Tesis Doctorals en Xarxa
Not a member yet
46997 research outputs found
Sort by
Culturability, taxonomic novelty and functional genomics of marine bacteria with different trophic strategies
No full textEls bacteris són els organismes vius més abundants al mar segons el seu nombre de cèl·lules. Són responsables de la major part de la respiració que té lloc a l’oceà, formen la base de la cadena alimentària i tenen un paper essencial als cicles biogeoquímics de la Terra. Per entendre el funcionament dels ambients marins és crucial investigar la diversitat de les comunitats bacterianes marines a través de metodologies com la seqüenciació, que proporciona una àmplia visió de la dinàmica de la comunitat, i el cultiu, que permet obtenir informació detallada dels organismes cultivats.
L’aïllament de bacteris en cultius purs és una eina molt valuosa, ja que proporciona la possibilitat d’utilitzar els cultius en experiments fisiològics, accedir a genomes d’alta qualitat per tal de, per exemple, inferir el metabolisme dels organismes cultivats, i caracteritzar i descriure vàlidament nous tàxons. La composició i dinàmica de les comunitats microbianes marines estan influïdes per diversos factors com la llum, la disponibilitat de nutrients, la depredació per part de protistes i la lisi viral, però no es coneix gaire sobre com aquests factors afecten la cultivabilitat dels bacteris. Aquesta tesi comença amb l’obtenció de 1.643 aïllats d’experiments de manipulació que van provar la influència d’aquests factors en la comunitat microbiana de l’aigua de mar de la Badia de Blanes (NW Mediterrani). Aquesta col·lecció d’aïllats es descriu al Capítol 1, revelant que, en condicions favorables per al creixement de bacteris copiòtrofs, els bacteris més abundants es poden cultivar utilitzant plaques d’agar, amb aïllats que representen aproximadament el 71% de la comunitat. A més, la nostra col·lecció d’aïllats va incloure 61 soques de probable novetat taxonòmica, demostrant així el potencial dels cultius bacterians per descobrir bacteris prèviament desconeguts.
Encara que s’estima que hi ha 10^12 espècies microbianes a la Terra, la majoria de les quals són procariotes, ara mateix només hi ha unes 25.000 espècies procariotes vàlidament caracteritzades. Per ajudar a omplir aquest buit, el Capítol 2 d’aquesta tesi presenta la caracterització fenotípica, genòmica i filogenòmica de 26 soques de la col·lecció de cultius obtinguda al Capítol 1 i resol el seu estat taxonòmic, donant lloc a la introducció de 23 noves espècies i 6 nous gèneres bacterians. També es descriu la distribució geogràfica de les soques, demostrant la seva ubiqüitat i revelant que representen fraccions significatives de les comunitats microbianes dels oceans globals. Finalment, vam observar que les noves soques tenen rols potencialment rellevants als cicles biogeoquímics marins del carboni, nitrogen, fòsfor, sofre i hidrogen.
L’oceà té típicament una baixa disponibilitat de nutrients i està dominat per bacteris oligòtrofs que no es poden cultivar utilitzant mètodes tradicionals, però els canvis sobtats en les condicions, com els que es produeixen durant un bloom de fitoplàncton, fan que certs tàxons copiòtrofs responguin amb altes taxes de creixement. Alguns d’aquests organismes poden passar d’abundàncies molt baixes a porcions significatives de la població durant curts períodes de temps, en el que anomenem "blooms bacterians". Encara que aquests fenòmens estan ben documentats, es coneix molt poc sobre els mecanismes funcionals subjacents i si tots els bacteris copiòtrofs poden desenvolupar blooms, o només alguns d’ells poden fer-ho depenent de les seves característiques genòmiques. Per respondre aquestes preguntes, el Capítol 3 d’aquesta tesi realitza una anàlisi funcional utilitzant genomes d’aïllats i metagenomes dels experiments de manipulació descrits al Capítol 1. Aquest treball identifica un conjunt de gens funcionals sobrerepresentats en els bacteris que van respondre més als tractaments i atribueix importància a la selecció òptima de codons per a proteïnes ribosòmiques en bacteris capaços de desenvolupar blooms.Las bacterias son los organismos vivos más abundantes del mar en número de células. Son responsables de la mayor parte de la respiración que ocurre en el océano, forman la base de la cadena alimentaria y juegan un papel esencial en los ciclos biogeoquímicos de la Tierra. Para entender el funcionamiento de los ambientes marinos es crucial investigar la diversidad de las comunidades bacterianas marinas a través de metodologías como la secuenciación, que proporciona una visión amplia de las dinámicas de la comunidad, y los cultivos, que permiten obtener información detallada de los organismos aislados.
El aislamiento de bacterias en cultivos puros es una herramienta muy valiosa, ya que proporciona la posibilidad de utilizarlas en experimentos fisiológicos, acceder a genomas de alta calidad para, por ejemplo, inferir el metabolismo de los organismos cultivados, y caracterizar y describir válidamente nuevos taxones. La composición y dinámica de las comunidades microbianas marinas están influenciadas por varios factores como la luz, la disponibilidad de nutrientes, la depredación por protistas y la lisis viral, pero no se sabe mucho sobre cómo estos factores afectan la capacidad de cultivo de las bacterias. Esta tesis comienza con la obtención de 1.643 aislados bacterianos a partir de experimentos de manipulación que probaron la influencia de dichos factores en la comunidad microbiana del agua de mar de la Bahía de Blanes (noroeste del Mediterráneo). Esta colección de aislados se describe en el Capítulo 1, revelando que, en condiciones favorables para el crecimiento de bacterias copiótrofas, las bacterias más abundantes pueden ser cultivadas utilizando placas de agar, con aislamientos que representan aproximadamente el 71% de la comunidad. Además, nuestra colección de aislados incluyó 61 cepas de probable novedad taxonómica, demostrando así el potencial de los cultivos bacterianos para descubrir bacterias previamente desconocidas.
Aunque se estima que existen 10^12 especies microbianas en la Tierra, la mayoría de las cuales son procariotas, hasta la fecha solo hay unas 25.000 especies procariotas válidamente caracterizadas. Para ayudar a llenar este vacío, el Capítulo 2 de esta tesis presenta la caracterización fenotípica, genómica y filogenómica de 26 cepas de la colección de cultivos obtenida en el Capítulo 1 y resuelve su taxonomía, resultando en la introducción de 23 nuevas especies y 6 nuevos géneros bacterianos. También se describe la distribución geográfica de las cepas, demostrando su ubicuidad y revelando que representan fracciones significativas de las comunidades microbianas del océano global. Finalmente, se observa que las nuevas cepas tienen roles potencialmente relevantes en los ciclos biogeoquímicos marinos del carbono, nitrógeno, fósforo, azufre e hidrógeno.
El océano tiene típicamente una baja disponibilidad de nutrientes y está dominado por bacterias oligotróficas que no se pueden cultivar utilizando métodos tradicionales, pero los cambios repentinos en las condiciones, como aquellos que ocurren durante un bloom de fitoplancton, hacen que ciertos taxones copiótrofos respondan con altas tasas de crecimiento. Algunos de estos organismos pueden pasar de abundancias muy bajas a porciones significativas de la población durante cortos períodos de tiempo, en lo que llamamos "blooms bacterianos". Aunque estos fenómenos están bien documentados, se sabe muy poco sobre los mecanismos funcionales subyacentes y si todas las bacterias copiótrofas pueden desarrollar blooms, o solo algunas de ellas pueden hacerlo dependiendo de sus características genómicas. Para responder a estas preguntas, el Capítulo 3 de esta tesis realiza un análisis funcional utilizando genomas procedentes de aislados y metagenomas de los experimentos de manipulación descritos en el Capítulo 1. Este trabajo identifica un conjunto de genes funcionales sobrerrepresentados en las bacterias que respondieron más a los tratamientos y atribuye importancia a la selección óptima de codones para proteínas ribosómicas en bacterias capaces de desarrollar blooms.Bacteria are the most abundant living organisms in the sea in terms of cell abundance. They are responsible for most of the respiration occurring in the ocean, form the base of the food chain, and play an essential role on Earth's biogeochemical cycles. To understand the functioning of marine environments it becomes crucial to investigate the diversity of marine bacterial communities through methodologies such as sequencing, which provides a wide picture of the dynamics of the community, and cultivation, which allows to obtain detailed information of the cultured organisms.
Isolating bacteria in pure culture is a highly valuable tool as it provides the possibility of using the cultures in physiological experiments, access high-quality genomes to e.g. infer the metabolism of the cultured organisms and validly characterize and describe new taxa. The composition and dynamics of marine microbial communities are influenced by various factors such as light, nutrient availability, predation by protists, and viral lysis, but there is not much knowledge about how these factors affect the culturability of bacteria. This thesis starts with the obtention of 1,643 isolates from manipulation experiments which tested the influence of the said factors on the microbial community of Blanes Bay seawater (NW Mediterranean). This collection of isolates is described in Chapter 1, revealing that under conditions favorable to the growth of copiotrophic bacteria, the most abundant bacteria can be cultured using agar plates, up to isolates representing ca. 71% of the community. Additionally, our isolate collection included 61 strains of likely taxonomic novelty, thus demonstrating the potential of bacterial cultures to uncover previously unknown bacteria.
