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[EN] The development of new food preservatives is essential to prevent foodborne outbreaks or food spoilage due to microbial growth, enzymatic activity or oxidation. Furthermore, new compounds that substitute the commonly used synthetic food preservatives are needed to stifle the rising problem of microbial resistance. In this scenario, we report herein, as far as we know, for the first time the use of the zein protein as a gating moiety and its application for the controlled release of essential oil components (EOCs). The design of microdevices consist of mesoporous silica particles loaded with essential oils components (thymol, carvacrol and cinnamaldehyde) and functionalized with the zein (prolamin) protein found in corn as a molecular gate. The zein protein grafted on the synthesized microdevices is degraded by the proteolytic action of bacterial enzymatic secretions with the consequent release of the loaded essential oil components efficiently inhibiting bacterial growth. The results allow us to conclude that the new microdevice presented here loaded with the essential oil component cinnamaldehyde improved the antimicrobial properties of the free compound by decreasing volatility and increasing local concentration., This research was funded by the Government of Spain (projects RTI2018-100910-B-C41, RTI2018-101599-B-C22-AR and RTI2018-101599-B-C21-AR (MCUI/FEDER, EU)) and the Generalitat Valenciana (project PROMETEO 2018/024, grant numbers ACIF/2016/023 and APOSTD/2019/118).

Oral transmucosal drug delivery is a non-invasive administration route for rapid therapeutic onset and greater bioavailability avoiding the first-pass metabolism. Mucoadhesive formulations are advantageous as they may retain the drug at the administration site. Proper equipment to assess mucoadhesive properties and corresponding drug absorption is fundamental for the development of novel drug delivery systems. Here we developed a new flow-through donor chamber for well-established diffusion cells, and we tested the effects on drug and formulation retention in situ of adding mucoadhesive polymers or mesoporous silica particles to a reference formulation. Mesoporous silica particles are of particular interest as they may be used to encapsulate and retain drug molecules. Compared to other ex-vivo methods described in literature for assessing mucoadhesive performance and transmucosal drug delivery, this new donor chamber provides several advantages: i) it reflects physiological conditions better as a realistic saliva flow can be provided over the administration site, ii) it is versatile since it can be mounted on any kind of vertical diffusion cell allowing simultaneous detection of drug retention at the administration site and drug permeation through the tissue, and iii) it enables optical quantification of formulations residence time aided by image processing. This new flow-through donor diffusion cell set-up proved sensitive to differentiate a reference formulation from one where 20 %(w/w) Carbomer was added (to further improve the mucoadhesive properties), with respect to both drug and formulation residence times. We also found that mesoporous silica particles, investigated as particles only and mixed together with the reference formulation, gave very similar drug and formulation retention to what we observed with the mucoadhesive Carbomer. However, after some time (>30 min) it became obvious that the tablet excipients in the reference formulation promote particle retention on the mucosa. This work provides a new simple and versatile biorelevant test for the evaluation of oral mucoadhesive formulations and paves the way for further studies on mesoporous silica particles as valuable excipients for enhancing oral mucoadhesion.

Rak je eden izmed najpogostejših razlogov smrti sodobnega človeka. Zato so raziskave na področju izboljšav protirakastih zdravilnih učinkovin in novih metod zdravljenja te bolezni, med njimi tudi raziskave na osnovi nanotehnoloških dognanj, v porastu. Nanomedicina, eno izmed področjih nanotehnologije, hitro raste zahvaljujoč razvoju nanomaterialov ali nano orodij, ki jih lahko uporabimo v namene zgodnjega odkrivanja in zdravljenja bolezenskih stanj ter tkivnega inženirstva. Med temi področji pridobiva tarčna dostava zdravilnih učinkovin na osnovi znanj nanotehnologije in nanomedicine vedno večje zanimanje, saj takšna dostava zdravilnih učinkovin poveča njihovo koncentracijo v tarčnem delu telesa, medtem ko njeno relativno koncentracijo zmanjša v ostalih delih telesa. S tem se izboljša učinkovitost zdravilne učinkovine obenem pa se zmanjšajo njeni stranski učinki. Z raziskavami na tem področju lahko znanstvena stroka bistveno vpliva na število preživelih pacientov, med njimi tudi tistih, obolelih za rakom. V doktorski disertaciji je prikazana priprava tarčnega sistema za dostavo zdravilnih učinkovin na osnovi votlih sferičnih magnetnih struktur ali votlih magnetnih sfer, ki imajo poleg nanomedicine potencial uporabe še na področju senzorike. Pri tem smo kot osnovo za pripravo tarčnega sistema uporabili mezoporozne delce silicijevega dioksida (SiO2), ki smo jih sintetizirali s pomočjo sol-gel procesa oz. hidrolize in kondenzacije prekurzorja tetraetoksisilana (TEOS) v alkoholnem bazičnem mediju ob prisotnosti površinsko aktivnega sredstva, okoli katerega se je formirala porozna struktura delcev. Pri tem smo spreminjali razne reakcijske parametre in opazovali njihov vpliv na morfološke lastnosti SiO2 delcev, ki smo jih v nadaljevanju oplaščili s pomočjo soobarjanja železovih sulfatnih soli, ki so na površini nosilnih mezoporoznih delcev oksidirale do superparamagnetne maghemitne ovojnice. Proces nastanka votle strukture je potekal simultano s procesom obarjanja železovih soli na površini mezoporoznih SiO2 delcev pri sobni temperaturi z uporabo fosfatnih pufrov. Votle sfere smo tako uspeli pridobiti na okolju prijaznejši in cenovno ugodnejši način, brez uporabe visoko temperaturnih procesov kalcinacije ali okolju spornih topil. Ta postopek smo tudi patentirali. Kemoterapevtska zdravilna učinkovina, ki smo jo uspešno vgradili v takšne votle sfere je doxorubicin (DOX), ki se uporablja pri zdravljenju raznih obolenj, kot so npr. akutna limfoblastična levkemija, rak dojk in jajčnikov, kolorektalni rak ali rak debelega črevesja, rak ledvic, rak jeter, rak glave in vratu, itd. Votle magnetne sferične strukture z vgrajeno zdravilno učinkovino DOX smo uspešno površinsko modificirali z encimom ter ves sistem imobilizirali v biokompatibilni polimerni hidrogel na osnovi vodotopnega polivinil alkohola. Sistem smo okarakterizirali ter podali oceno o primernosti uporabe tega sistema za tarčno dostavo zdravilne učinkovine. Cancer is one of the most common causes of death in modern society. Studies in the field of improvement of anticancer drugs and new methods of treatment of this disease are on the rise, including the research based on nanotechnology. Nanomedicine is one of the rapidly growing areas of nanotechnology due to the development of nanomaterials or nanotools, which can be advantageously used for the purposes of tissue engineering and for early detection and treatment of disease states. A rising field of nanomedicine is research of targeted drug delivery. The targeted drug delivery is a method of delivering medication to a patient in a manner that increases the concentration of the medication in some parts of the body relative to others. In other words, the targeted drug delivery seeks to concentrate the medication in the tissues of interest while reducing the relative concentration of the medication in the remaining tissues. This improves efficacy of the drug while reducing its side effects. Resarch in this field therefore increases the survival of patients. This doctoral thesis presents the preparation of a targeted drug delivery system for the delivery of active substances on the basis of the hollow spherical magnetic structures or hollow magnetic spheres (HMSs). HMSs have the potential to be used in the fields of nanomedicine and sensing. We used mesoporous silica (SiO2) particles as the templates for the preparation of hollow spheres, which were synthesized via sol-gel process or by the hydrolysis and condensation of tetraethoxysilane (TEOS) precursor in an alcoholic base medium in the presence of a surfactant, which was used as a pore-forming agent. Various reaction parameters were changed, and their effect on the morphological properties of SiO2 particles studied. Porous silica particles were later coated by precipitation of iron salts. Iron salts had oxidized on the mesoporous surface as superparamagnetic maghemite envelopes or external shell. The process of the formation of the hollow interior was conducted simultaneously with the process of precipitation of the iron salts on the surface of mesoporous silica particles at room temperature with the use of phosphate buffers. In this way, we obtained hollow spheres in an environmentally friendly and affordable manner, without the use of high-temperature calcination processes or organic solvents. The described procedure was also patented. Chemotherapeutic active substance Doxorubicin (DOX) was successfully incorporated in such hollow spheres. DOX is used in the treatment of various diseases, such as acute lymphoblastic leukemia, breast cancer, ovarian cancer, colorectal cancer, kidney cancer, liver cancer, head and neck cancer, etc. Hollow spheres with an integrated active ingredient were successfully surface modified by the enzyme and the entire system was protected by biocompatible polymer envelope based on water-soluble polyvinyl alcohol. The system was charactarized and its applicability for targeted delivery evaluated.

