons resultats, mentre que les il·luminacions irregulars els són problemàtiques, així com l’ús d’ulleres de sol. Finalment, el quart grup de detectors està format per aquells que es basen en l’anàlisi de la conducció del vehicle, els quals són també transparents per l’usuari. La majoria d’aquests detectors estan desenvolupats en simuladors, sense tenir en compte la complexitat d’un entorn real. En aquesta tesi és presentat un sistema per a vehicles reals que estima l’estat del conductor a partir d’una avaluació de la qualitat de la conducció i de la seva interacció amb el vehicle. Partim de la hipòtesi que aquesta qualitat es degrada amb la fatiga i la somnolència. El sistema estudia els senyals disponibles a la xarxa de comunicacions del vehicle (bus CAN) i, opcionalment, les dades proporcionades per una càmera frontal amb un programari específic per la detecció de línies de carril. Per validar la nostra hipòtesi inicial s’han realitzat assajos en simulador amb subjectes privats del son. Les dades obtingudes han estat analitzades i en elles s’han identificat les característiques de la conducció més significatives en somnolència. A continuació s’han dut a terme diferents assajos en vehicle real, en els que s’ha pogut observar un important increment de la complexitat de l’entorn. Per això, en el desenvolupament del detector hem hagut de centrar gran part dels esforços en evitar les falses alarmes. A part dels tres grans mòduls que generen penalitzacions (basats en la posició en el carril, els moviments de volant i les correccions brusques), es presenten a la tesi diversos mòduls centrats en identificar determinades situacions i condicions en la conducció a partir dels que es modula dinàmicament la sensibilitat del sistema. Els resultats obtinguts mostren la possibilitat de detectar estats no aptes mitjançant el control dinàmic del vehicle, sempre i quant aquests es vegin reflectits en la conducció. El sistema final pot treballar exclusivament amb les dades del CAN, tot i que l’adició d’una càmera frontal incrementa la qualitat de la informació d’entrada del sistema. Està optimitzat per treballar en microcontroladors de vehicle, complint amb restriccions temporals i computacionals així com satisfent les principals normatives automotrius.
A main cause of vehicle accidents is the driver's condition. Several studies estimate that drowsiness and similar states cause around 16-30% of all traffic accidents. The existing drowsiness detection methods can be divided into four main groups: subjective, physiological, visual and driving behavioral. The first and second methods are not feasible for non professional divers due to their low reliability and/or need of devices attached to the driver. The third method can be already found in vehicles, but has the drawback of depending highly on lighting conditions. Finally, the fourth methods, based on the driving behavior analysis, have the advantage of being transparent and non-invasive to the user and also not depending highly on external conditions. Most of these detectors are developed in simulators, without considering the real environment's complexity. This thesis presents a system for real vehicles to estimate the driver's state based on an evaluation of his/her driving quality and interaction with the vehicle. We assume that this quality deteriorates with fatigue and drowsiness. The system analyses data available on the vehicle's bus and optionally data provided by a lane detection frontal camera. To validate our initial hypothesis simulator tests have been done with sleep-deprived drivers. The obtained data were analyzed to obtain the main drowsy driving characteristics. Afterwards, different real vehicle tests were carried out, where a significant increase of the environment's complexity appeared. Therefore, our development had a focus on false alarms prevention. Besides the major modules that generate penalties (based on the vehicle's position, steering movements and abrupt corrections), we presented other modules focused on identifying specific situations and conditions that modulate dynamically the system's sensitivity. The results show the feasibility of detecting inattentive states using the vehicle's dynamic control. The system is optimized to work in a vehicle's microcontroller, fulfilling automotive's standards and constraints.

Los agentes anabolizantes prohibidos por la Comisión Médica del Comité Olímpico Internacional (COI) deben estar ausentes en las muestras de orina objeto de análisis. El límite de detección está condicionado por la sensibilidad del instrumento y la relación señal/ruido debida al material biológico coextraído junto con los analitos de interés. Las nuevas exigencias de sensibilidad del COI como la detección de nuevas sustancias utilizadas en dosis sensiblemente inferiores, obliga al replanteamiento de la estrategia analítica utilizada. El objetivo general de esta tesis es: desarrollar nuevas técnicas analíticas de alta sensibilidad para la detección de esteroides y otros anabolizantes en orina humana mediante: 1.- Estudio de la cromatografía liquida capilar para la cuantificación de las concentraciones de testosterona y epitestosterona en orina humana. 2.- Estudio de la purificación de la muestra previa al análisis instrumental. - Estudio del uso de la cormatografía de inmunoafinidad (IAC) en la purificación selectiva dela muestra. - Desarrollo de procedimientos mediante cromatografía líquida de alta resolución para la purificación de fracciones en los análisis de confirmación. 3.- Incremento de la sensibilidad en el análisis instrumental. - Estudio de la formación de tert-butildimetilsilil derivados como alternativa a los trimestilsilil derivados habitualmente utilizados. - Estudio de la utilización de nueva instrumentación basada en la espectrometría de masas de trampa de iones y en tándem (MS/MS) para alcanzar la sensibilidad y selectividad requerida por los nuevos estánderes impuestos por las organizaciones internacionales del área de la salud, en particular en el deporte.