Although it is estimated that there are 10^12 microbial species on Earth, most of which are prokaryotes, to date there are only about 25,000 validly characterized prokaryotic species. To help in filling this gap, Chapter 2 of this thesis presents the phenotypic, genomic, and phylogenomic characterization of 26 strains from the culture collection obtained in Chapter 1 and resolves their taxonomic status, leading to the introduction of 23 new species and 6 new bacterial genera. The geographical distribution of the strains is also described, demonstrating their ubiquity and revealing that they represent significant fractions of the microbial communities of the global oceans. Finally, we observed that the novel strains have potentially relevant roles in the marine biogeochemical cycling of carbon, nitrogen, phosphorus, sulfur, and hydrogen.
The ocean has typically low nutrient availability and is dominated by oligotrophic bacteria that cannot be cultured using traditional methods, but sudden changes in conditions, such as those that occur during a phytoplankton blooms, cause certain copiotrophic taxa to respond with high growth rates. Some of these organisms can rise from very low abundances to high portions of the population during short periods of time, in what we call "bacterial blooms". Although these phenomena are well documented, very little is known about the underlying functional mechanisms governing them and whether all copiotrophic bacteria can bloom, or only some of them can do it depending on their genomic traits. To answer these questions, Chapter 3 of this thesis conducts a functional analysis using genomes from isolates and metagenomes from the manipulation experiments described in Chapter 1. This work identifies a set of functional genes overrepresented in the bacteria that responded the most to the treatments and attributes importance to optimal codon selection for ribosomal proteins in bacteria capable of blooming.
This thesis combines cultures with data derived from sequencing and from ecological surveys of the ocean to advance in the collective knowledge of the ecology of marine bacteria, with a focus on copiotrophic taxa, particularly in their diversity, culturability, and functional characteristics.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Microbiologi
Electrochemical investigation of nanoscale phenomena in rGO-based electrodes
No full textEls dispositius electroquímics basats en grafé estan sent investigats per al desenvolupament de teràpies per a malalties neurològiques. En les últimes dècades, s’ha dedicat un gran esforç a explorar nous materials que substituïsquen els tradicionals elèctrodes metàl·lics a causa de les seues diferents limitacions en quan a cost, rendiment electroquímic, i durabilitat. Les investigacions recents s’estan enfocant en l’estudi de una nova generació de materials nanoestructurats a causa de les seues excel·lents propietats fisicoquímiques. L’òxid de grafé reduït (rGO) nanoporos s’està investigant àmpliament a causa del seu bon rendiment electroquímic, la seua biocompatibilitat i la seua estabilitat per a l’estimulació i el registre neuronal.
El rendiment electroquímic dels elèctrodes nanoporosos basats en rGO està dominat principalment per la capacitat de la doble capa interfacial. A causa de l’estructura nanoporosa del rGO, els processos de difusió exerceixen un paper crucial; en conseqüència, resulta complicat accedir a tota la superfície electroquímica de l’elèctrode, la qual cosa pot limitar la seua capacitat d’injecció de càrrega. Per a abordar este repte, és possible implementar diverses metodologies que optimitzen la difusió i permeten aprofitar plenament la superfície electroquímica del rGO.
El rendiment electroquímic dels elèctrodes nanoporosos basats en rGO està dominat principalment per la capacitat de la doble capa interfacial. A causa de l’estructura nanoporosa del rGO, els processos de difusió exerceixen un paper crucial; en conseqüència, resulta complicat accedir a tota la superfície electroquímica de l’elèctrode, la qual cosa pot limitar la seua capacitat d’injecció de càrrega. Per a abordar este repte, és possible implementar diverses metodologies que optimitzen la difusió i permeten aprofitar plenament la superfície electroquímica del rGO.
L’estructura nanoporosa dels elèctrodes basats en rGO està significativament influenciada tant pel material inicial de GO com pel mètode de fabricació emprat. Aquesta tesis s’enfoca específicament en analitzar com les diferents dimensions laterals de les nano-làmines de GO afecten la morfologia, les propietats fisicoquímiques i el rendiment electroquímic dels elèctrodes finals basats en rGO. Les diferències identificades en la capacitat i la impedància dels elèctrodes s’analitzen en funció de la seua estructura interna i la seua influència en els processos de difusió. Els resultats obtinguts demostren que el rendiment dels elèctrodes nanoporosos basats en rGO pot ser optimitzat mitjançant un control precís del material de partida, GO. En resum, esta tesi aporta una comprensió fonamental del comportament dels elèctrodes nanoporosos basats en rGO, al mateix temps que proporciona directrius per al seu disseny i optimització en aplicacions d’interfícies neuronals. A més, el coneixement generat pot estendre’s a altres materials nanoporosos i adaptar-se a una àmplia varietat d’aplicacions.Los dispositivos electroquímicos basados en grafeno están siendo probados para el desarrollo de nuevos tratamientos médicos para enfermedades neurológicas. En las últimas dos décadas, se han dedicado grandes esfuerzos en el estudio de nuevos materiales que sustituyan a los electrodos tradicionales basados en metales, debido a sus limitaciones en cuanto a coste, rendimiento electroquímico y estabilidad. Una nueva generación de materiales nanoestructurados están siendo investigados, debido a sus destacables propiedades fisicoquímicas. En particular, el óxido de grafeno reducido (rGO) nanoporoso es objeto de extensivas investigaciones debido a sus excepcionales propiedades electroquímicas, biocompatibilidad y estabilidad para estimulación y registro neuronal.
El rendimiento electroquímico de los electrodos nanoporosos basados en rGO está dominado principalmente por la capacitancia de la doble capa interfacial. Debido a la estructura nanoporosa del rGO, los procesos de difusión desempeñan un papel crucial; en consecuencia, resulta complicado acceder a toda la superficie electroquímica del electrodo, lo que puede limitar su capacidad de inyección de carga. Para abordar este reto, es posible implementar diversas metodologías que optimicen la difusión y permitan aprovechar plenamente la superficie electroquímica del rGO.
En esta tesis, se ha explorado una metodología de activación electroquímica para aumentar la capacitancia de los electrodos de rGO, disminuyendo la impedancia de los electrodos al aumentar la difusión a través de los nanoporos. Se han empleado nuevas técnicas electroquímicas y espectroscópicas in-situ/operando para estudiar los mecanismos que impulsan la mejora del rendimiento electroquímico, así como estudiar el papel de los nanoporos y los espacios nanoconfinados, de la adsorción/desorción iónica y de los grupos funcionales en los procesos dinámicos de los electrodos.
La estructura nanoporosa de los electrodos basados en rGO está significativamente influenciada tanto por el material inicial de GO como por el método de fabricación empleado. Esta tesis se enfoca específicamente en analizar cómo las diferentes dimensiones laterales de las nano-láminas de GO afectan la morfología, las propiedades fisicoquímicas y el rendimiento electroquímico de los electrodos finales basados en rGO. Las diferencias identificadas en la capacitancia y la impedancia de los electrodos se analizan en función de su estructura interna y su influencia en los procesos de difusión. Los resultados obtenidos demuestran que el rendimiento de los electrodos nanoporosos basados en rGO puede ser optimizado mediante un control preciso del material de partida, GO. En resumen, esta tesis aporta una comprensión fundamental del comportamiento de los electrodos nanoporosos basados en rGO, al mismo tiempo que proporciona directrices para su diseño y optimización en aplicaciones de interfaces neuronales. Además, el conocimiento generado puede extenderse a otros materiales nanoporosos y adaptarse a una amplia variedad de aplicaciones.Graphene-based electrochemical devices are being tested in the development of medical therapies for neurological disorders. During the last two decades, important efforts have been dedicated to explore new materials that could substitute the traditional metal-based electrodes, given their limitations in terms of cost, electrochemical performance, and long term stability. Current research is focused on a new generation of nanostructured materials that present outstanding physicochemical properties. Nanoporous reduced graphene oxide (rGO) is extensively investigated due to its good electrochemical performance, biocompatibility and stability for neuronal stimulation and recording.
The electrochemical performance of nanoporous rGO-based electrodes is mainly governed by the interfacial double-layer capacitance. As a consequence of the nanoporous structure of rGO, diffusion processes are very relevant; thus, the whole electrochemical surface area of the electrode is difficult to access and the charge injection capacity of this material can be limited. To address this issue, different methodologies can be applied to facilitate diffusion and to utilize the entire rGO electrochemical surface area.
In this Thesis, I have explored an electrochemical activation methodology to boost the capacitance of rGO electrodes, decreasing the electrode impedance, by increasing the diffusion through the nanopores. Novel in-situ/operando electrochemical and spectroscopic techniques are employed to study the mechanisms that drives the enhancement of the electrochemical performance, also the role of the nanopores and nanoconfined spaces, of ionic adsorption/desorption, and of the functional groups on the electrode dynamics.