[EN] In this work, the antimicrobial activity and synergistic effect of eugenol, carvacrol and vanillin immobilised on MCM-41 microparticles against Escherichia coli and Zygosaccharomyces rouxii, on culture media and fruit juices, were investigated. Immobilised bioactive compounds exhibited great in vitro antimicrobial activity against the target microorganisms. Moreover, immobilised eugenol inhibited E. coli growth after its incorporation into grape juice, regardless of the tested concentration and storage time. Conversely, immobilised carvacrol and eugenol exhibited the greatest effectiveness in reducing fungi development in fruit juices. The immobilised eugenol and vanillin combination exhibited a non-interactive effect (1 < fractional inhibitory concentration index (FICi) ¿4) against E. coli. For Z. rouxii, a synergistic effect (FICi ¿ 0.5) between immobilised eugenol and carvacrol was observed in apple juice, whereas an additive effect (0.5 < FICi ¿1) was achieved by mixing these antimicrobial supports in grape juice. This work demonstrates the feasibility of combining functionalised antimicrobial devices to enhance the microbial stabilisation of fruit juices., Authors gratefully acknowledge the financial support from the Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, Spain the Agencia Estatal de Investigación, Spain and FEDER-EU, European Union (Project RTI2018-101599-B-C21). The authors also thank the Electron Microscopy Service of the UPV for their support.

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Química apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia O cancro é considerado a segunda maior causa de mortalidade na Europa, sendo que anualmente, emergem cerca de 3,7 milhões de novos casos, associados a 1,9 milhões de mortes anuais. Independentemente da variedade de tratamentos que existem atualmente, há vários problemas relacionados com a sua seletividade ao afetar as células saudáveis e capacidade de contornar barreiras biológicas criadas pelo fígado, pelos rins e pelo sistema imunitário para conseguir uma administração de fármaco eficaz. Assim sendo, existe uma necessidade de melhoria destes tratamentos ou desenvolvimento de novos tratamentos que possam resolver estes problemas. Surge assim o objetivo deste trabalho, que consiste no desenvolvimento de partículas de sílica mesoporosas biodegradáveis revestidas com polissacarídeos para imobilização de proteína de modo a permitir a entrega específica de proteína recombinante com ação antitumoral. Este trabalho insere-se num projeto que tem como objetivo final o transporte de uma proteína recombinante, interferão $\alpha$-2b, para aplicação numa estratégia antitumoral de imunoterapia do cancro. Neste trabalho, foram testados dois polissacarídeos como revestimento das partículas de sílica: ácido hialurónico e pectina. O revestimento foi conseguido através do uso de um agente ligante. Após a seleção inicial de agente ligante, glioxal, não conseguir revestir as partículas devido à ligação Si-O-C formada ser instável, o revestimento foi conseguido com sucesso através do agente ligante (3-glicidoxilpropil)trimetoxisilano. Foram variadas as condições de reação, tais como, a quantidade de polissacarídeo, a aplicação de sonicação antes das reações e as condições de lavagem. As partículas revestidas foram caracterizadas por FTIR, STEM, DLS, potencial zeta e espectroscopia UV-VIS. A quantificação do revestimento foi realizada através do teste de fenol-ácido sulfúrico, sendo o revestimento de ácido hialurónico de 103,43 mg / g de partícula e de pectina de 96,56 mg / g de partícula. Os polissacarídeos reagiram provavelmente pelos seus grupos hidroxilo livres, sendo que revestiram sensivelmente o mesmo. Algo inesperado foi a diminuição do tamanho das partículas com revestimento 123 nm para as partículas revestidas com ácido hialurónico e 105 nm para as revestidas com pectina) e a sua morfologia totalmente irregular face às partículas não revestidas (esféricas e de 151 nm). Supõe-se que esta diminuição de tamanho é devido às ligações tetrasulfeto sofrerem hidrólise em condições alcalinas levando a um aparente possível colapso dos poros das partículas.A proteína selecionada para o estudo de adsorção de proteína na partícula revestida foi a proteína Albumina Sérica Bovina (BSA). Foram testados vários procedimentos, variando a concentração de proteína, a aplicação de sonicação antes da adsorção e o tipo de solvente. A adsorção de BSA foi superior em todas as partículas não modificadas em comparação às revestidas. Isto deve-se provavelmente às partículas serem mesoporosas, proporcionando uma maior área superficial para a adsorção de proteína. As partículas revestidas por pectina adsorveram menor quantidade de BSA. Tanto os polissacarídeos como a proteína utilizados apresentam carga negativa levando a interações eletrostáticas repulsivas entre estes, no entanto estas não são as únicas interações a considerar. De tal modo que se observou que a adsorção de BSA pelas partículas revestidas por ácido hialurónico e pectina são significativas, confirmando a contribuição de forças atrativas de van der Waals entre a proteína e o revestimento. No caso das partículas revestidas por pectina as forças de van der Waals são menores que nas revestidas por ácido hialurónico. Seria de esperar que as partículas sonicadas obtivessem uma maior adsorção de BSA em água em comparação com as não sonicadas, devido a uma maior área superficial em contacto com a proteína. No entanto a sua adsorção foi menor, indicando que a aplicação de sonicação parece inflluenciar as interações entre a proteína e as partículas, resultando numa diminuição da adsorção de BSA. A adsorção de BSA em PBS das partículas sonicadas foi superior para os três tipos de partículas. Isto pode ser devido ao PBS proporcionar uma maior estabilidade à proteína, consequentemente permitindo uma maior adsorção. Cancer is considered the second largest mortality cause in Europe as about 3.7 millions of new cases, associated to 1.9 million deaths, emerge every year. Even with the large variety of treatments that exist today, there are still several problems related to their selectivity, as they tend to also affect healthy cells, and their capacity to overcome the biological barriers created by the liver, kidneys and the immune system in order to effectively administer the required pharmaceuticals. This leads to the need exists for the improvement of existing treatments or the development of better treatments that are able to resolve these issues. As such, the goal of this work involves the development of biodegradable mesoporous silica particles coated with polysaccharides for protein immobilization as to allow the specific delivery of recombinant protein with anti-tumorous properties. This work is part of a larger project that has as final objective the transport of a recombinant protein, interferon $\alpha$-2b, to achieve an anti-tumorous strategy for cancer immunotherapy.In this work, two polysaccharides were tested as coating for