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Enterocytozoon bieneusi y Encephalytozoon Intestinalis en pacientes VIH positivos con síndrome diarréico. Revisi&oacute

Trabajo de fin de grado. Grado en Medicina. Curso académico 2021-2022, Los exosomas son microvesículas nanométricas secretadas por todo tipo de células y ampliamente distribuidas por el organismo. Están formadas por varios componentes, entre los que destacan los ácidos nucleicos y diferentes familias de proteínas. Estos componentes dotan a los exosomas de la capacidad de llevar a cabo diversas funciones, siendo la más destacable de ellas la mediación en la comunicación intercelular. Objetivos. Realizar una revisión exhaustiva de la bibliografía existente sobre los exosomas y un abordaje práctico de dos de los principales métodos para su aislamiento: cromatografía por exclusión de tamaños y separación por inmunoafinidad. Material y métodos. Se utilizó plasma sanguíneo obtenido de pacientes epilépticos del Hospital Universitario de Salamanca, previa firma del consentimiento informado. De las muestras resultantes de ambos métodos se estudió el tamaño, la forma y la integridad de las vesículas encontradas mediante un sistema de seguimiento de nanopartículas Nanosight NS30 y microscopía electrónica de transmisión. El perfil proteico se obtuvo mediante espectrometría de masas en tándem. Resultados. Los exosomas se postulan como prometedores biomarcadores para el diagnóstico y pronóstico de diferentes patologías. La investigación sobre exosomas está en auge, aunque falta estandarización en los procesos de aislamiento. Entre estos últimos, destacan la cromatografía de exclusión por tamaño y la separación por inmunoafinidad. Ambos métodos permiten la obtención de microvesículas, que se confirma mediante microscopía electrónica de transmisión. Mediante espectrometría de masas se identificaron 352 proteínas en la muestra obtenida por cromatografía de exclusión y 297 en la muestra de separación por inmunoafinidad. Solo se detectaron marcadores exosomales en la muestra de separación por inmunoafinidad. Conclusiones. Ambos métodos son válidos para el aislamiento de vesículas extracelulares pero únicamente la separación por inmunoafinidad permite el aislamiento de exosomas de forma específica, detectándose marcadores exosomales en la muestra.