The nanoporous structure of rGO-based electrodes is influenced by the starting GO material and the fabrication method. In this Thesis, in particular, I focus on the impact of the lateral dimension of the starting GO nanosheets on the morphology, physicochemical properties, and electrochemical performance of the final rGO-based electrodes. The observed differences in the capacitance and the impedance of the electrodes are discussed in terms of internal structure and the impact of diffusion processes. It is demonstrated that the performance of nanoporous rGO-based electrodes can be optimized by controlling the GO material. In summary, this Thesis contributes to a fundamental understanding of the operation of nanoporous rGO-based electrodes, while offering guidelines for the engineering of these electrodes for neural interface applications. The knowledge gained during this Thesis, yet can also be extended to other nanoporous materials, and for different applications.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Ciència de Material
Surface-functionalized Ru and Cu-based cathodic materials for artificial photosynthesis
No full textLa demanda d’energia a nivell global segueix incrementant any rere any, i la font d’energia més utilitzada segueixen sent els combustibles fòssils. L’ús d’aquests combustibles és l’origen de les elevades emissions de gasos d’efecte hivernacle que contribueixen de forma significativa al canvi climàtic. Per aquesta raó, el desenvolupament de noves metodologies per a l’emmagatzematge sostenible d’energia ha guanyat molt d’interès en els darrers anys. Una de les opcions més prometedores és la fotosíntesi artificial, inspirada en el procés de la fotosíntesi natural en què l’energia de la llum del sol s’emmagatzema en enllaços químics mitjançant la formació de sucres, midó i altres carbohidrats. En aquest sentit, tant la producció d’hidrogen com a combustible lliure de carboni com l’ús del CO2 de l’atmosfera per tal de crear una economia circular del carboni són alternatives per a la mitigació de les emissions de gasos d’efecte hivernacle. Tot i així, per aconseguir un bon rendiment en les reaccions que es volen realitzar, ja sigui l’evolució d’hidrogen o la reducció de CO2, cal dissenyar catalitzadors apropiats per tal de superar-ne les barreres cinètiques associades. En aquest context, el disseny racional de catalitzadors, normalment basats en metalls de transició, és necessari per tal d’assolir una bona activitat catalítica i una bona selectivitat, per així crear sistemes eficients a gran escala.
En el Capítol 1 es presenta el context general de les conseqüències de les emissions de gasos d’efecte hivernacle i l’estat actual dels estudis sobre l’ús de materials en l’evolució d’hidrogen i la reducció de CO2, centrant-nos en l’ús de nanopartícules i diferents estratègies de funcionalització superficial. A més a més, també es fa èmfasi en els diferents rols que pot tenir aquesta funcionalització superficial en la modificació i control de les propietats catalítiques. Finalment, es dedica un darrer apartat a l’evolució dels catalitzadors de Cu sota condicions de reducció de CO2.
En el Capítol 2, s’exposen els objectius generals d’aquest treball, centrats en la producció de nanopartícules i materials de Ru i Cu, la seva caracterització emprant múltiples tècniques i l’avaluació catalítica dels materials.
En el Capítol 3, es presenta l’aproximació “diàdica” pel disseny de fotocatalitzadors basats en nanopartícules de Ru funcionalitzades amb diferents quantitats d’un fotosensibilitzador. Avaluant el seu comportament fotocatalític i la seva estabilitat, es pretén relacionar la composició dels sistemes amb al seva eficiència i durabilitat.
En el Capítol 4, se sintetitzen esferes poroses d’òxid de coure(I) funcionalitzades amb un ventall de tiols, els quals contenen diferents cadenes i grups funcionals, per tal de modificar la seva selectivitat en la reducció electrocatalítica de CO2. Mitjançant l’anàlisi de les propietats dels diferents sistemes i l’avaluació de l’activitat catalítica, es racionalitza l’efecte d’aquests lligands per tal d’obtenir una selectivitat òptima. L’efecte electrònic del lligand també s’estudia per mitjà de càlculs DFT. A més a més, també es caracteritza l’efecte del lligand en l’evolució morfològica del catalitzador deguda a les condicions de catàlisi. Aquest estudi permet la racionalització de la funcionalització superficial d’esferes poroses de Cu2O amb tiols orgànics a través dels efectes electrònics i interficials induïts per aquests.
En el Capítol 5, s’estudia l’efecte de la deposició de recobriments orgànics poliaromàtics sobre elèctrodes que contenen materials de Cu de diferent morfologia en la reducció electrocatalítica de CO2. Caracteritzant els diferents elèctrodes i analitzant la selectivitat de cada sistema, es racionalitza tant l’efecte general de l’addició del polímer com l’efecte específic en cadascuna de les morfologies. Addicionalment, l’evolució dels materials de Cu amb i sense polímer també s’analitza, permetent identificar diferències induïdes per l’addició d’aquesta capa orgànica.
En el Capítol 6 es presenten les conclusions generals tot ressaltant els aspectes i descobriments més rellevants.La demanda de energía a nivel global sigue creciendo año tras año, y la fuente de energía más usada siguen siendo los combustibles fósiles. El uso de estos combustibles es el origen de las elevadas emisiones de gases de efecto invernadero que contribuyen al cambio climático. Por esta razón, el desarrollo de nuevas metodologías para el almacenaje sostenible de energía ha ganado mucho interés durante estos últimos años. Una de las opciones más prometedoras es la fotosíntesis artificial, inspirada en la fotosíntesis natural, en qué energía de la luz del sol se almacena en forma de enlaces químicos dando lugar a la formación de carbohidratos. En este sentido, tanto la producción de hidrógeno como la conversión del CO2 atmosférico en combustibles sintéticos para una economía circular del carbono son alternativas para la mitigación de las emisiones de gases de efecto invernadero. Aun así, para conseguir buenos rendimientos en las reacciones que se quieren realizar, ya sea la evolución de hidrógeno o la reducción de CO2, hace falta diseñar catalizadores apropiados para superar las correspondientes barreras cinéticas. En este contexto, el diseño racional de catalizadores, normalmente basados en metales de transición, es necesario para conseguir una buena actividad catalítica y alta selectividad, para así crear sistemas eficientes a gran escala.
En el Capítulo 1 se presenta el contexto general de las consecuencias de las emisiones de gases de efecto invernadero y el estado actual de los estudios sobre el uso de materiales para la evolución de hidrógeno y la reducción de CO2, centrándonos en el uso de nanopartículas y diferentes estrategias de funcionalización superficial. Además, también se hace énfasis en los diferentes roles que puede tener esta funcionalización superficial en la modificación y control de las propiedades catalíticas. Finalmente, se dedica un apartado a la evolución de los catalizadores de Cu bajo condiciones de reducción de CO2.
En el Capítulo 2, se exponen los objetivos generales de este trabajo, centrados en la preparación de nanopartículas y materiales de Ru y Cu, así como su caracterización y la evaluación catalítica.
En el Capítulo 3, se presenta la aproximación “diádica” para el diseño de fotocatalizadores basados en nanopartículas de Ru funcionalizadas con diferentes cantidades de un fotosensibilizador. Evaluando su comportamiento fotocatalítico y su estabilidad, se pretende relacionar la composición de los distintos sistemas con su eficiencia y durabilidad.
En el Capítulo 4, se sintetizan esferas porosas de óxido de cobre(I) funcionalizadas con varios tioles para modificar su selectividad en la electroreducción de CO2. Mediante el análisis de las propiedades de los distintos sistemas y la evaluación de su actividad catalítica, se racionaliza el efecto de estos ligandos para obtener una selectividad óptima. El efecto electrónico de los ligandos también es estudiado per medio de cálculos DFT. Además, se caracteriza el efecto del ligando en la evolución morfológica del catalizador durante la catálisis. Este estudio permite racionalizar la funcionalización superficial de esferas porosas de Cu2O con tioles orgánicos a través de los efectos electrónicos e interfaciales inducidos por estos.
En el Capítulo 5, se estudia el efecto de la deposición de recubrimientos orgánicos poliaromáticos sobre electrodos que contienen materiales de Cu de distinta morfología en la reducción electrocatalítica de CO2. Caracterizando los distintos electrodos y analizando la selectividad de cada sistema, se racionaliza tanto el efecto general de la adición del polímero como su efecto específico en cada una de las morfologías. Asimismo, la evolución morfológica de los materiales de Cu con y sin polímero también se caracteriza, permitiendo identificar diferencias inducidas por la adición del polímero.
En el Capítulo 6 se presentan las conclusiones generales, resaltando los aspectos y descubrimientos más relevantes.Our main source of energy to handle the constantly increasing global energy demand are still fossil fuels. Their combustion is at the origin of the high greenhouse gases emissions that greatly contribute to climate change. For this reason, the development of new and sustainable energy conversion schemes has recently gained great interest. One of the most promising options is artificial photosynthesis, which has been inspired by the natural photosynthesis process where energy from sunlight is stored in chemical bonds forming sugars, starch and other carbohydrates. In this regard, both the production of hydrogen as a carbon-free fuel and the use of atmospheric CO2 to achieve a carbon circular economy are good candidates to mitigate the emissions of greenhouse gases. However, to achieve efficient performance at the aimed reactions in artificial photosynthesis, either hydrogen evolution or CO2 reduction, proper catalysts must be designed to overcome the associated kinetic barriers. Within this context, the rational design of catalysts, usually based on transition metals, is needed to achieve adequate catalytic activity and selectivity and to create efficient systems at large scale.
Chapter 1 presents the general context about the consequences of greenhouse gas emissions and the current state-of-the-art on materials for hydrogen evolution and CO2 reduction, focusing on the use of nanoparticles and different surface-functionalization strategies. Additionally, the different roles that surface-functionalization can play on the fine-tuning of catalytic properties are highlighted. Finally, a specific section is devoted to the evolution of Cu catalysts under CO2 reduction conditions.
In Chapter 2, the main objectives of this work are exposed, being centered on the preparation of Ru and Cu-based nanoparticles and materials, their characterization and the evaluation of their catalytic activity.
In Chapter 3, the “dyadic” approach is presented as a means for the design of photocatalysts based on the use of Ru NPs functionalized with different amounts of a given photosensitizer. By evaluating their photocatalytic behavior and their stability, we intend to relate the composition of the systems with their efficiency and durability.
In Chapter 4, copper(I) oxide porous spheres are synthesized and functionalized with a variety of thiol ligands to modify the CO2 electroreduction activity and product selectivity. The combination of a thorough analysis of the morphological and compositional properties of the prepared systems with the evaluation of their catalytic activity allows rationalizing the effect of surface functionalization and to reach optimal product selectivity. The electronic effect of thiol ligands is further studied by means of DFT calculations. Moreover, the effect of ligands on the morphological evolution of the Cu-based catalyst is also studied through ex situ electrode characterization after catalysis. All in all, this study allows to rationalize surface functionalization with organic thiol ligands on Cu2O porous spheres through the induced electronic and interfacial effects.