silica particles: hyaluronic acid and pectin. The coating was achieved through the use of a binder. After the initially selected binder agent, glyoxal, failed to coat the particles because the formed Si-O-C bond was unstable, coating was successfully achieved through the binder (3-glycidoxypropyl) trimethoxysilane. The reaction conditions varied, such as the amount of polysaccharide, the application of sonication before the reactions and the washing conditions. The coated particles were characterized by FTIR, STEM, DLS, zeta potential and UV-VIS spectroscopy. The coating quantification was performed by the phenol-sulfuric acid test, with the hyaluronic acid coating being 103.43 mg / g particle and pectin being 96.56 mg / g particle. The polysaccharides probably reacted by their free hydroxyl groups, and the same amount of coating was achieved. However, the decrease in the size of the coated particles was unexpected (123 nm for the particles coated with hyaluronic acid and 105 nm for those coated with pectin) and their totally irregular morphology when compared with uncoated particles (spherical and 151 nm). It is assumed that this decrease in size is due to the tetrasulfide bonds undergoing hydrolysis under alkaline conditions leading to an apparent possible collapse of the pores of the particles.The protein selected for the protein adsorption study on the coated particle was the Bovine Serum Albumin (BSA) protein. Several procedures were tested, by varying the protein concentration, the application sonication before the adsorption, and the type of solvent. The adsorption of BSA was higher in all unmodified particles compared to the coated ones. This is probably due to the particles being mesoporous, providing a larger surface area for protein adsorption. The pectin coated particles adsorbed the lowest amount of BSA. Both the polysaccharides and the protein used have a negative charge leading to repulsive electrostatic interactions between them, however these are not the only interactions to consider. Thus, it was observed that the adsorption of BSA by the particles coated with hyaluronic acid and pectin are significant, confirming the contribution of attractive van der Waals forces between the protein and the coating. In the case of the pectin-coated particles, the van der Waals forces are smaller than those coated with hyaluronic acid. It would be expected that the sonicated particles would obtain a higher adsorption rate of BSA in water compared to the non-sonicated ones due to a larger area surface in contact with the protein. However, its adsorption was lower, indicating that the sonication application seems to influence the interactions between the protein and the particles, resulting in a decrease in BSA adsorption. The adsorption of BSA in PBS from the sonicated particles was higher for the three types of particles. This may be due to the PBS providing greater stability to the protein, consequently allowing for greater adsorption.

Controlling the shape and size of mesoporous silica particles (MSPs) requires a deep understanding of the different parameters that play a major role during the synthesis of the materials. One of the key factors that can determine the morphology and porosity of the systems is the surfactant, used as a templating agent. We have very recently proven that binary mixtures of hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB) and bile salts are templating systems effective in controlling the morphology of MSPs in a facile and non-costly way. In this work we investigated the effect of different surfactant ratios in order to gain deeper insights on the influence of these catanionic mixtures on particle morphology. We employed mixtures of CTAB and sodium deoxycholate (NaDC) and upon variation of a sole parameter, the NaDC concentration, we achieved shape tuning. Hexagonal platelets, rods, oblate and toroidal particles were obtained and fully characterized. Moreover, investigation of the CTAB/NaDC assemblies showed that the morphology tuning is related to the evolution of the mixed micelles properties, occurring upon variation of the surfactant ratio.

Complement is an important innate immune defence machinery. Once dysregulated, it is often linked to pathogenesis of diverse autoimmune diseases. Artesunate (ART) is a well-known anti-malarial compound. Recently, ART has been highlighted by its potential therapeutic effects on certain complement-related autoimmune diseases. However, the underlying mechanisms are hitherto unknown. In the present study, we found that ART mediated complement interception as validated by analysis of complement haemolytic assay. In cell-based setup using dying Jurkat cells, ART-mediated complement interception was also confirmed. Further, we newly established an ELISA system selectively allowing complement activation via the classical pathway, the lectin pathway and the alternative pathway, respectively. ELISA analysis revealed that ART dose-dependently inhibited C4 activation, C3 activation and terminal complement complex assembly via the effector pathways. ART was found to blockade C1q, C3 and C5 with a lesser extent to properdin. The interaction of ART with C1q was determined to be mediated via C1q globular head region. FACS analysis using ART-conjugated mesoporous silica particles revealed that ART specifically bound the key therapeutic targets of C1q, C3 and C5 on microparticles. In conclusion, we for the first time report the anti-complement bioactivities of ART and suggest a potential therapeutic benefit of ART in the complement-related human diseases.

Pickering emulsion systems have created new opportunities for two-phase biocatalysis, however their catalytic performance is often hindered by biphasic mass transfer process relying on the interfacial area. In this study, lipase-immobilized mesoporous silica particles (LMSPs) are employed as both Pickering stabilizers and biocatalysts. A series of alkyl silanes with the different carbon length are used to modify LMSPs to obtain suitable wettability and enlarge the interfacial area of Pickering emulsion. The results show the water/paraffin oil Pickering emulsions stabilized by 8 carbon atoms silane grafted LMSPs (LMSPs_C8) with a three-phase contact angles of 95&deg, get the relatively large interfacial area. Moreover, the conversion of enzymatic reaction catalyzed by LMSPs_C8 Pickering emulsion system is 3.4 times higher than that unmodified LMSPs with the reaction time of 10 min. Additionally, the effective recycling of LMSPs is achieved by simple low-speed centrifugation. As evidenced by a 6-cycles reaction of remaining 75% of relative enzymatic activity, the protection of 350&ndash, 450 nm mesoporous silica particles can alleviate the inactivation of enzyme from the shear stress and make a benefit to form stabile Pickering emulsion. Therefore, the biphasic reactions in the Pickering emulsion system can be effectively enhanced through changing interfacial area only by the means of adjusting the wettability of biocatalysts.