La detección de peatones continua siendo un problema muy difícil en escenarios reales, donde diferentes situaciones como cambios en iluminación, imágenes ruidosas, objetos inesperados, escenarios sin control y la variabilidad en la apariencia de los objetos ocurren constantemente. Todos estos problemas fuerzan el desarrollo de detectores más robustos para aplicaciones relevantes como lo son los vehículos autónomos basados en visión, vigilancia inteligente y el seguimiento de peatones para el análisis del comportamiento. Los detectores de peatones basados en visión más confiables deciden basándose en descriptores extraídos usando un único sensor y capturando características complementarias, e.g., apariencia y textura. Estas características son extraídas de una única imagen, ignorando la información temporal, o incluyendo esta información en un paso de post procesamiento e.g., seguimiento o coherencia temporal. Teniendo en cuenta estos hechos, nos formulamos la siguiente pregunta: ¿Podemos generar detectores de peatones más robustos mediante la introducción de nuevas fuentes de información en el paso de extracción de características? Para responder a esta pregunta desarrollamos diferentes propuestas para introducir nuevas fuentes de información a detectores de peatones bien conocidos. Empezamos por la inclusión de información temporal siguiendo el paradigma del aprendizaje secuencial apilado (SSL siglas en inglés), el cual sugiere que la información extraída de las muestras vecinas en una secuencia pueden mejorar la exactitud de un clasificador base. Después nos enfocamos en la inclusión de información complementaria proveniente de sensores diferentes como nubes de puntos 3D (LIDAR - profundidad), imágenes infrarrojas (FIR) o mapas de disparidad (par estéreo de cámaras). Para tal fin desarrollamos un marco multimodal en el cual información proveniente de diferentes sensores es usada para incrementar la exactitud en la detección (aumentando la redundancia de la información). Finalmente proponemos un detector multi-vista, esta propuesta multi-vista divide el problema de detección en n sub-problemas. Cada uno de estos sub-problemas detectara objetos en una vista específica dada, reduciendo así el problema de la variabilidad que se tiene cuando un único detector es usado para todo el problema. Demostramos que estas propuestas obtienen resultados competitivos con otros métodos en el estado del arte, pero envés de diseñar nuevas características, reutilizamos las existentes para mejorar el desempeño.
Pedestrian detection continues to be an extremely challenging problem in real scenarios, in which situations like illumination changes, noisy images, unexpected objects, uncontrolled scenarios and variant appearance of objects occur constantly. All these problems force the development of more robust detectors for relevant applications like vision-based autonomous vehicles, intelligent surveillance, and pedestrian tracking for behavior analysis. Most reliable vision-based pedestrian detectors base their decision on features extracted using a single sensor capturing complementary features, e.g., appearance, and texture. These features usually are extracted from the current frame, ignoring temporal information, or including it in a post process step e.g., tracking or temporal coherence. Taking into account these issues we formulate the following question: can we generate more robust pedestrian detectors by introducing new information sources in the feature extraction step? In order to answer this question we develop different approaches for introducing new information sources to well-known pedestrian detectors. We start by the inclusion of temporal information following the Stacked Sequential Learning (SSL) paradigm which suggests that information extracted from the neighboring samples in a sequence can improve the accuracy of a base classifier. We then focus on the inclusion of complementary information from different sensors like 3D point clouds (LIDAR - depth), far infrared images (FIR), or disparity maps (stereo pair cameras). For this end we develop a multi-modal framework in which information from different sensors is used for increasing detection accuracy (by increasing information redundancy). Finally we propose a multi-view pedestrian detector, this multi-view approach splits the detection problem in n sub-problems. Each sub-problem will detect objects in a given specific view reducing in that way the variability problem faced when a single detectors is used for the whole problem. We show that these approaches obtain competitive results with other state-of-the-art methods but instead of design new features, we reuse existing ones boosting their performance.