An ideal diluent medium for seminal cryopreservation must supply sperm cells with energy, protection and maintenance of an environment suitable for their survival. The objective of this study was to evaluate the in vitro integrity of goat semen cryopreserved in ACP-101c® medium associated with the egg yolk of Numida meleagris, through two techniques of individual sperm cell analysis. Fifteen ejaculates from five goats were collected with the aid of an artificial vagina. Ejaculates were collected in a pool and divided into 12 groups, two control groups: GC1 TRIS, with 2.5% addition of the egg yolk of Gallus gallus domesticus GOGD, GC2 ACP-101c®, with 2.5% addition from the egg yolk of Gallus gallus domesticus GOGD and ten experimental groups GE, containing the addition of the egg yolk of Numida meleagris. Afterwards, the aliquots were bottled in French 0.25 mL straws and frozen with the aid of the TK3000® device and stored in liquid nitrogen. Samples were thawed after seven days and evaluated for DNA integrity and for their individual ultrastructure, using the comet test and transmission electron microscopy, respectively. In the results obtained by the comet test, there was no statistical difference in tail length between the TRIS groups plus GONM, at concentrations of 2.5%, 5% and 10% compared to the control group TRIS 2.5 % of GOGD. There was also no statistical difference regarding the percentage of DNA fragmentation in the tail, in the TRIS groups with 2.5%; 5%; and 20% GONM compared to the TRIS control group 2.5% GOGD (P>0.05). The ACP® groups with 10%, 15% and 20% GONM had greater tail length when compared to the ACP® groups with 2.5% and 5% GONM and control group (ACP® 2.5% GOGD). In the ultrastructural analysis, the ACP® group with 10% GONM stood out with better cellular integrity compared to the other groups, even compared to the evaluated samples of the control group. Thus, it is concluded that the egg yolk of Numida meleagris, as an external membrane cryoprotectant, added to ACP-101c® or TRIS extenders, can reduce the damage caused during the process of cryopreservation of goat semen. Un medio diluyente ideal para la criopreservación seminal debe proporcionar a los espermatozoides energía, protección y mantenimiento de un entorno adecuado para la supervivencia de los espermatozoides. El objetivo de este estudio fue evaluar la integridad in vitro de semen de cabra criopreservado en medio ACP-101c® asociado a la yema de huevo de Numida meleagris, mediante das técnicas de análisis de espermatozoides individuales. Se recolectaron quince eyaculados de cinco cabras con la ayuda de una vagina artificial. Los eyaculados se recolectaron en un pool y se dividieron en 12 grupos, dos grupos de control: GC1 TRIS, con adición al 2.5% de la yema de huevo de Gallus gallus domesticus GOGD, GC2 ACP-101c®, con adición al 2.5% de la yema de huevo de Gallus gallus domesticus GOGD y diez grupos experimentales GE, que contienen la adición de la yema de huevo de Numida meleagris. Posteriormente, las alícuotas se llenaron en pajitas francesas de 0,25 mL y se congelaron con la ayuda del dispositivo TK3000® y se almacenaron en nitrógeno líquido. Las muestras se descongelaron después de siete días y se evaluó la integridad del ADN y su ultraestructura individual, utilizando la prueba del cometa y la microscopía electrónica de transmisión, respectivamente. En los resultados obtenidos por la prueba del cometa, no hubo diferencia estadística en la longitud de la cola entre los grupos TRIS más GONM, a concentraciones de 2.5%, 5% y 10% en comparación con el grupo control TRIS 2.5% de GOGD. Tampoco hubo diferencia estadística con respecto al porcentaje de fragmentación del ADN en la cola, en los grupos TRIS con 2.5%; 5%; y 20% de GONM en comparación con el grupo de control de TRIS 2,5% de GOGD (P> 0,05). Los grupos de ACP® con 10%, 15% y 20% de GONM tenían una mayor longitud de cola en comparación con los grupos de ACP® con 2,5% y 5% de GONM y el grupo de control (ACP® 2,5% de GOGD). En el análisis ultraestructural, el grupo ACP® con 10% de GONM se destacó con mejor integridad celular en comparación con los otros grupos, incluso en comparación con las muestras evaluadas del grupo control. Así, se concluye que la yema de huevo de Numida meleagris, como crioprotector de membrana externa, agregado a los extensores ACP-101c® o TRIS, puede reducir el daño causado durante el proceso de criopreservación de semen de cabra. Um meio diluente ideal para a criopreservação seminal deve suprir as células espermáticas com energia, proteção e manutenção de um ambiente adequado à sua sobrevivência. Objetivou-se avaliar a integridade in vitro do sêmen caprino criopreservado em meio ACP-101c® associado à gema de ovo de Numida meleagris, por meio de duas técnicas de análise individual da célula espermática. Foram colhidos 15 ejaculados de cinco caprinos, com auxílio de uma vagina artificial. Os ejaculados foram reunidos em um pool, e dividido em 12 grupos, sendo dois grupos controles: GC1 TRIS, com adição 2,5% da gema de ovo de Gallus gallus domesticus GOGD, GC2 ACP-101c®, com adição 2,5% da gema de ovo de Gallus gallus domesticus GOGD e dez grupos experimentais GE, contendo a adição da gema de ovo de Numida meleagris. Seguidamente, as alíquotas foram envasadas em palhetas francesas de 0,25 mL e congeladas com auxílio do aparelho TK3000® e armazenadas em nitrogênio líquido. Amostras foram descongeladas após sete dias e avaliadas quanto à integridade do DNA e quanto a sua ultraestrutura individual, por meio do teste cometa e microscopia eletrônica de transmissão, respectivamente. Nos resultados obtidos pelo teste cometa, não foi evidenciado diferença estatística quanto ao comprimento da cauda, entre os grupos TRIS acrescido de GONM, nas concentrações de 2,5%, 5% e 10% em relação ao grupo controle TRIS 2,5% de GOGD. Também não houve diferença estatística quanto ao percentual de fragmentação de DNA na cauda, nos grupos TRIS com 2,5%; 5%; e 20% de GONM em comparação ao grupo controle TRIS 2,5% GOGD (P>0,05). Os grupos ACP® com 10%, 15% e 20% de GONM apresentaram maior comprimento de cauda quando comparados aos grupos ACP com 2,5% e 5% de GONM e grupo controle (ACP® 2,5% de GOGD). Na análise ultraestrutural o grupo ACP® com 10% de GONM, destacou-se com melhor integridade celular frente aos demais grupos, inclusive, frente às amostras avaliadas do grupo controle. Dessa forma, conclui-se que a gema de ovo de Numida meleagris, como crioprotetor externo de membrana, acrescida aos diluentes ACP-101c® ou TRIS, pode reduzir os danos causados durante o processo de criopreservação do sêmen caprino.