The present PhD thesis, entitled: "Essential oil components encapsulated in mesoporous silica supports: a bioactive properties evaluation and a toxicological approach" focuses on the study of protection and controlled release of natural bioactive agents, derived from essential oil components (EOCs), encapsulated in mesoporous silica particles (MSPs). In addition, this thesis evaluatesthe silica-based supports to reduceundesirable sensorial propertiesandfor ensuring a low-health risk. The first section of the thesis shows the effect of encapsulation of EOCs in mesoporous silica supports. This study evaluates the efficiency of free and encapsulated EOCs to reduce the viability of cancer colon cell lines. This sectionalso shows the selectivity of encapsulated EOCs against cancer linesandtheir effect onnormal (non-cancer) colon cells. Results indicate that EOCs effect can be enhanced and sustained in time when EOCs are encapsulated. Moreover, EOCs' encapsulation shows promising specificity indices, reaching to double effect on colon cancer cells above normal cells. On the other hand,the encapsulation supports and their surface functionalization allows the odour masking of high volatility EOCs. Therefore, the delivery system based on MSPs represents an excellent alternative to promote controlled EOCs release, taking advance of their bioactive properties and solving the technical disadvantages related to volatility and unpleasant odours. Finally, samples used for garlic components encapsulation were immobilised in nanofibers to provide homogeneous and easy-to-handle hybrid system for controlling delivery.The developed 'composite' has potential applications on food, pharmacology, medical or engineering fields. The second sectionof the thesis evaluates the toxicity of the mesoporous silica supports through in vitro and in vivo assessments. Cell viability allows to identify the cytotoxic impact based on the kind of silica-based support, and their features (doses range, size and surface structure changes). Furthermore, the use of Caednorhabditis elegansmodel,shows the in vivo effects afterMSPs ingestion. The toxicological study confirms that size and surface structure, are decisiveMSPs' featuresfor reducing the toxicity risks for health. In summary, the present thesis evaluates the mesoporous silica-based particles as supports for EOCs encapsulation and identifies the main MSPs' features forreducingthe health-toxicity impact. Results of this thesis show that MSPs improve the EOCs activity and help to solve technical problemsof EOCs' volatility.Moreover, these results open up a suitable and safety option for oral delivery devices., La presente tesis titulada: "Componentes de aceites esenciales encapsulados en soportes mesoporosos de sílice: una evaluación de sus propiedades bioactivas y un enfoque toxicológico" se centra enla evaluación de las propiedades funcionales y organolépticas de agentes naturales bioactivos, derivados de componentes de aceites esenciales, encapsulados en materiales mesoporosos de sílice; a la vez que evalua la toxicidad de los soportes utilizados,con el fin de proponer nuevos sistemas de liberación controlada por vía oral. La primera sección de esta tesis muestra el efecto de la encapsulación de los compuestos de aceites esenciales (EOCs, por sus siglas en inglés) en soportes mesoporosos de sílice. Por un lado, seevalúa la eficiencia de los EOCs libres y encapsulados para reducir la viabilidad en líneas celulares de cáncer de colon. Además, se evalúa la selectividad de los EOCs frente a células de colon normales (líneas no tumorales). Por otro lado, seestudia la capacidad de enmascaramiento de olor de los soportes. Los resultados obtenidos, evidencian en primer lugar, que los EOCs encapsulados mejoran su actividad frente a células de cáncer,en comparacióncon la respuesta de los compuestos sin encapsular. La encapsulación hace que el efecto de los EOCs sea sostenido en el tiempo, y muestra índices de especificidad prometedores, cuandose evalua el efecto toxico de los EOCsfrente a células de cáncer de colon y células normales. Los resultados de esta primera sección, indican que los soportes basados en partículas de sílice mesoporosa (MSPs, por sus siglas en inglés) protegen y liberan eficientemente los compuestos, sino que, a la vez que la funcionalización de la superficie de las MSPs permite enmascarar el olor de los compuestos de mayor volatilidad, y con mayores inconvenientes a nivel sensorial (p.e. compuestos derivados del ajo). Por lo tanto, el sistema de encapsulación se plantea como una excelente alternativa para (i) promover la liberación controlada de EOCs, (ii) aprovechar y mejorar el efecto de sus propiedades bioactivas en células de cáncer de colón y (iii) controlar las desventajas técnicas relacionadas con la volatilidad y limitaciones organolepticas. Por último, se ha comprobado que los soportes empleados en la encapsulación de los compuestos derivados de ajo, mantienen su funcionalidad luego der ser inmovilizados en nanofribras de nylon.Con esto, se busca desarrollar un nuevo sistema de 'composite';un material híbrido y homogéneo, fácil de manejar, que libera controladamente los compuestos encapsulados desde soportes tipo fibras (composites).Estoexpande el abanico de aplicaciones de los EOCs en laindustria alimentaria y farmacológica. La segunda sección de esta tesis, evalúa la toxicidad de los soportes de sílice mesoporosa (MSPs) mediante ensayos in vitro e in vivo. En primer lugar, la viabilidad celular permite identificar el impacto citotóxico de los MSPs sobre líneas celulares de colón. En particular, se evalúa los soportes mesoporosos de sílice, tipo MCM41, en función de (i) las dosis empleadas, (ii) la diferencia de tamaño (micro y nanopartículas) y (iii) el efecto que la funcionalización de la superficie genera en la viabilidad celular. Por otro lado, empleando el modelo Caednorhabditis elegans, yadministrando por vía oral las MSPs,se evalua la influencia de las características de laspartículas (MSPs) en función de la esperanza de vida (lifespan) y la calidad con la que viven y envejecen (healthspan) los nematodos. Los resultados de este estudio,muestran que el tamaño y la estructura de la superficie de las partículas, son parámetros determinantesal momento de diseñar soportes de bajoriesgo toxicológico. En resumen, la presente tesis ha evaluado las características de la sílice mesoporosa, micro y nanoparticulada, como soporte de encapsulación para mejorar la actividad y las aplicaciones de los compuestos de aceites esenciales, al mismo tiempo, La present tesi titulada: "Components d'olis essencials encapsulats en suports mesoporosos de sílica: una avaluació de les seves propietats bioactives i un enfocament toxicològic" se centra en estudis de protecció i alliberament controlat d'agents naturals bioactius, derivats de components d'olis essencials, encapsulats en materials mesoporosos de sílica. Els components d'olis essencials encapsulats milloren les seves propietats funcionals i redueixen els problemes sensorials per aplicacions futures, garantint, al mateix temps, la baixa toxicitat dels suports desenvolupats. La primera secció de la tesi mostra l'efecte d'encapsulació dels components d'olis essencials (EOCs, per les seves sigles en anglès) en suports mesoporosos de sílica sobre la millora de les seues propietats bioactives i el camuflament de problemes sensorials. Este estudi avalua l'eficiència dels EOCs lliures i encapsulats per a reduir la viabilitat en línies cel¿lulars de càncer còlon. A més, la selectivitat dels EOCs es va provar enfront de cèl¿lules de còlon normals (no canceroses). Els resultats han demostrat que l'efecte dels EOCs pot ser millorat i sostingut en el temps quan els EOCs estan encapsulats. Encara més, l'encapsulació dels EOCs mostra índexs d'especificitat prometedors, arribant a duplicar la toxicitat en l'efecte en les cèl¿lules de càncer de còlon amb comparacio en les cèl¿lules normals. Els resultats també mostren que els suports basats en partícules de sílice mesoporoses (MSPs, per les seves sigles en anglès) no sols protegixen i alliberen EOCs eficientment, sinó que, a més, la funcionlització en superfície de les MSPs permet emmascarar l'olor dels EOCs d'alta volatilitat, que té una aplicació limitada a causa dels seus problemes sensorials(p.e. compostos derivats de l'all). Per tant, el sistema de subministrament proposat resulta una excel¿lent alternativa per a (i) promoure l'alliberament controlat de EOCs, (ii) avançant en les seues propietats bioactives en cel¿lulas de càncer còlon i (iii) controlant els desavantatges tècnics relacionats amb la volatilitat i la disseminació desagradable de les olors. Finalmet, les mostres utilitzades per encapsulació de compostos d'all es van immobilitzar en nanofibres per a proporcionar un sistema híbrid homogeni i fàcil de manejar amb administració controlada i característiques bioactives, per aplicacions potencials en l'àrea d'alimentació, farmacologia, medicina o enginyeria. La segona secció avalua la toxicitat del suports de sílice mesoporosa per mitjà d'avaluacions in vitro e in vivo. La viabilitat cel¿lular permet identificar l'impacte citotòxic basat en el tipus de suport base de sílice i les seues característiques (rang de dosi, grandària i canvis en l'estructura superficial).A més, utilitzant el model in vivo Caednorhabditis elegants, s'ha estudiat la influència de les característiques de la sílice mesoporosa, administrant micro i nanopartícules de base sílice, no sols en l'esperança de vida, sinó també en el comportament dels nematodes durant el seu envelliment. Aquest estudi ha demostrat que la grandària i l'estructura superficial, són decisius per a reduir el risc de toxicitat dels suports de sílice mesoporosa i obrir la possibilitat d'utilitzar estos materials en aplicacions d'ingesta oral. En resum, la present tesi ha avaluat les característiques de les partícules de sílice mesoporosa, com a suports d'encapsulació per a millorar l'activitat i les aplicacions dels EOCs, alhora que es va avaluar el seu principal risc tòxicologic. En conseqüència, els resultats obrin una opció adequada i de seguretat per als dispositius d'administració oral.