L'aportació més important d'aquesta tesi doctoral és la proposta de noves tècniques de processament del senyal per a l'anàlisi objectiu d'uns tipus de sons respiratoris, anomenats sibilàncies, com a eina complementària pel diagnòstic mèdic i pel seguiment clínic de malalties pulmonars.
Per a detectar les sibilàncies, inicialment s'han proposat i validat dos algorismes basats en l'anàlisi de l'espectrograma del senyal: el Shabtai-Musih de Mitjana Local (SMML) i l'Algorisme de Detecció de Sibilàncies Adaptatiu Local (LAWDA). La validació, realitzada a partir de 60 senyals de so amb l'ajut d'un metge especialista, ha mostrat una sensibilitat en la detecció de sibilàncies del 90.3% pel SMML i del 93.9% pel LAWDA en el tram de flux de l'espiració forçada comprès entre 1.2 i 0.2 l/s. Pel tram de flux de 0.2 a 0 l/s els valors han estat del 64.5% i del 71.0% respectivament.
Per a l'estudi s'han fet servir senyals de so adquirits durant la maniobra espiromètrica que s'utilitza en la pràctica clínica habitual per a l'avaluació de la funció pulmonar de pacients. La base de dades conté 37 pacients, 15 de sans que formen el grup de control, 16 amb asma bronquial no fumadors i 6 que pateixen malaltia pulmonar obstructiva crònica (COPD). Per a cada pacient s'han estudiat un mínim de 6 maniobres: 3 en estat basal i 3 passats 20 minuts després de l'aplicació de 1 mg de Terbutalina (broncodilatador).
S'ha realitzat un estudi estadístic de paràmetres característics del tram d'interès (1.2 a 0.2 l/s): el nombre de sibilàncies detectades, la freqüència mitjana de la sibilància de potència pic (FMSPPM) i mitjana (FMSPMM) màximes, el promig de les freqüències mitjanes de les sibilàncies detectades (PFM), i els percentatges de la maniobra ocupats per monofonia, polifonia o sense sibilàncies. S'han obtingut diferències significatives entre els grups per la mitjana i la desviació típica intrapacient d'alguns dels paràmetres estudiats tot i que els resultats no sempre coincidien per als dos algorismes. Cal destacar l'observació de diferències molt significatives entre els pacients de control i els asmàtics (p<0.01) per la mitjana i la desviació típica intrapacient del nombre de sibilàncies detectades tant abans com després d'aplicar el broncodilatador, independentment de l'algorisme utilitzat per la detecció.
Per a estudiar la dinàmica de canvi de les vies aèries dels grups de pacients, també s'ha realitzat un estudi estadístic de les diferències entre les mitjanes i les desviacions típiques intrapacient dels paràmetres calculats abans i després d'aplicar un fàrmac broncodilatador. La majoria de paràmetres no han presentat diferències de comportament entre estats significatives en un mateix grup de pacients.
També s'han definit els paràmetres de canvi en signe i valor absolut, que es defineixen com la resta entre els valors anteriors i els posteriors a l'aplicació del fàrmac. De l'estudi estadístic d'aquests paràmetres es conclou que hi ha diferències entre estats per un mateix pacient i que aquestes són de vegades significatives per diferenciar grups, sobretot quan s'estudien en valor absolut.
Un cop validada la utilitat de la tècnica s'ha desenvolupat l'Algorisme de Detecció de Sibilàncies Genèric (GWDA), basat en la transformada de Malvar i el pseudoespectre. Aquest serveix per a detectar i estudiar les sibilàncies en altres maniobres i menors nivells de flux respiratori, i facilita la integració en dispositius de temps real. En la validació del nou algorisme s'ha obtingut una sensibilitat superior als altres tant pel tram comprès entre 1.2 i 0.2 l/s del flux (96.7 %) com pel tram de 0.2 a 0 l/s (100 %).
S'ha realitzat l'estudi de l'espiració forçada utilitzant el GWDA i s'han estudiat estadísticament els diferents paràmetres calculats per les sibilàncies detectades pels pacients dels diferents grups. També s'han obtingut diferències molt significatives en estudiar el nombre de sibilàncies detectades en asmàtics i controls (p<0.01).
Els estudis estadístics s'han complementat en aquest cas amb un anàlisi discriminant per a avaluar la possibilitat de realitzar un sistema automàtic de classificació basat només en paràmetres provinents de les sibilàncies. L'anàlisi discriminant s'ha realitzat combinant fins a un màxim de 3 paràmetres que presentaven diferències significatives entre grups i ha mostrat taxes de classificació de fins al 91.9 % en la fase d'entrenament i del 77.8 % per la de test.