In Chapter 5, the effect of polyaromatic film coatings over Cu-based materials of varied morphologies is studied for the electroreduction of CO2. By characterizing the electrodes and analyzing the product selectivity in each case, both the general effect of the polyaromatic film coating and its specific effect in each morphology are rationalized. Furthermore, the effect of these coatings on the morphological evolution of Cu-based materials is also characterized, allowing to identify differences on the morphological evolution induced by the addition of these coatings.
Chapter 6 exposes the general conclusions of this work, highlighting the most relevant findings.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Ciència de Material
Creation of Chitosan Tri-Layered Membranes for Evaluating the Anti-Aging Properties of Active Ingredients and Products: An Alternative to Animal Testing
No full textL'ús de l'experimentació amb animals en la recerca científica i, en particular, en la indústria cosmètica ha estat objecte de crítiques en les darreres dècades per la seva utilització per a avaluar la seguretat i eficàcia d’ingredients i productes. És urgent desenvolupar alternatives ètiques als assajos amb animals que siguin més humanes, fiables i rendibles. Aquestes alternatives estan guanyant terreny a mesura que avança la tecnologia i els valors socials i sensibilitats socials s'orienten cap a una consciència de respecte cap el benestar animal.
Algunes de les alternatives ètiques actuals als assajos amb animals a la indústria cosmètica són l'ús d'assajos in vitro, en els quals els productes cosmètics es proven en cultius cel·lulars en un laboratori, o la modelització informàtica, que pot predir els efectes de les substàncies sobre la salut en lloc d'utilitzar animals vius. Un altre mètode innovador és l'ús de pell humana sintètica que pot reproduir moltes de les propietats de la pell real. Totes aquestes alternatives formen part d'una tendència creixent en la indústria cosmètica. Amb aquest propòsit s'ha creat una membrana tricapa de quitosà reticulada iònicament amb tripolifosfat sòdic amb la finalitat de simular el nombre de capes de la pell humana, entre d’altres característiques.
La tesi destaca la creació d'una membrana tricapa en la qual es van induir porus mitjançant un mètode nou. Es van realitzar diversos experiments per a avaluar la fermesa, elasticitat, retenció d'humitat, funció de barrera, capacitat de captar aigua, reducció de porus i capacitat de permeació d'aigua de les membranes. La majoria d'aquestes propietats es proven habitualment per a determinar l'eficàcia dels productes antienvelliment.
La primera part de la tesi se centra en: a) la metodologia duta a terme en les membranes tricapa i la creació dels seus porus; b) l'aplicació d'aquest procediment en membranes creades amb cinc tipus diferents de quitosà; c) la caracterització dels diferents tipus de membranes i; d) la comparació dels resultats obtinguts amb determinades característiques de la pell humana.
La segona part presenta les propietats antienvelliment de diferents ingredients actius i productes que es van provar en la membrana tricapa de quitosà. La membrana es va dissenyar amb la inclusió dels diferents ingredients actius i productes estudiats en diferents capes per a representar la composició natural de la pell. Es van estudiar tres dels principals components de la matriu extracelul·lar: elastina, col·lagen i hialuronat, un dels principals components de la barrera cutània, les ceramides.
La tercera part de la tesi estudia les propietats antienvelliment de diferents productes cosmètics acabats en la membrana tricapa de quitosà. Aquests productes cosmètics acabats es van afegir en la capa superior per a representar la seva aplicació tòpica.
En la segona i tercera part de la tesi es va realitzar una comparació entre la incorporació dels diferents ingredients actius, productes i productes cosmètics acabats en les tres capes o en les capes objectiu, per a comprendre millor com afecta la seva col·locació a les propietats de la membrana. Es van utilitzar estudis clínics en què es va valorar l'eficàcia d'alguns ingredients actius, productes i productes cosmètics acabats com a referència per comparar-los amb els resultats obtinguts amb les membranes.
Aquesta tesi demostra el potencial de l'ús de membranes tricapa de quitosà com a alternativa viable als assajos amb animals per a avaluar l'eficàcia d'ingredients actius, productes i productes acabats. Aquest enfocament biomimètic podria ajudar a les empreses cosmètiques, alimentàries i farmacològiques a desenvolupar nous productes amb propietats antienvelliment sense dependre de l'experimentació animal.El uso de la experimentación con animales en la investigación científica y, en particular, en la industria cosmética ha sido objeto de críticas durante mucho tiempo por su utilización para evaluar la seguridad y eficacia de ingredientes y productos. Urge desarrollar alternativas éticas a los ensayos con animales que sean más humanas, fiables y rentables. Estas alternativas están ganando terreno a medida que avanza la tecnología y los valores sociales se orientan hacia un mayor respeto del bienestar animal.
Algunas de las alternativas éticas actuales a los ensayos con animales en la industria cosmética son el uso de ensayos in vitro, en los que los productos cosméticos se prueban en cultivos celulares en un laboratorio, o la modelización informática, que puede predecir los efectos de las sustancias sobre la salud en lugar de utilizar animales vivos. Otro método innovador es el uso de piel humana sintética que puede reproducir muchas de las propiedades de la piel real. Todas estas alternativas forman parte de una tendencia creciente en la industria cosmética. Con este fin, se ha creado una membrana tricapa de quitosano reticulada iónicamente con tripolifosfato sódico con el fin de simular el número de capas de la piel humana, entre otras características.
La tesis destaca la creación de una membrana tricapa en la que se indujeron poros mediante un método novedoso. Se realizaron varios experimentos para evaluar la firmeza, elasticidad, retención de humedad, función de barrera, capacidad de captar agua, reducción de poros y capacidad de permeación de agua de las membranas. La mayoría de estas propiedades se prueban habitualmente para determinar la eficacia de los productos antienvejecimiento.
La primera parte de la tesis se centra en: a) la metodología llevada a cabo en las membranas tricapa y la creación de sus poros; b) la aplicación de este procedimiento a membranas creadas con cinco tipos diferentes de quitosano; c) la caracterización de los distintos tipos de membranas y; d) la comparación de los resultados obtenidos con determinadas características de la piel humana.
La segunda parte presenta las propiedades antienvejecimiento de diferentes ingredientes activos y productos que se probaron en la membrana tricapa de quitosano. La membrana se diseñó con la inclusión de los distintos ingredientes activos y productos estudiados en diferentes capas para representar la composición natural de la piel. Se estudiaron tres de los principales componentes de la matriz extracelular: elastina, colágeno e hialuronato así como uno de los principales componentes de la barrera cutánea, las ceramidas.
La tercera parte de la tesis estudia las propiedades antienvejecimiento de diferentes productos cosméticos acabados en la membrana tricapa de quitosano. Estos productos cosméticos acabados se añadieron en la capa superior para representar su aplicación tópica.
En la segunda y tercera parte de la tesis se realizó una comparación entre la incorporación de los distintos ingredientes activos, productos y productos cosméticos acabados en las tres capas o en las capas objetivo, para comprender mejor cómo afecta su colocación a las propiedades de la membrana. Se utilizaron estudios clínicos en los que se evaluó la eficacia de algunos ingredientes activos, productos y productos cosméticos acabados como referencia para compararlos con los resultados obtenidos con las membranas.
Esta tesis demuestra el potencial de uso de membranas tricapa de quitosano como alternativa viable a los ensayos con animales para evaluar la eficacia de ingredientes activos, productos y productos acabados. Este enfoque biomimético podría ayudar a las empresas cosméticas, alimentarias y farmacológicas a desarrollar nuevos productos con propiedades antienvejecimiento sin depender de la experimentación animal.The use of animal testing in scientific research, particularly in the cosmetic industry to evaluate the safety and efficacy of ingredients and products has long faced criticism. There is an urgent need for the development of ethical alternatives to animal testing which are both more humane and can be more reliable and cost-effective. These alternatives are gaining traction as technology advances and societal values shift towards greater respect for animal welfare.
Some current ethical alternatives to animal testing within the cosmetic industry are the use of in vitro testing, where cosmetic products are tested on cell cultures in a laboratory setting, or computer modeling, which allows us to predict the health effects of substances without using live animals. Another innovative method is using synthetic human skin that can replicate many of the properties of real skin. All these alternatives are part of a growing trend in the cosmetic industry. To this effect, a tri-layered chitosan membrane that was ionically crosslinked with sodium tripolyphosphate was created in order to simulate the number of layers in human skin, as well as other characteristics.
This thesis describes the creation of a tri-layered membrane in which pores were induced using a novel method. Several experiments were performed to assess the membrane’s firmness, elasticity, moisture retention, barrier function, swell, pore reduction, and water permeation capabilities. Most of these properties are routinely tested to determine the effectiveness of anti-aging products.
The first part of this thesis focuses on: a) a methodology for creating tri-layered membranes and their pores; b) the application of this procedure to membranes created using five different kinds of chitosan; c) the characterization of the different types of membranes; and d) the comparison of the obtained results with certain characteristics of human skin.
The second part introduces the anti-aging properties of different active ingredients and products that were tested using the tri-layered chitosan membrane. The membrane was designed with a focus on studying the different active ingredients and products in different layers to represent the skin's natural composition. Three of the main components of the extracellular matrix: elastin, collagen, and hyaluronan, were studied, as well as ceramides, which are some of the main components of skin barrier.