The incorporation of an extraneous onoff braking system is necessary for the effective motion control of the next generation of micrometersized motors. Here, the design and synthesis of micromotors is reported based on mesoporous silica particles containing bipyridine groups, introduced by cocondensation, for entrapping catalytic cobalt(II) ions within the mesochannels, and functionalized on the surface with silanederived temperature responsive bottlebrush polyphosphazene. Switching the polymers in a narrow temperature window of 2530 C between the swollen and collapsed state, allows the access for the fuel H2O2 contained in the dispersion medium to cobalt(II) bipyridinato catalyst sites. The decomposition of hydrogen peroxide is monitored by optical microscopy, and effectively operated by reversibly closing or opening the pores by the grafted gatelike polyphosphazene, to control on demand the oxygen bubble generation. This design represents one of the few examples using temperature as a trigger for the reversible onoff external switching of mesoporous silica micromotors. (VLID)4844452 Version of record

The present PhD thesis, entitled "Use of silica supports for enhancing the stability of folates and developing antimicrobial agents", focuses on the development and evaluation of new smart systems based on the use of silica nano- and microparticles as inorganic supports for the encapsulation or immobilization of two compounds types of interest to the food industry: vitamins and antimicrobials. The first chapter shows the effect of encapsulation of folic acid and 5-formyltetrahydrofolate in mesoporous silica microparticles functionalized with polyamines on the bioaccessibility and stability of both vitamers. The use of this hybrid organic-inorganic support allows the modification of the delivery of the vitamin dependent on the pH of the medium (inhibition of the release at an acidic pH, e.g. stomach, controlled release at a neutral pH, e.g. intestine) in in vitro systems. Also, the mesoporous support can protect the vitamin against degradation after exposure to external agents, such as pH, temperature or light. Furthermore, the incorporation of encapsulated folic acid into fruit juices (apple and orange) allowed us to study the modulating and protective capability of the delivery system in a real food matrix. This study has demonstrated that the amine-functionalized support is able to not only maintain folic acid inside pores after its incorporation into juices and to properly modify the delivery of the vitamin after simulated in vitro digestion, but to also protect the vitamin after the simulating the processing and storage of juices. The second chapter describes development of different antimicrobial agents based on the combination of organic active compounds with diverse silica materials. To this end, two different methodologies were used: encapsulation of the antimicrobial agent in the pores of mesoporous silica particles, and immobilization of the active compound on the surface of silica particles. The effect of encapsulation on the enhancement of the antimicrobial properties of a compound was studied by evaluating the antimicrobial activity of free and MCM-41 nanoparticles encapsulated caprylic acid against diverse pathogen food-borne bacteria. The results of the in vitro bacterial susceptibility assays and the determination of cellular damage by microscopy showed that the nanodevice maintains antimicrobial properties in relation to the free caprylic acid. The effect of the immobilization of an active compound on the surface of a support on the improvement of its antimicrobial properties was studied with two types of different molecules: polyamines (used as a molecular gate in the folates delivery system) and essential oils. In both cases, immobilization of the bioactive compound increased the antimicrobial effect of free molecules between 1- and 100-fold in the in vitro assays and in real food systems (fruit juices and pasteurized milk), in which immobilized compounds had a bacteriostatic effect during storage, while the equivalent free compound concentrations allowed microbial growth.In summary, it is concluded that the present thesis has evaluated the versatility of silicon oxide particles to solve two of the biggest problems in the food industry: alteration of active compounds during food processing and current antimicrobial systems losing of efficacy. Thus the developed devices may be used as alternative methods to traditional encapsulation systems or traditional food safety treatments., La presente tesis doctoral que lleva por título "Uso de soportes de sílice para la mejora de la estabilidad de los folatos y el desarrollo de agentes antimicrobianos", se centra en el desarrollo y evaluación de nuevos sistemas inteligentes basados en el uso de nano- y micropartículas de sílice como soporte inorgánico para la encapsulación o inmovilización de dos tipos de compuestos de interés para la industria alimentaria: vitaminas y antimicrobianos. El primer capítulo muestra el efecto de la encapsulación de ácido fólico y 5-formiltretahidrofolato en micropartículas mesoporosas de sílice funcionalizadas con poliaminas sobre la bioaccessibilidad y estabilidad de ambos vitámeros. Por una parte, el uso de este soporte híbrido orgánico-inorgánico permite modular la liberación de la vitamina en función del pH del medio (inhibición de la liberación a pH ácido -estómago- y liberación controlada a pH neutro -intestino-) en sistemas in vitro. Así mismo, el soporte mesoporoso es capaz de proteger a la vitamina frente a la degradación tras la exposición a diversos agentes externos, como el pH, la temperatura o la luz. Además, la incorporación de ácido fólico encapsulado a zumos de frutas (manzana y naranja) ha permitido estudiar la capacidad moduladora y protectora del sistema de liberación en una matriz alimentaria real. Este estudio ha demostrado que el soporte funcionalizado con poliaminas no sólo es capaz de mantener el ácido fólico en el interior de los poros tras la incorporación a los zumos y modular correctamente la liberación del mismo tras la simulación de una digestión in vitro, sino que también es capaz de proteger la vitamina tras la simulación del procesado y almacenamiento de los zumos. En el segundo capítulo se describe el desarrollo de diferentes agentes antimicrobianos, basados en la combinación de compuestos activos orgánicos con diversos materiales de sílice. Para ello, se emplearon dos metodologías diferentes: la encapsulación del agente antimicrobiano en los poros de las partículas mesoporosas de sílice, y la inmovilización del compuesto activo sobre la superficie de las partículas de sílice. El efecto de la encapsulación sobre la mejora de las propiedades antimicrobianas de un compuesto se estudió determinando la actividad antimicrobiana de ácido caprílico libre y encapsulado en nanopartículas mesoporosas tipo MCM-41 frente a diversas bacterias patógenas presentes en alimentos. Los resultados de los ensayos in vitro de susceptibilidad bacteriana y la determinación del daño celular mediante microscopia mostraron que el nanodispositivo mantiene las propiedades antimicrobianas respecto al ácido caprílico libre. El efecto de la inmovilización de un compuesto activo sobre la superficie de un soporte en la mejora de sus propiedades antimicrobianas se estudió con dos tipos de moléculas diferentes: poliaminas (usadas como puerta molecular en el sistema de liberación de folatos) y aceites esenciales. En ambos casos la inmovilización del compuesto bioactivo incrementó entre 1-100 veces el poder antimicrobiano de las moléculas libres tanto en ensayos in vitro, como en ensayos en alimentos reales (zumos de frutas y leche pasteurizada) donde se comprobó que los compuestos inmovilizados tienen un efecto bacteriostático a lo largo del período de almacenamiento mientras que concentraciones equivalentes de compuesto libre permiten