Finalment, s'ha realitzat un estudi preliminar del nombre de sibilàncies detectades durant la maniobra de volum corrent per mitjà del GWDA.
La aportación más importante de esta tesis doctoral es la propuesta de nuevas técnicas de procesado de señal para el análisis objetivo de un tipo de sonidos respiratorios, las sibilancias, como herramienta complementaria para el diagnostico médico y para seguimiento clínico de enfermedades pulmonares.
Para detectar sibilancias, inicialmente se han propuesto y validado dos algoritmos basados en el análisis del espectrograma señal: el Shabtai-Musih de Media Local (SMML) y el Algoritmo de Detección de Sibilancias Adaptativo Local (LAWDA). La validación, realizada a partir de 60 señales de sonido con la ayuda de un médico especialista, ha mostrado una sensibilidad en la detección de sibilancias del 90.3% para el SMML y del 93.9% para el LAWDA en el tramo de flujo de la espiración forzada comprendido entre 1.2 i 0.2 l/s. Para el tramo de flujo de 0.2 a 0 l/s los valores han sido del 64.5% i del 71.0% respectivamente.
Para el estudio se han utilizado señales de sonido adquiridos durante la maniobra espirométrica que se utiliza en la práctica clínica habitual para evaluar la función pulmonar de pacientes. La base de datos contiene 37 pacientes, 15 de sanos que forman el grupo de control, 16 con asma bronquial no fumadores y 6 que sufren enfermedad pulmonar obstructiva crónica (COPD). Para cada paciente se han estudiado un mínimo de 6 maniobras: 3 en estado basal y 3 pasados 20 minutos de la aplicación de 1 mg de Terbutalina (broncodilatador).
Se ha realizado un estudio estadístico de parámetros característicos del tramo de interés (1.2 a 0.2 l/s): el número de sibilancias detectadas, la frecuencia media de la sibilancia de potencia pico (FMSPPM) y media (FMSPMM) máximas, el promedio de las frecuencias medias de las sibilancias detectadas (PFM), y los porcentajes de la maniobra ocupados por monofonía, polifonía o sin sibilancias. Se han obtenido diferencias significativas entre grupos para la media y la desviación típica intrapaciente de algunos de los parámetros estudiados aunque los resultados no siempre coincidían para los dos algoritmos. Cabe destacar la observación de diferencias muy significativas entre los pacientes de control y los asmáticos (p<0.01) para la media y la desviación típica intrapaciente del numero de sibilancias detectadas tanto antes como después de aplicar el broncodilatador, independientemente del algoritmo utilizado para la detección.
Para estudiar la dinámica de cambio de las vías aéreas de los grupos de pacientes, también se ha realizado un estudio estadístico de las diferencias entre las medias y las desviaciones típicas intrapaciente de los parámetros calculados antes y después de aplicar la Terbutalina. La mayoría de parámetros no han presentado diferencias de comportamiento entre estados significativos en un mismo grupo de pacientes.
También se han definido los parámetros de cambio con signo y valor absoluto como la resta entre los valores anteriores y los posteriores a la aplicación del fármaco. Del estudio estadístico de estos parámetros se concluye que hay diferencias entre estados para un mismo paciente y que estas son a veces significativas para diferenciar grupos, sobretodo cuando se estudian en valor absoluto.
Una vez validada la utilidad de la técnica se ha desarrollado el Algoritmo de Detección de Sibilancias Genérico (GWDA), basado en la transformada de Malvar y el pseudoespectro. Este sirve para detectar y estudiar las sibilancias en otras maniobras y menores niveles de flujo respiratorio, y facilita la integración en dispositivos de tiempo real. En la validación del nuevo algoritmo se ha obtenido una sensibilidad superior a los otros tanto para el tramo comprendido entre 1.2 i 0.2 l/s del flujo (96.7 %) como para el tramo de 0.2 a 0 l/s (100 %).
Se ha realizado el estudio de la espiración forzada utilizando el GWDA y se han estudiado estadísticamente los parámetros calculados para las sibilancias detectadas en los pacientes de los diferentes grupos. También se han obtenido diferencias muy significativas al estudiar el número de sibilancias detectadas en asmáticos y controles (p<0.01).