The third part of this thesis examines the anti-aging properties of different finished cosmetic products in the tri-layered chitosan membrane. These finished cosmetic products were introduced in the top layer to represent their topical application.
A comparison between the incorporation of the different active ingredients, products and finished cosmetic products into either all three layers or in the target layers was performed in the second and third parts of this thesis, to obtain a better understanding of how their placement affects the membrane's properties. Clinical efficacy studies of specific active ingredients, products and finished cosmetic products were used as references for comparison with the results obtained using the membranes.
This thesis demonstrates the potential of using tri-layered chitosan membranes as a viable alternative to animal testing for evaluating the efficacy of active ingredients, products and finished products. This biomimetic approach could help cosmetic, food, and pharmacological companies develop new active ingredients and products with anti-aging properties without relying on animal testing
Diamine oxidase supplements:New technological investigations, interactions, and quantitative approaches
No full textEl dèficit de diamina oxidasa (DAO) redueix la degradació de la histamina, contribuint a la intolerància a la histamina. Com que la DAO intestinal metabolitza la histamina exògena, el seu dèficit provoca la seva acumulació, desencadenant migranyes, problemes digestius i símptomes similars a al·lèrgies. Encara que hi ha suplements rics en DAO d’origen vegetal i animal amb potencial per restaurar el metabolisme de la histamina, encara hi ha desafiaments relacionats amb la seva eficàcia segons l’origen, estabilitat, interaccions amb antihistamínics i aplicacions en recerca i indústria.
Aquesta tesi amb menció industrial investiga els factors que influeixen en l’eficàcia de la suplementació amb DAO, centrant-se en les interaccions amb fàrmacs, la millora de l’estabilitat i la optimització de mètodes analítics.
Els antihistamínics poden interferir en l’activitat de la DAO, afectant el metabolisme de la histamina. Aquest estudi analitza aquestes interaccions i explora estratègies de co-administració per millorar la gestió de la intolerància en persones amb dèficit de DAO.
L’estabilitat és clau. Es va avaluar la trehalosa com a estabilitzant, millorant la vida útil dels suplements, reduint la necessitat de cadena de fred i disminuint costos. A més, es va desenvolupar un nou assaig colorimètric com a alternativa ràpida, econòmica i d’alt rendiment per mesurar l’activitat de la DAO. Mitjançant aquesta metodologia, es van estudiar les cinètiques de degradació de la histamina en suplements de DAO d’origen vegetal i animal, mostrant una afinitat de substrat similar.
Finalment, un estudi òmic exploratori va identificar compostos clau i molècules bioactives amb beneficis addicionals. Aquests descobriments optimitzen la suplementació amb DAO, millorant-ne l’aplicabilitat, facilitant així una gestió més eficaç de la intolerància a la histamina.El déficit de diamino oxidasa (DAO) reduce la degradación de histamina, contribuyendo a la intolerancia a la histamina. Dado que la DAO intestinal metaboliza la histamina exógena, su déficit provoca acumulación de histamina, desencadenando migrañas, problemas digestivos y síntomas similares a alergias. Aunque existen suplementos ricos en DAO de origen vegetal y animal con potencial para restaurar el metabolismo de la histamina, persisten desafíos en cuanto a su eficacia según el origen, estabilidad, interacciones con antihistamínicos y aplicaciones en investigación e industria.
Esta tesis con mención industrial investiga los factores que influyen en la eficacia de la suplementación con DAO, centrándose en sus interacciones con fármacos, la mejora de su estabilidad y la optimización de métodos analíticos.
Los antihistamínicos pueden interferir con la actividad de la DAO, afectando el metabolismo de la histamina. Este estudio analiza dichas interacciones y explora estrategias de co-administración para mejorar la gestión de la intolerancia en personas con déficit de DAO.
La estabilidad es clave. Se evaluó la trehalosa como estabilizante, mejorando la vida útil de los suplementos, reduciendo la necesidad de cadena de frío y disminuyendo costes. Además, se desarrolló un nuevo ensayo colorimétrico como alternativa rápida, económica y de alto rendimiento para medir la actividad de la DAO. Mediante esta metodología, se estudiaron las cinéticas de degradación de histamina en suplementos de DAO de origen vegetal y animal, mostrando una afinidad de sustrato similar.
Finalmente, un estudio ómico exploratorio identificó compuestos clave y moléculas bioactivas con beneficios adicionales. Estos hallazgos optimizan la suplementación con DAO, mejorando su estabilidad, caracterización e interacción con fármacos, facilitando así una gestión más eficaz de la intolerancia a la histamina.Diamine oxidase (DAO) deficiency leads to reduced histamine degradation, contributing to histamine intolerance (HIT). As intestinal DAO metabolises exogenous histamine, its deficiency causes histamine accumulation, triggering migraines, digestive issues, and allergy-like symptoms. DAO-rich supplements from both animal and plant sources are widely available and have shown potential in restoring histamine metabolism. However, challenges remain regarding their effectiveness based on origin, stability, and interactions with antihistaminic drugs, as well as research and industrial applications.
This thesis with industrial mention investigates factors influencing DAO supplementation effectiveness, focusing on drug-enzyme interactions, stability enhancement, and improved analytical methods. Antihistaminic drugs may interfere with DAO activity, affecting histamine metabolism. This study evaluates these interactions and explores co-administration strategies to support individuals with DAO deficiency.
Stability is crucial. Trehalose was assessed as a stabiliser, significantly extending self-life of the supplements, reducing cold chain dependence, and lowering costs. Additionally, a novel colourimetric assay was developed as a cost-effective, high-throughput method for measuring DAO activity. Using this methodology, the kinetics of histamine degradation by plant- and animal-derived DAO supplements were determined, revealing a similar substrate affinity.
To further characterise DAO supplements and understand intrinsic differences, an exploratory omic study was conducted, integrating proteomic, metabolomic, and lipidomic analyses. This approach identified key compounds contributing to enzymatic behaviour and revealed bioactive molecules with potential additional health benefits.
Thus, DAO supplementation optimisation was achieved, enhancing HIT management by addressing drug interactions, enzyme stability, supplement characterisation, and improved DAO measurement methods, ultimately contributing to more accessible and effective treatments."Universitat Rovira i Virgili. Programa de doctorat en Nutrigenòmica i Nutrició Personalitzada
Novel transcription regulators of tissue macrophages and alternative macrophage polarization
No full textMacrophages play crucial roles in the defense of the organism against a wide range of pathogens. Macrophages can rapidly adapt to perturbations in the microenvironment due to the existence of a network of transcription factors that modulates their responses. While transcription factors that regulate macrophage identity have been widely described in the past decades, the role of transcription regulators that fine-tune tissue macrophage responses in homeostasis and infection is starting to be elucidated.
Our group has previously identified transcription regulators of pro-inflammatory macrophage responses, and in the present work we have explored the function of novel transcription mechanisms that participate in the regulation of the homeostatic distribution of tissue macrophages and in anti-inflammatory macrophage responses. We have studied ontogenically different macrophage populations inhabiting different tissues and have characterized their transcription regulation. We have also compared the anti-inflammatory response of tissue macrophages and identified a specific transcriptional control of anti-inflammatory gene expression that depends on their ontogeny.Los macrófagos juegan un papel muy importante en la defensa del organismo frente a una amplia variedad de patógenos. Los macrófagos se adaptan rápidamente a las perturbaciones en el microambiente gracias a que existe una compleja red de factores de transcripción que modulan sus respuestas. En los últimos años se han identificado factores de transcripción que regulan la identidad de los macrófagos, sin embargo, apenas se está comenzando a conocer la importancia de otros factores de transcripción que permiten adaptar la respuesta de los macrófagos, tanto en condiciones homeostáticas como frente a infecciones.
Anteriormente nuestro grupo identificó reguladores transcripcionales de las respuestas pro-inflamatorias de los macrófagos, y en este trabajo hemos explorado la función de nuevos mecanismos reguladores que participan en la regulación de la distribución de los macrófagos en homeostasis, así como en las respuestas anti-inflamatorias de los macrófagos. Hemos estudiado poblaciones de macrófagos con diferentes ontogenias que habitan dentro de los tejidos y hemos caracterizado su regulación transcripcional. Además, hemos comparado la respuesta anti-inflamatoria de los diferentes macrófagos tisulares y así hemos identificado que existe un mecanismo transcripcional específico que controla la expresión de genes anti-inflamatorios según el origen del macrófago.Programa de doctorat en Biomedicin
Effectiveness of Carbon Offsetting in Reducing GHG Emissions Related to tourism Activities in Protected Areas
No full textEls gestors i planificadors de les àrees protegides han d’integrar tant la seva visió de desenvolupament com els requisits externs per al desenvolupament turístic amb èxit. És responsabilitat dels gestors dels recursos naturals harmonitzar la política pública amb poblacions diverses que tenen opinions, actituds i valors diferents envers els recursos naturals. La integritat ecològica de les zones naturals ha de ser tinguda en compte considerant diversos elements, incloent-hi els valors, actituds, creences i accions del públic en general, el govern, les empreses locals i els visitants dels espais naturals.
Durant les darreres dècades, les teories de la psicologia social han aprofundit el nostre coneixement sobre el comportament humà, cosa que ha afavorit i millorat la sostenibilitat ambiental. Les perspectives de les persones sobre el medi ambient i la interacció entre humans i natura estan influenciades en certa mesura pels seus valors. Les visions bàsiques i arrelades que les persones tenen sobre la natura i la conducta humana són la base del seu coneixement profund sobre les conseqüències negatives relacionades amb el seu comportament envers el medi natural. Els valors tenen un paper fonamental a l’hora d’explicar determinats comportaments i creences; per tant, poden ser utilitzats com a predictors de diversos factors, incloent-hi actituds i intencions de comportament.