el crecimiento del microorganismo.En resumen, se puede concluir que en la presente tesis se ha evaluado la versatilidad de los sólidos de óxido de silicio para solventar dos de los grandes problemas de la industria alimentaria: alteración de compuestos bioactivos durante el procesado del alimento y la pérdida de la eficacia de los sistemas antimicrobianos actuales. Así, los dispositivos desarrollados podrían ser usados como métodos alternativos a los sistemas tradicionales de encapsulación o los tratamientos tradiciona, La present tesi doctoral, que porta per títol "Ús de suports de sílice per a la millora de l'estabilitat dels folats i el desenvolupament d'agents antimicrobians", es centra en el desenvolupament i avaluació de nous sistemes intel·ligents basats en l'ús de nano- i micropartícules de sílice com a suport inorgànic per a l'encapsulació o immobilització de dos tipus de compostos d'interès per a la indústria alimentària: vitamines i antimicrobians. El primer capítol mostra l'efecte de l'encapsulació d'àcid fòlic i 5-formiltretahidrofolat en micropartícules mesoporoses de sílice funcionalitzades amb poliamines sobre la bioaccessibilitat i estabilitat d'ambdós vitàmers. D'una banda, l'ús d'aquest suport híbrid orgànic-inorgànic permet modular l'alliberament de la vitamina en funció del pH del medi (inhibició de l'alliberament a pH àcid -estómac- i alliberament controlat a pH neutre -intestí-) en sistemes in vitro. Així mateix, el suport mesoporós és capaç de protegir a la vitamina enfront de la degradació després de l'exposició a diversos agents externs, com el pH, la temperatura o la llum. A més, la incorporació d'àcid fòlic encapsulat a sucs de fruites (poma i taronja) ha permès estudiar la capacitat moduladora i protectora del sistema d'alliberament en una matriu alimentària real. Aquest estudi ha demostrat que el suport funcionalitzat amb poliamines no sols és capaç de mantindre l'àcid fòlic a l'interior dels porus després de la incorporació als sucs i modular correctament l'alliberament del mateix després de la simulació d'una digestió in vitro, sinó que també és capaç de protegir la vitamina després de la simulació del processat i emmagatzemament dels sucs. En el segon capítol es descriu el desenvolupament de diferents agents antimicrobians, basats en la combinació de compostos actius orgànics amb diversos materials de sílice. Per a això, es van emprar dues metodologies diferents: l'encapsulació de l'agent antimicrobià en els porus de les partícules mesoporoses de sílice, i la immobilització del compost actiu sobre la superfície de les partícules de sílice. L'efecte de l'encapsulació sobre la millora de les propietats antimicrobianes d'un compost es va estudiar determinant l'activitat antimicrobiana d'àcid caprílic lliure i encapsulat en nanopartícules mesoporoses tipus MCM-41 enfront de diversos bacteris patògens presents en aliments. Els resultats dels assajos in vitro de susceptibilitat bacteriana i la determinació del dany cel·lular per mitjà de microscòpia van mostrar que el nanodispositiu manté les propietats antimicrobianes respecte a l'àcid caprílic lliure. L'efecte de la immobilització d'un compost actiu sobre la superfície d'un suport en la millora de les seues propietats antimicrobianes es va estudiar amb dues tipus de molècules diferents: poliamines (usades com a porta molecular en el sistema d'alliberament de folats) i olis essencials. En ambdós casos la immobilització del compost bioactiu va incrementar entre 1-100 vegades el poder antimicrobià de les molècules lliures tant en assajos in vitro, como en assajos en aliments reals (sucs de fruites i llet pasteuritzada) on es va comprovar que els compostos immobilitzats tenen un efecte bacteriostàtic al llarg del període d' emmagatzemament mentre que concentracions equivalents de compost lliure permeten el creixement del microorganisme. En resum, es pot concloure que en la present tesi s'ha avaluat la versatilitat dels sòlids d'òxid de silici per a resoldre dos dels grans problemes de la indústria alimentària: alteració de compostos bioactius durant el processat de l'aliment i la pèrdua de la eficàcia dels sistemes antimicrobians actuals. Així, els dispositius desenvolupats podrien ser usats com a mètodes alternatius als sistemes tradicionals d'encapsulació o els tractaments tradicionals per assegurar la innocuïtat dels aliments., Ruiz Rico, M. (2016). Use of silica supports for enhancing the stability of folates and developing antimicrobial agents [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. doi:10.4995/Thesis/10251/76805., TESIS

[ES] Los aceites esenciales y sus compuestos activos poseen una reconocida actividad antifúngica; sin embargo, su utilización en alimentos es limitada debido al impacto sensorial que ocasionan en el producto final. Una de las estrategias para reducir la volatilidad de este tipo de compuestos y atenuar su impacto sensorial es la inmovilización en partículas de sílice porososas. En este estudio, se ha evaluado la actividad antifúngica del eugenol libre e inmovilizado en la superficie de micropartículas de sílice mesoporosas (familia MCM-41). La actividad antifúngica de este compuesto se ha evaluado frente a los mohos Aspergillus flavus, Aspergillus niger, Penicillium expansum y las levaduras Zygosaccharomyces bailii y Zygosaccharomyces rouxii. Los resultados obtenidos mostraron que el eugenol libre e inmovilizado en las micropartículas de MCM-41, presentaron una buena actividad antifúngica, siendo el efecto inhibitorio del crecimiento de los mohos y levaduras estudiados mayor en el caso del eugenol inmovilizado. En el caso de las levaduras Z rouxi y Z. baili el valor de la Concentración Mínima Fungicida (CMF) para el compuesto inmovilizado fue 0,2 mg/mL frente a los 0,4 mg/mL del compuesto libre, lo que supone una reducción del 50% de la concentración necesaria para la inactivación completa de estos microorganismos. En el caso de los mohos evaluados, en general, la inmovilización también consiguió mejorar el efecto antifúngico del compuesto libre. Los resultados obtenidos confirman que el uso del eugenol inmovilizado en la superficie de las micropartículas de MCM-41 podría ser empleado como un agente antifúngico interesante en la industria de alimentos frente a contaminaciones producidas por el desarrollo de mohos y levaduras., [EN] Essential oils and their active compounds have a recognized antifungal activity; however, their use in food is limited due to the sensorial impact they cause in the final product. One of the strategies to reduce the volatility of this type of compounds and to attenuate their sensorial impact is the immobilization in porous silica particles. In this study, the antifungal activity of free and immobilized eugenol on the surface of mesoporous silica microparticles (MCM-41 family) has been evaluated. The antifungal activity of this compound has been evaluated against the molds Aspergillus flavus, Aspergillus niger, Penicillium expansum and the yeasts Zygosaccharomyces bailii and Zygosaccharomyces rouxii. The results showed that free eugenol and immobilized in MCM-41 microparticles showed good antifungal activity and the inhibitory effect of growth of molds and yeasts studied was higher in the case of immobilized eugenol. In the case of yeasts Z rouxi and Z. baili the value of the Minimum Fungicide Concentration (CMF) for the immobilized compound was 0.2 mg / mL versus 0.4 mg / mL of the free compound, which is a reduction of 50% of the concentration necessary for the complete inactivation of these microorganisms. In the case of molds evaluated, in general, immobilization also succeeded in improving the antifungal effect of the free compound. The results obtained confirm that the use of immobilized eugenol on the surface of MCM-41 microparticles could be used as an interesting antifungal agent in the food industry against contaminations caused by the development of molds and yeasts.