Los estudios estadísticos se han completado en este caso con un análisis discriminante para evaluar la posibilidad de realizar un sistema automático de clasificación basado solamente en parámetros provenientes de las sibilancias. El análisis discriminante se ha realizado combinando hasta un máximo de 3 parámetros que presentaban diferencias significativas entre grupos y ha mostrado índices de clasificación de hasta el 91.9 % en la fase de entrenamiento y del 77.8 % para la de test.
Finalmente, se ha realizado un estudio preliminar del número de sibilancias detectadas durante la maniobra de volumen corriente por medio del GWDA.
The main contribution of this PhD Thesis is to propose new signal processing techniques to objectively analyze respiratory sounds, specifically wheezes, as a medical diagnostic complementary tool and to monitor the clinical evolution of pulmonary diseases.
Initially, two algorithms based on the spectrogram analysis have been proposed and validated in order to detect wheezes: the Local Mean Shabtai-Musih (SMML) and the Local Adaptive Wheezes Detection Algorithm (LAWDA). Validation, done using 60 sound signals and with the assessment of an specialized medical doctor, shows a wheezes detection sensibility of 90.3% for the SMML and of 93.9% for the LAWDA when 1.2 to 0.2 l/s forced exhalation flow levels are evaluated. These values go down to 64.5% and 71.0% respectively when the 0.2 to 0 l/s segment is used instead.
Sound signals used for this study were acquired from the patient during the spirometry maneuver that is used for the assessment of pulmonary function in regular clinical practice. Data base is composed by 37 individuals: 16 non-smoker bronchial asthma patients, 6 chronic obstructive pulmonary disease (COPD) affected individuals, and 15 control subjects. A minimum of 6 maneuvers have been studied for each patient: 3 in basal state and 3 after 20 minutes of applying a 1 mg dose of Terbutaline (bronchodilator).
For the flow segment of interest (1.2 to 0.2 l/s), a statistical study of its characteristic parameters: number of detected wheezes, mean frequency of the wheeze with higher power peak (FMSPPM) or mean power (FMSPMM), the mean value of the detected wheezes mean frequencies (PFM), and the percentage of maneuver occupied by monophony, polyphony or without wheezes; has been performed. Significant differences between groups have been found for the intrapatient mean and standard deviation of some of the studied parameters but results were not always coincident for the two detection algorithms. A remarkable result has been encountered when studying the mean and standard deviation of the number of detected wheezes before and after applying a bronchodilator drug: very significant differences have been found (p<0.01) between asthma and control groups independently of the evaluated state or the algorithm used.
In order to study the patient groups airways dynamics changes, a statistical study of the differences between means and standard deviations of the parameters calculated before and after the application of the bronchodilator has been also performed. Most of the parameters did not show significant behavior differences between states of the same patients group.
Also, the change parameters with sign and in absolute value have been defined. These are the results obtained by subtracting the values obtained before and after applying the drug. The statistical study of these parameters concludes that patients show differences between states and that these are sometimes significant in order to separate groups, especially when studied in absolute value.
Once validated the utility of the technique the General Wheezes Detection Algorithm (GWDA) has been developed, based on the Malvar transform and the pseudospectrum. This algorithm is useful to detect and study wheezes on alternative maneuvers and lower respiratory flow levels, and facilitates the integration on real time devices. After validating it a higher sensitivity than the other algorithms has been found for the 1.2 to 0.2 l/s flow segment (96.7%) and also for the 0.2 to 0 l/s range (100%).
The GWDA has been used to perform the forced exhalation study and the parameters obtained from the wheezes detected in each of the different groups patients have been studied statistically. Very significant differences have been also found when studying the number of detected wheezes in asthma and control groups (p<0.01).
For the GWDA, the statistical studies have been completed with a discriminant analysis to evaluate the possibility to develop an automatic classification system only based on the parameters calculated from the detected wheezes. The discriminant analysis has been done combining up to a maximum of 3 parameters that showed significant differences between groups and classification rates of 91.9% for the training and of 77.8% for the testing patients sets have been accomplished.
Finally, a preliminary study of the number of wheezes detected during the sporadic inspiration and exhalation maneuver has been done using the GWDA.

Encara que és un càncer infreqüent, el melanoma maligne cutani (MM) està augmentant ràpidament la seva incidència a tot el món. El pronòstic dels pacients amb MM es relaciona directament amb la profunditat de la invasió de la lesió primitiva en el moment del diagnòstic i el tractament inicial. És, per tant, molt important realitzar un diagnòstic precoç d'aquests malalts, per aconseguir una selecció més acurada dels pacients que han d'ésser sotmesos a tractaments normalment agressius.