L’objectiu principal d’aquest estudi és analitzar els enfocaments valoratius dels participants i com els seus valors personals influeixen en el seu coneixement ambiental, la seva visió sobre la compensació de carboni i el seu comportament ambientalment responsable durant les visites a àrees protegides. En una primera fase, s’exploren les orientacions de valors personals dels participants — egoistes, altruistes, hedonistes i biosfèrics. Aleshores, l’estudi investiga el paper d’una cadena seqüencial de factors en la relació entre els valors personals dels participants i la seva visió sobre les iniciatives de compensació de carboni i, posteriorment, el comportament proambiental.
Aquesta recerca és el resultat de la recopilació de dades de 517 visitants del Parc Natural del Montseny, Barcelona, Espanya, i 383 visitants del Parc Nacional de Biesbosch, Dordrecht, als Països Baixos, mitjançant la distribució de qüestionaris administrats personalment. Els resultats revelen que la compensació de carboni influeix significativament i positivament en el comportament ambientalment responsable dels visitants. A més, es constata que la compensació de carboni media parcialment la relació entre les orientacions de valor i la conducta responsable envers el medi ambient. Els resultats també indiquen que hi ha diferències significatives entre els dos països, amb participants neerlandesos mostrant de manera constant una major adhesió a pràctiques sostenibles en les quatre accions avaluades: visitar regions protegides locals, escollir allotjaments amb baixa emissió de carboni, portar menys equipatge en vols i pagar un suplement per transports amb baixes emissions. Les dades d’Espanya i els Països Baixos, conjuntament, revelen una manca crònica de coneixement i comprensió entre els visitants sobre la compensació de carboni, la qual cosa representa un obstacle important per a l’èxit d’aquests programes en la promoció del turisme sostenible a les àrees protegides.
En conclusió, l’estudi mostra com la compensació de carboni pot ser una eina beneficiosa per reduir les emissions associades al turisme i promoure el desenvolupament sostenible en àrees protegides quan es planifica i s’executa adequadament. La combinació de la teoria valor-creença-norma i alguns aspectes de la teoria del comportament planificat, com ara les normes socials i el control percebut del comportament, permet una anàlisi més completa i profunda dels determinants socials i psicològics que influeixen en el comportament ambientalment responsable entre els agents turístics. Els resultats subratllen la necessitat de fomentar actituds favorables, reforçar la influència social i garantir el suport institucional per augmentar el compromís amb la compensació de carboni.Los gestores y planificadores de las áreas protegidas deben integrar tanto su visión de desarrollo como los requisitos externos para lograr un desarrollo turístico exitoso. Es responsabilidad de los gestores de recursos naturales armonizar las políticas públicas con poblaciones diversas que tienen opiniones, actitudes y valores diferentes hacia los recursos naturales. La integridad ecológica de los espacios naturales debe tenerse en cuenta considerando varios elementos, incluidos los valores, actitudes, creencias y acciones del público en general, el gobierno, las empresas locales y los visitantes de las áreas naturales.
Durante las últimas décadas, las teorías de la psicología social han avanzado en nuestra comprensión del comportamiento humano, lo que ha favorecido y potenciado la sostenibilidad ambiental. Las perspectivas individuales sobre el medio ambiente y la interacción entre los seres humanos y la naturaleza están influenciadas en parte por sus valores. Las creencias básicas y arraigadas de las personas sobre la naturaleza y el comportamiento humano son la base de su profunda comprensión de las consecuencias negativas asociadas a sus acciones hacia el entorno natural. Los valores desempeñan un papel fundamental en la explicación de ciertos comportamientos y creencias; por ello, pueden utilizarse como predictores de diversos factores, incluidas las actitudes y las intenciones de comportamiento.
El objetivo principal de este estudio es analizar los enfoques valorativos de los participantes y cómo sus valores personales afectan su conocimiento ambiental, sus opiniones sobre la compensación de carbono y su comportamiento ambientalmente responsable al visitar áreas protegidas. En la primera fase del estudio se exploran las orientaciones de valor personales de los participantes — egoístas, altruistas, hedonistas y biosféricas. Entonces, el estudio investiga el papel de una cadena secuencial de factores en la relación entre los valores personales de los participantes y sus opiniones sobre las iniciativas de compensación de carbono y, posteriormente, su comportamiento proambiental.
Esta investigación es el resultado de la recopilación de datos de 517 visitantes del Parque Natural del Montseny, Barcelona, España, y 383 visitantes del Parque Nacional de Biesbosch, Dordrecht, Países Bajos, mediante la distribución de cuestionarios administrados personalmente. Los hallazgos revelan que la compensación de carbono influye de manera significativa y positiva en el comportamiento ambientalmente consciente de los visitantes. Además, los resultados indican que la compensación de carbono media parcialmente la relación entre las orientaciones de valor y la conducta ambiental responsable. También se observan diferencias significativas entre los dos países, siendo los participantes neerlandeses quienes muestran sistemáticamente un mayor consenso con las prácticas sostenibles en las cuatro acciones evaluadas: visitar áreas protegidas locales, elegir alojamientos de bajas emisiones, llevar equipaje más ligero en vuelos y pagar un suplemento por transporte con bajas emisiones. Los datos de España y los Países Bajos, en conjunto, revelan una falta crónica de conocimiento y comprensión entre los visitantes sobre la compensación de carbono, lo que representa un obstáculo considerable para el éxito de estos programas en la promoción del turismo sostenible en áreas protegidas.
En conclusión, el estudio muestra cómo la compensación de carbono puede ser una herramienta útil para reducir las emisiones asociadas al turismo y promover el desarrollo sostenible en áreas protegidas cuando se planifica y ejecuta adecuadamente. La combinación de la teoría valor-creencia-norma y algunos aspectos de la teoría del comportamiento planificado, como las normas sociales y el control conductual percibido, permite un análisis más completo y profundo de los determinantes sociales y psicológicos que influyen en el comportamiento ambientalmente responsable entre los actores del turismo. Los resultados destacan la necesidad de fomentar actitudes favorables, reforzar la influencia social y garantizar el apoyo institucional para aumentar la participación en la compensación de carbono.Managers and planners of protected areas must integrate both their development vision and external requirements for successful tourism development. It is the responsibility of natural resource managers to match public policy with diverse populations that hold varying views, attitudes, and values toward natural resources. The ecological integrity of natural areas must be accounted for by considering several elements, including values, attitudes, beliefs, and actions of the general public, the government, local businesses, and natural area visitors.
Over the past few decades, social psychology theories have advanced our understanding of human behavior, which has fostered and enhanced environmental sustainability. Individuals’ perspectives on the environment and the interaction between humans and nature are somewhat influenced by their values. People's ingrained basic views about nature and human conduct are the source of their intense knowledge of negative repercussions related to their behavior toward the natural environment. Values have a major role in explaining certain behaviors and beliefs; as a result, they may be used as a predictor for various factors, including attitudes and behavioral intentions.
The main purpose of this study is to look at the participants' value approaches and how their personal values affect their environmental knowledge, carbon offsetting viewpoints, and environmentally conscious behavior while visiting protected areas. Participants' personal value orientations—egoistic, altruistic, hedonistic, and biospheric—are explored in the first phase of the study. Then, the study investigates the role of a sequential chain of factors in the relationship between the personal values of participants and their outlooks toward carbon offsetting initiatives and, subsequently, pro-environmental behavior.
This research is the outcome of data gathering from 517 visitors to Montseny Natural Park, Barcelona, Spain, and 383 visitors to Biesbosch National Park, Dordrecht, the Netherlands, via the distribution of personally administered questionnaires. The findings reveal that carbon offsetting significantly and positively influences visitors’ environmentally conscious behavior. Furthermore, the outcomes identify that carbon offsetting partially mediates the relationship between value orientations and responsible environmental conduct. The results also indicate that there are significant differences between the two countries, with Dutch participants consistently exhibiting greater consensus with sustainable practices in all four assessed actions: visiting local protected regions, selecting low-carbon accommodations, packing lighter for flights, and paying extra for low-carbon transportation. The data from Spain and the Netherlands, taken together, reveal a chronic lack of knowledge and comprehension among visitors about carbon offsetting, which presents a substantial obstacle to the success of such programs in promoting the growth of sustainable tourism in protected areas.