Mesoporous silica particles with various morphologies and structures have been synthesized by controlling the solubility, micellization, and assembly of a charged surfactant (cethyltrimethylammonium bromide, CTAB) and a pluronic (PEO20PPO70PEO20, P123) couple using an organic (benzene) or an inorganic (SO4 2-, NO3 -, or Cl-) additive. The effect of CTAB, with or without one of the Hofmeister ions or benzene in various concentrations, on the morphology, pore-size, pore-structure and the nature of the silica particles has been investigated. Increasing the lyotropic anion (SO4 2-) or benzene concentration of the synthesis media creates wormlike particles with enlarged pores and reduced wall thickness. However, the hydrotropic anion (NO3 -) influenced the solubility of the charged surfactant and increased the CTAB concentration in the CTAB-P123 micelles, and as a result, in the mesoporous silica particles. The surface area, unit cell, and pore size of the silica particles are diminished by increasing the nitrate ion centration. The effects of the Cl- ion are between the SO4 2- and NO3 -ions. It influenced the P123 at low and CTAB at high concentrations. At low CTAB/ P123 mol ratios, the Cl- ion affects mainly the P123, but at high CTAB/P123 it affects both the CTAB and P123. By carefully adjusting these ingredients (CTAB, SO4 2-, Cl-, NO3 - and benzene), not only the morphology of the particles, but also the pore-size and pore-structure of the mesoporous silica particles could be adjusted. The investigations were carried out by preparing a series of powder samples and, by varying the CTAB/P123 mol ratio (between 3.0 and 6.0) and the concentration of the organic (0.17 to 0.90 M) or inorganic (at 0.25, 0.50, or 1.00 M) additive in the synthesis media. The powder samples were analyzed using microscopy (SEM, TEM, and POM), diffraction (PXRD), and spectroscopy (FTIR, Raman, UV-vis, and EDS) techniques toward above goals. © 2009 American Chemical Society.

[EN] The present PhD thesis, entitled "Encapsulation of folic acid in silica porous supports: a nutritional and technological approach", focuses on the development of new smart systems for the controlled delivery of folic acid for nutritional applications. The first part of the thesis shows folic acid encapsulation in polyamines-functionalized silica porous matrices from a nutritional approach. The first part evaluates not only the influence of the loading method and the type of silica support employed (MCM-41, SBA-15, UVM-7 and Hollow Silica) on the efficacy of folic acid encapsulation, but also the influence of the morphology and porous system on the folic acid delivery profile from different supports. Folic acid release studies from different supports with various pH values have demonstrated that the designed systems are capable of smartly modulating the delivery of the folic acid dependent on the pH of the medium (inhibition of the release at an acidic pH -stomach-, controlled release at a neutral pH -intestine-). This capacity makes these developed delivery systems an excellent alternative to direct fortification to successfully modulate the bioaccessibility of folic acid along the gastrointestinal tract. The stability of the supports during an in vitro digestive process was evaluated, and demonstrated that not only small particles can be attacked during the digestion process, but also the functionalization with organic molecules, which act as molecular gates, prevents this attack. Finally, the cell viability studies carried out with four different cell lines revealed that neither the supports nor their degradation products caused any specific toxicity during the in vitro digestive process.The second part evaluates the influence of adding different silica supports to two food matrices: gelatin gels and yoghurts. This technological approach enabled us to know that the capacity of these smart systems to deliver folic acid in a controlled manner during an in vitro digestive process is mantained even after their incorporation in stirred yoghurt. The effect of the matrices on the gel's physical properties depends on the particle size, functionalization and concentration.Finally, this thesis tested that the optimization of folic acid loading, achieved in the first part of the thesis, allowed the fortification of yoghurt with 100% of the recommended daily allowance of folic acid with a very low amount of the system. This fortification affected neither the physico-chemical properties of the yoghurt, nor bacterial viability. In summary, it was concluded that the present thesis globally deals with folic acid encapsulation in silica porous matrices to be used in nutritional and food applications, which include the optimization of loading, release studies at diferent pH, in vitro digestions, stability studies of the employed matrixes, biocompatibility studies, and studies into the influence of their addition to food matrixes. The obtained results positively exhibit that the developed smart folic acid delivery systems open up a new way of fortifying food without endangering the properties of the food to which they are added., [ES] La presente tesis doctoral que lleva por título "Encapsulación de ácido fólico en soportes porosos de óxido de silicio: una aproximación nutricional y tecnológica" está centrada en el desarrollo de nuevos sistemas inteligentes de liberación controlada de ácido fólico para aplicaciones nutricionales. La primera parte de la tesis muestra la encapsulación de ácido fólico en matrices porosas de óxido de silicio funcionalizadas con poliaminas desde una aproximación nutricional. En ella se ha evaluado la influencia del método de cargado y del tipo de soporte de óxido de silicio utilizado (MCM-41, SBA-15, UVM-7 y Hollow Silica) en la eficacia de encapsulación de ácido fólico. En esta primera parte, también se ha evaluado la influencia de la morfología y el sistema de poros de los diferentes soportes en el perfil de liberación del ácido fólico desde los mismos. Los estudios de liberación de ácido fólico desde los diferentes soportes a diferentes valores de pH han demostrado que los sistemas diseñados son capaces de modular inteligentemente la liberación de ácido fólico en función del pH del medio (inhibición de la liberación a pH ácido -estómago-, liberación controlada a pH neutro -intestino-). Esta capacidad convierte a los sistemas liberación desarrollados en una alternativa excelente a la fortificación directa para modular exitosamente la bioaccesibilidad del ácido fólico a lo largo del tracto gastrointestinal. Por otra parte, se ha evaluado la estabilidad de los soportes durante un proceso de digestión in vitro, demostrando que si bien algunos soportes pueden ser atacados durante la digestión, la funcionalización con moléculas que actúan como puertas moleculares previene este ataque. Por último, los estudios de viabilidad celular llevados a cabo en cuatro tipos de líneas celulares demuestran que ni los soportes, ni los productos de degradación de los mismos durante el proceso de digestión in vitro promueven ningún tipo de toxicidad inespecífica. En la segunda parte se ha evaluado la influencia de la adición de diferentes soportes de óxido de silicio a dos matrices alimentarias, geles de gelatina y yogures. Esta aproximación tecnológica ha permitido conocer que la capacidad de estos sistemas inteligentes para liberar controladamente el ácido fólico a lo largo de un proceso de digestión in vitro se mantiene incluso tras su incorporación en yogures batidos. Por otra parte, se ha comprobado que el efecto de las matrices sobre las propiedades físicas de los geles, es dependiente tanto del tamaño de las partículas, como de su funcionalización y concentración. Por último, se ha comprobado que debido a la optimización del cargado de ácido fólico alcanzada en la primera parte de la tesis, se puede lograr una fortificación de un yogur con el 100% de la cantidad diaria recomendada de ácido fólico con una cantidad tan pequeña de sistema que ni las propiedades físico-químicas de un yogur, ni la viabilidad bacteriana se ven comprometidas. En resumen, se puede concluir que la presente tesis ha abordado de una manera global la encapsulación de ácido fólico en matrices porosas de óxido de silicio para ser utilizados en aplicaciones nutricionales y alimentarias incluyendo estudios de optimización de cargado, estudios de liberación en función del pH, digestiones in vitro, estudios de estabilidad de las matrices utilizadas, estudios de biocompatibilidad, así como estudios de la influencia de la adición de estos sistemas inteligentes en matrices alimentarias. Los resultados obtenidos han puesto de manifiesto que los sistemas inteligentes de liberación de ácido fólico desarrollados abren la puerta a una nueva manera de fortificar los alimentos sin comprometer sus características., [CAT] La present tesi doctoral, que porta per títol "Encapsulació d'àcid fòlic en suports porosos d'òxid de silici: una aproximació nutricional i tecnològica" està centrada en el desenvolupament de nous sistemes intel·ligents de lliberació controlada d'àcid fòlic per a aplicacions nutricionals. La primera part de la tesi mostra l'encapsulació d'àcid fòlic en matrius poroses d'òxid de silici funcionalitzades amb poliamines des d'una aproximació nutricional. En esta part, s'ha avaluat la influència del mètode de carrega i del tipus de suport d'òxid de silici que s'ha emprat (MCM-41, SBA-15, UVM-7 i Hollow Silica) en l'eficàcia de l'encapsulació d'àcid fòlic. En esta primera part, també s'ha avaluat la influència de la morfologia i el sistema de porus dels diferents suports en el perfil d'alliberament de l'àcid fòlic des dels mateixos. Els estudis d'alliberament d'àcid fòlic des dels diferents suports a diferents valors de pH han demostrat que els sistemes dissenyats són capaços de modular intel¿ligentment l'alliberament d'àcid fòlic en funció del pH del medi (inhibició de l'alliberament a pH àcid -estómac-, alliberament controlat a pH neutre -intestí-). Esta capacitat fa dels sistemes desenvolupats una excel·lent alternativa a la fortificació directa per a modular amb èxit la bioaccessibilitat de l'àcid fòlic a través del tracte gastrointestinal. D'altra banda, s'ha avaluat l'estabilitat dels suports en un procés de digestió in vitro, demostrant que mentre que les partícules menudes poden ser atacades durant la digestió, la funcionalització amb molècules orgàniques que actuen com a portes moleculars prevé aquest atac. Per últim, els estudis de viabilitat cel·llular duts a terme en quatre tipus de línies cel·lulars demostren que ni els soports, ni els productes de degradació dels mateixos durant el procés de digestió in vitro promouen cap tipus de toxicitat inespecífica. En la segona part, s'ha avaluat la influència de l'addició de diferents sopors d'òxid de silici a dos matrius alimentàries, gels de gelatina i iogurts. Esta aproximació tecnològica ha permés conéixer que la capacitat d'aquests sistemes intel·ligents per alliberar controladament àcid fòlic durant un procés de digestió in vitro es manté fins i tot després de ser incorporats en iogurts batuts. D'altra banda, s'ha comprovat que l'efecte de les matrius sobre les propietats físiques dels gels, és dependent tant de la grandària de les partícules, com de la seua funcionalització i concentració.Per últim, s'ha comprovat que a causa de l'optimització del carregat d'acid fòlic alcançada en la primera part de la tesi, es pot aconseguir una fortificació d'un iogurt amb el 100% de la quantitat diària recomanada d'àcid fòlic amb una quantitat tan baixa del sistema que ni les propietats físico-químiques d'un iogurt, ni la viabilitat bacteriana se'n veuen compromeses. En resum, es pot concluir que en la present tesi s'ha abordat d'una manera global l'encapsulació d'àcid fòlic en matrius poroses d'òxid de silici per a ser utilitzades en aplicacions nutricionals i alimentàries, que inclouen estudis d'optimització de carregat, estudis d'alliberament en funció del pH, digestions in vitro, estudis d'estabilitat de les matrius utilitzades, estudis de biocompatibilitat, així com estudis de la influència de l'addició d'aquests sistemes en matrius alimentàries. Els resultats obtesos han posat de manifest de forma positiva que els sistemes intel·ligents d'àcid fòlic que s'han desenvolupat obrin una porta a una nova manera de fortificar els aliments sense comprometre les seues caracterísitiques., Pérez Esteve, E. (2015). ENCAPSULATION OF FOLIC ACID IN MESOPOROUS SILICA SUPPORTS: A NUTRITIONAL AND TECHNOLOGICAL APPROACH [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. doi:10.4995/Thesis/10251/58613., TESIS

[EN] Caprylic acid is a saturated fatty acid characterized as a natural antimicrobial compound. Conventional antibiotics can produce resistant antimicrobial, and therefore, consumers demand the development of natural alternatives, which do not produce a food safety problem. The aim of this work was the study of a new alternative, the use of Mesoporous Silica Particles functionalized with the antimicrobial compound, carrying out the test of determination of the minimum bactericidal concentration and its comparison with the free compound on a collection strain of Staphylococcus aureus. The result showed particles functionalized with caprylic acid had proper functionalization process, because the structure of the particle was maintained, but the inhibition of the microorganism S. aureus was notlethal compared with the free compound. These results highlight the value the use of free caprylic acid as antimicrobial compound and the research for other alternatives to improve its potential of antimicrobial inhibition, [ES] El uso inapropiado de los antibióticos puede producir microorganismos resistentes y favorece su aparición, propagación y persistencia. Además, la resistencia a antibióticos requiere la administración de elevadas dosis de los mismos, generando en ocasiones toxicidad. Por todo ello, los consumidores están demandando el desarrollo de sistemas alternativos para prevenir y tratar las enfermedades bacterianas. La nanotecnología ha surgido en el campo de la biodetección de microorganismos, así como en el área de la inhibición bacteriana como agentes antimicrobianos. Las partículas mesoporosas de sílice pueden ser usadas en este ámbito mediante su cargado y/o funcionalización con compuestos antimicrobianos. El objetivo de este trabajo será el estudio de las propiedades antibacterianas de dichos materiales funcionalizados con compuestos antimicrobianos naturales mediante la determinación de la concentración mínima bactericida y su comparación con el compuesto libre en un microorganismo patógeno alimentario como Staphylococcus aureus.