In conclusion, the study shows how carbon offsetting may be a beneficial tool for lowering emissions associated with tourism and promoting sustainable development in protected areas when properly planned and carried out. The combination of the value-belief-norm theory and some aspects of the theory of planned behavior, such as social norms and perceived behavioral control, enables a more comprehensive and in-depth examination of the social and psychological determinants that influence responsible environmental behavior among tourism stakeholders. The results underscore the need to cultivate favorable attitudes, reinforce social influence, and guarantee institutional support to augment engagement in carbon offsetting.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Turism
Immunoinformatics to guide vaccine design and biomarker discovery
No full textLa present tesi doctoral titulada "Immunoinformàtica per guiar el disseny de vacunes i el descobriment de biomarcadors" és un compendi d'articles dividit en una primera part de immunoinformàtica de cèl·lules T i una segona dedicada a estudis en cèl·lules B. Els articles de cèl·lules T engloben el desenvolupament de mètodes computacionals per a la predicció de la immunogenicitat d'epítops T i la predicció del seu processant antigènic (Article 1. PredIG i Article 2. NetCleave). A més, aquests mètodes són aplicats pel disseny de vacunes dirigides a cèl·lules T contra malalties infeccioses víriques (Articles 3 i 4) i pel descobriment de biomarcadors de resposta per a inhibidors de punts de control immunitaris en el context de les immunoteràpies de càncer (Article 5). La part de cèl·lules B està organitzada de forma similar enllaçant el desenvolupament d'un flux de treball computacional per a refinar les prediccions d'epítops B (Article 6. Brewpitopes); seguida per aplicacions en el desenvolupament d'anticossos terapèutics contra la COVID-19 (Article 7); i la composició d'una signatura d'anticossos per a la detecció precoç de càncer de pulmó (Article 8). La troballa principal d'aquest treball és el desenvolupament de predictors d'epítops i fluxos de treball computacionals focalitzats en el refinament de la immunogenicitat i l'antigenicitat d'epítops T i B respectivament. A més de la seva aplicació translacional per a guiar, de forma efectiva i comprensiva, projectes de disseny de vacunes i descobriment de biomarcadors en malalties víriques i càncer.The present doctoral thesis entitled "Immunoinformatics to guide vaccine design and biomarker discovery" is an article compendium divided in a first T cell immunoinformatics part and a second dedicated to B cell studies. The T cell articles encompass computational method development efforts in T cell epitope immunogenicity and antigen processing prediction (Article 1. PredIG and Article 2. NetCleave), applications in T-cell-directed vaccine design against viral diseases (Articles 3 and 4) and to response biomarker discovery for immune checkpoint inhibitors in cancer immunotherapy (Article 5). The B cell part is organized similarly entailing the development of a pipeline to refine B cell epitope predictions (Article 6. Brewpitopes); and applications in therapeutic antibody development for COVID-19 (Article 7); and an antibody-based signature for early lung cancer detection (Article 8). The milestone of this work is the development of epitope predictors and pipelines focused on immunogenicity and antigenicity refinement and their application for an effective and comprehensive guidance in vaccine design and biomarker discovery projects in viral infection and cancer.Programa de Doctorat en Biomedicin
Clinical application of a wearable system for assessing upper limb motor function in children with Duchenne muscular dystrophy and spinal muscular atrophy
No full text(English) Duchenne Muscular Dystrophy (DMD) and Spinal Muscular Atrophy (SMA) are rare neuromuscular diseases characterized by progressive muscle weakness, leading to loss of ambulation, respiratory and cardiological complications, and ultimately to a premature death. Recent therapeutic advancements have introduced new possibilities for managing these disorders, focusing on preserving upper limb function to maintain patient's autonomy.
Nevertheless, the clinical assessment tools rely on observational scales, which lack the sensitivity and objectivity needed to accurately track disease progression and therapeutic outcomes. In this context, the Inertial Measurement Units (IMUs), electronic devices able to quantitatively track the orientation of the body segment where they are attached, represent a valid alternative.
For this reason, the main objective of this thesis is to validate the use of an IMU-based system to objectively quantify the upper limb motor function in children with neuromuscular diseases (NMDs). First, a systematic review was conducted to analyze the technical and clinical aspects of using an IMU-based system for clinical application, highlighting key challenges such as sensor-to-segment calibration, not always feasible for patients with motor impairment, and the lack of standardized biomechanical protocols. Additionally, an analysis of the biomechanical metrics generally implemented was performed, emphasizing the most meaningful to evaluate the motor status in people with motor diseases. Using an IMU-based system, it is possible to obtain well-known metrics like spatiotemporal or angular metrics. All of them have been proven to be useful for evaluating upper limb motor function in people with motor impairment. However, there is a lack of agreement regarding the clinical protocol and the biomechanical metrics that can help to better understand the progression of the diseases.
To address these open challenges, an IMU-based system was developed, the ArmTracker, equipped with seven sensors to evaluate the kinematics of the upper limb in children with DMD and SMA. The first issue addressed was the sensor-to-segment calibration. A picture-based sensor-to-segment calibration was developed, allowing accurate kinematic analysis even in patients with motor impairment, such as children with NMDs. This method was validated by comparing IMU-derived motion data against the gold-standard in the motion analysis field. Furthermore, the kinematic data obtained with this method were compared against standard calibration methods, commonly implemented in clinical practice. Results, obtained in a group of healthy subjects, shown that the picture-based calibration technique led to accurate kinematic data while being more practical and feasible for clinical applications.
The system was further tested in a clinical setting on a group of children with DMD and SMA. Kinematic metrics such as workspace area, curve efficiency, and range of motion were computed and compared with the results of the standard clinical scales. A strong correlation with clinical scores was found, confirming their validity for assessing upper limb motor function. Moreover, the system identified discrepancies with respect to the clinical score, suggesting that IMU-based metrics might provide additional insights beyond traditional scales. These metrics were further analyzed one year after the first assessment to assess their sensitivity in longitudinal assessment. The findings suggest that kinematic metrics, obtained with an IMU-based system, are useful not only to objectively assess upper limb motor function in children with NMDs, but may also support clinicians in conducting longitudinal evaluations.
We hope that the work of this dissertation serves as a relevant guideline for future therapists and engineers in the field to enhance the understanding and the evolution of neuromuscular diseases.(Català) La distròfia muscular de Duchenne (DMD) i l'atròfia muscular espinal (AME) són malalties neuromusculars minoritàries caracteritzades per una debilitat muscular progressiva que comporta, entre altres conseqüències, la pèrdua de la deambulació, complicacions respiratòries i cardíaques, i, eventualment, una mort prematura. Els avenços recents en teràpies han obert noves possibilitats per al tractament d’aquests trastorns, centrant-se especialment en la preservació de la funció de les extremitats superiors amb l'objectiu de mantenir l'autonoia funcional dels pacients. Tanmateix, les eines actuals d’avaluació clínica es basen principalment en escales observacionals, les quals manquen de sensibilitat i objectivitat per descriure amb precisió la progressió de la malaltia o la resposta al tractament. En aquest context, les unitats de mesura inercial (IMU, per les seves sigles en anglès), dispositius electrònics capaços de registrar de forma quantitativa l’orientació del segment corporal on s’ubiquen, emergeixen com una alternativa vàlida.
Per aquest motiu, aquesta tesi presenta el desenvolupament i la validació d’un sistema basat en IMUs dissenyat per oferir una avaluació objectiva i quantitativa de la funció motora de les extremitats superiors en nens amb trastorns neuromusculars. En primer lloc, es realitzà una revisió sistemàtica per analitzar els aspectes tècnics i clínics de l’aplicació d’IMUs en entorns sanitaris, posant especial atenció en reptes com la necessitat de calibració sensor-segment —sovint inviable en pacients amb discapacitat motora— i la manca de protocols biomecànics estandarditzats. També s'identifiquen i analitzen les mètriques biomecàniques més rellevants per avaluar l’estat motor de persones amb afectacions neuromusculars. Aquestes mètriques inclouen indicadors espacials, temporals i angulars. No obstant això, encara no hi ha un consens clar sobre el protocol clínic i les mètriques biomecàniques que poden ajudar a comprendre millor la progressió de les malalties motores.
Per tal de donar resposta a aquests reptes, s'ha desenvolupat el sistema ArmTracker, equipat amb set sensors IMU per analitzar la cinemàtica del membre superior en infants amb DMD i AME. Una de les contribucions clau d’aquest treball és la proposta d’un mètode de calibració sensor-segment basat en imatges, especialment indicat per a pacients amb mobilitat reduïda. Aquest mètode ha estat validat mitjançant la comparació amb un sistema de captura de moviment optoelectrònic, considerat l’estàndard de referència. Els resultats obtinguts en una mostra de subjectes sans mostren que la precisió assolida amb aquesta metodologia és comparable a la de l’estàndard, amb l’avantatge afegit de ser més pràctica i factible en entorns clínics.
Posteriorment, el sistema s'ha avaluat en un context clínic real amb infants diagnosticats amb DMD i AME. S'han calculat un conjunt de mètriques cinemàtiques (com l’àrea de treball, l’eficiència del moviment i el rang articular) i s'han comparat amb els resultats de les escales clíniques tradicionals. S'ha trobat una forta correlació, la qual reforça la validesa clínica d’aquestes mètriques. A més, l’anàlisi ha posat en evidència discrepàncies entre els resultats clínics i les capacitats motores reals dels pacients, indicant que les mesures objectives proporcionades per IMUs poden oferir informació complementària i rellevant. Aquestes mètriques s'han analitzat també un any després de la primera valoració, i els resultats obtinguts suggereixen que són sensibles als canvis longitudinals.
Esperem que aquest treball sigui en el futur una guia rellevant per a professionals clínics i enginyers biomèdics, i que contribueixi a millorar la comprensió de l’evolució de les malalties neuromusculars, així com a optimitzar l’avaluació funcional i l’estratègia terapèutica en pacients pediàtrics.(Español) La distrofia muscular de Duchenne (DMD) y la atrofia muscular espinal (AME) son enfermedades neuromusculares raras caracterizadas por una debilidad muscular progresiva, que causa pérdida de la deambulación, complicaciones respiratorias y cardíacas, y una muerte prematura. Los avances terapéuticos recientes han abierto nuevas posibilidades para el manejo de estos trastornos, centrándose en preservar la funciónalidad de las extremidades superiores con el fin de mantener la autonomía del paciente.
Sin embargo, las herramientas clínicas de evaluación se basan en escalas observacionales, que faltan de la sensibilidad y objetividad necesarias para evaluar la progresión de la enfermedad y los efectos del tratamiento. En este contexto, las Unidades de Medida Inercial (IMUs), dispositivos electrónicos capaces de registrar cuantitativamente la orientación del segmento al que están adheridos, representan una alternativa válida.
Por esta razón, el objetivo principal de esta tesis es validar el uso de un sistema basado en IMUs para cuantificar objetivamente la función motora del miembro superior en niños con enfermedades neuromusculares (NMDs). En primer lugar, se llevó a cabo una revisión sistemática para analizar los aspectos técnicos y clínicos del uso de IMUs en contextos clínicos, destacando desafíos claves como la calibración sensor-segmento, no siempre viable en pacientes con discapacidad motora, y la ausencia de protocolos biomecánicos estandarizados. Además, se realizó un análisis de las métricas biomecánicas comúnmente implementadas, resaltando aquellas más significativas para evaluar el estado motor en personas con funcionalidad motora reducida. Estas métricas incluyen indicadores espaciales, temporales y angulares. No obstante, aún falta consenso sobre el protocolo clínico y las métricas biomecánicas que mejor permiten comprender la progresión de estas enfermedades. En respuesta a estas problemáticas, se desarrolló el ArmTracker, un sistema equipado con siete sensores para evaluar la cinemática del miembro superior en niños con DMD y AME. El primer problema analizado fue la calibración sensor-segmento. Se desarrolló una calibración basada en imágenes, que permite un análisis cinemática precisa, incluso en pacientes con discapacidad motora, como en caso de niños con NMDs. Este método fue validado mediante la comparación con el estándar de referencia en el análisis del movimiento. Además, los datos cinemáticos obtenidos se compararon con métodos de calibración utilizados en la práctica clínica. Los resultados, obtenidos en un grupo de sujetos sanos, mostraron que este metodo proporciona datos cinemáticos precisos, siendo además más práctico y factible para aplicaciones clínicas.
Posteriormente, el sistema fue testado en un entorno clínico en un grupo de niños con DMD y AME. Se obtuvieron métricas cinemáticas (como el área de trabajo, la eficiencia de movimiento y el rango articular) que fueron comparadas con los resultados de las escalas clínicas. Se encontró una fuerte correlación con las puntuaciones clínicas, confirmando la validez del sistema para evaluar la función motora de la extremidades superiores. Además, el sistema identificó discrepancias con respecto a las puntuaciones clínicas, lo que sugiere que las métricas obtenidas pueden también ofrecer información adicional más allá de las escalas tradicionales. Estas métricas fueron analizadas nuevamente un año después de la primera evaluación para valorar su sensibilidad en un seguimiento longitudinal. Los resultados sugieren que las métricas cinemáticas obtenidas no solo permiten evaluar objetivamente la función motora de las extremidades superiores en niños con NMDs, sino que también pueden apoyar a los clínicos en evaluaciones longitudinales. Esperamos que este trabajo sirva como una guía para futuros terapeutas e ingenieros del ámbito, contribuyendo a mejorar la comprensión y el seguimiento de la evolución de las enfermedades neuromusculares.DOCTORAT EN ENGINYERIA MECÀNICA, FLUIDS I AERONÀUTICA (Pla 2013
Biorefinery-based production and separation of value-added chemicals from lignocellulosic biomass pyrolysis liquids
No full textLa present tesi doctoral se centra en el desenvolupament d'estratègies de biorefineria per transformar la biomassa forestal en productes químics d'alt valor afegit mitjançant processos de piròlisi i tècniques de separació. Aquesta recerca sorgeix de la necessitat de trobar alternatives sostenibles als recursos fòssils i la transició cap a una bioeconomia circular, que ajudin a la mitigació del canvi climàtic i ofereixin noves oportunitats de mercat per al sector forestal.
Amb aquest propòsit, aquesta tesi ha estudiat la conversió termoquímica de la biomassa de fusta, centrant-se en l'ús del pi blanc, un recurs abundant i infrautilitzat de la regió mediterrània catalana, i el desenvolupament d'estratègies de separació per obtenir productes químics de valor afegit a partir dels líquids de piròlisi (també anomenats bio-oil). S'han comparat diferents tipus de reactors de piròlisi, temperatures i configuracions (piròlisi directa i per etapes). A més, s'han proposat i provat diverses metodologies de fraccionament per separar el bio-oil en àcids, sucres, antioxidants, aldehids, cetones i lignina pirolítica, entre d'altres. S'han utilitzat tècniques analítiques avançades com ara FT-IR, fluorescència UV, 1H NMR, 13C NMR, 2D HSQC NMR, GC-MS, HPLC, FT-ICR MS i pH per caracteritzar el bio-oil i les fraccions derivades. D'aquesta manera, ha estat possible avaluar l'èxit de la metodologia de fraccionament i avançar en l'elucidació de la composició química dels líquids de piròlisi.
Les conclusions d'aquesta tesi demostren la viabilitat de produir i aïllar productes químics de valor afegit a partir dels líquids de piròlisi de biomassa lignocel·lulòsica. La valorització amb èxit d'espècies forestals de baix valor com el pi blanc il·lustra el potencial de la biomassa forestal com a matèria primera renovable per a les indústries química, farmacèutica, nutracèutica i alimentària. Per tant, aquest treball no només promou el desenvolupament de la biomassa com a font sostenible de productes químics, sinó que també ofereix un nou mercat per al sector forestal, que pot impulsar la gestió sostenible i millorar la salut dels boscos. En definitiva, els resultats d'aquesta tesi s'alineen amb objectius més amplis en sostenibilitat ambiental, desenvolupament de l'economia circular i mitigació del canvi climàtic.La presente tesis doctoral se centra en el desarrollo de estrategias de biorrefinería para transformar la biomasa forestal en productos químicos de alto valor añadido mediante procesos de pirólisis y técnicas de separación. Esta investigación surge de la necesidad de encontrar alternativas sostenibles a los recursos fósiles y la transición hacia una bioeconomía circular que ayuden a la mitigación del cambio climático y ofrezcan nuevas oportunidades de mercado para el sector forestal.
Con este propósito, esta tesis ha estudiado la conversión termoquímica de la biomasa de madera, centrándose en el uso del pino carrasco, un recurso abundante e infrautilizado de la región mediterránea catalana, y el desarrollo de estrategias de separación para obtener productos químicos de valor añadido a partir de los líquidos de pirólisis (también llamados bio-oil). Se han comparado distintos tipos de reactores de pirólisis, temperaturas y configuraciones (pirólisis directa y por etapas). Además, se han propuesto y probado diversas metodologías de fraccionamiento para separar el bio-oil en ácidos, azúcares, antioxidantes, aldehídos, cetonas y lignina pirolítica, entre otros. Se han utilizado técnicas analíticas avanzadas como FT-IR, fluorescencia UV, 1H NMR, 13C NMR, 2D HSQC NMR, GC-MS, HPLC, FT-ICR MS y pH para caracterizar el bio-oil y las fracciones derivadas. De esta forma, ha sido posible evaluar el éxito de la metodología de fraccionamiento y avanzar en la elucidación de la composición química de los líquidos de pirólisis.
Las conclusiones de esta tesis demuestran la viabilidad de producir y aislar productos químicos de valor añadido a partir de los líquidos de pirólisis de biomasa lignocelulósica. La valorización exitosa de especies forestales de bajo valor como el pino carrasco ilustra el potencial de la biomasa forestal como materia prima renovable para las industrias química, farmacéutica, nutracéutica y alimentaria. Por tanto, este trabajo no sólo promueve el desarrollo de la biomasa como fuente sostenible de productos químicos, sino que también ofrece un nuevo mercado para el sector forestal, que puede impulsar la gestión sostenible y mejorar la salud de los bosques. En definitiva, los resultados de esta tesis se alinean con más amplios objetivos en sostenibilidad ambiental, desarrollo de la economía circular y mitigación del cambio climático.The present doctoral thesis focuses on the development of biorefinery strategies to transform forest biomass into high-value-added chemicals using pyrolysis processes and separation techniques. This research arises from the necessity to find sustainable alternatives to fossil resources and transition towards a circular bioeconomy, aiding in climate change mitigation and offering new market opportunities for the forestry sector.
With this purpose in mind, this thesis has studied the thermochemical conversion of wood biomass – focusing on the use of Aleppo pine, an abundant and underutilised resource of the Catalan Mediterranean region – and the development of separation strategies to obtain value-added chemicals from pyrolysis oils (also called bio-oil). Different types of pyrolysis reactors, temperatures and configurations (direct and staged pyrolysis) have been compared. Furthermore, several fractionation methodologies have been proposed and tested to separate bio-oil into acids, sugars, antioxidants, aldehydes, ketones, and pyrolytic lignin, among others. Advanced analytical techniques such as FT-IR, UV fluorescence, 1H NMR, 13C NMR, 2D HSQC NMR, GC-MS, HPLC, FT-ICR MS, and pH have been employed to characterise bio-oil and the derived fractions. In this way it has been possible to assess the success of the fractionation methodology and to advance in the elucidation of the chemical composition of pyrolysis oils.
The findings of this dissertation demonstrate the feasibility of producing and isolating value-added chemicals from lignocellulosic biomass pyrolysis oils. The successful valorisation of low-value forestry species like Aleppo pine illustrates the potential of forest biomass as a renewable feedstock for the chemical, pharmaceutical, nutraceutical, and food industries. Therefore, this work not only promotes the development of biomass as a sustainable source of chemical products but also offers a new market for the forestry sector, which can drive sustainable management and improve forest health. Ultimately, the outcomes of this thesis align with broader objectives in environmental sustainability, circular economy development, and climate change mitigation.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Químic