4 figures.-- Supporting information available on the website of the publisher., Graphene oxide (GO) is reduced by Joule heating using in-situ transmission electron microscopy (TEM). The approach allows the simultaneous study of GO conductivity by electrical measurements and of its composition and structural properties throughout the reduction process by TEM, electron diffraction and electron energy-loss spectroscopy. The small changes of GO properties observed at low applied electric currents are attributed to the promotion of diffusion processes. The actual reduction process starts from an applied power density of about 2 × 1014 Wm−3 and occurs in a highly uniform and localized manner. The conductivity increases more than 4 orders of magnitude reaching a value of 3 × 103 Sm−1 with a final O content of less than 1%. We discuss differences between the reduction by thermal annealing and Joule heating., S.H. and R.A. acknowledge funding by German Research Foundation (DFG project He 7675/1-1). Research supported by the Spanish MINECO and MICINN (MAT2016-79776-P,AEI/FEDER, EU; PID2019-104739GB-100/AEI/10.13039/501100011033; ENE2016-79282-C5-1-R, AEI/FEDER, EU and PID2019-104272RB-C51/AEI/10.13039/501100011033), Government of Aragon (projects DGA E13-17R (FEDER, EU); DGA T03-17R (FEDER, EU) and DGA T03-20R) and European Union H2020 programs “ESTEEM3” (823717), Flag-ERA GATES (JTC - PCI2018-093137), ITN Enabling Excellence (MSCA-ITN) and Graphene Flagship (881603).

The authors would like to acknowledge the support given by the Institute of Water Research of University of Granada and the disposition of Municipal Water Company of Granada (EMASAGRA S.A.) for financial support to carry out the research., In wastewater treatment plants, most microbial characterization has focused on bacterial, archaeal, and fungal populations. Due to the difficult isolation, quantification, and identification of viruses, only a limited number of virome studies associated with wastewater treatment plants have been carried out. However, the virus populations play an important role in the microbial dynamics in wastewater treatment systems and the biosafety of effluents. In this work, the viral members present in influent wastewater, mixed liquor (aerobic bioreactor), excess sludge, and effluent water of a conventional activated sludge system for the treatment of urban wastewater were identified. Viral members were observed by transmission electron microscopy and studied through next-generation sequencing studies. The results showed the dominance of bacteriophages in the viral community in all samples, with the dominant viral phylotype classified as Escherichia coli O157 typing phage 7. Moreover, different human viruses, such as Cynomolgus cytomegalovirus and Gammaherpesvirus, were also detected., Institute of Water Research of University of Granada

La investigación recogida en la presente tesis versa sobre aquellos materiales III-N que constituyen películas delgadas y/o nanoestructuras basadas en los compuestos GaN, InN y AlN, o en las aleaciones ternarias de InGaN, depositadas sobre substratos no nativos (de composición distinta a la del nitruro semiconductor): silicio monocristalino, y cerámicas co-sinterizadas a baja temperatura (Low Temperature Co-fired Ceramics, LTCC). Estos materiales forman heteroestructuras novedosas y de menor coste, ventajosas frente a las que usan otros substratos más caros y menos adecuados empleados más comúnmente. Se han utilizado diferentes técnicas de análisis para realizar una caracterización exhaustiva de los materiales, con una especial relevancia de aquellas basadas en haces de electrones acelerados para facilitar dichos estudios. La combinación de todos estos métodos ofrece información sobre la estructura cristalina o amorfa, composición química, propiedades ópticas, rugosidad superficial, la textura de la micro- y nano-estructura, etc., permitiendo mejorar progresivamente las heteroestructuras fabricadas. Los resultados de esta investigación se presentan siguiendo una secuencia lógica, que muestra cómo afecta la variación progresiva de las condiciones de fabricación de los materiales implicados en las heteroestructuras III-N, así como las arquitecturas de estas. Con el conocimiento generado durante sus estudios, se han conseguido obtener materiales y sus propios apilamientos más optimizados, cuyas características constitucionales y funcionales podrían ser ideales para aplicaciones concretas y novedosas. Se proponen reglas de diseño para mejorar diversos aspectos de estos sistemas (homogeneidad composicional, cristalinidad, rugosidad…), además de haberse aplicado (y a veces desarrollado) métodos originales para estudiar características particulares, cuyo conocimiento es crucial para el control del comportamiento electrónico del material. En este sentido, los principales resultados que se recogen y explican en el documento de Tesis Doctoral son los siguientes: • Se caracterizaron con éxito, por técnicas como microscopías (principalmente, las basadas en haces de electrones acelerados), difracción de rayos X y espectroscopía óptica, capas delgadas de InGaN depositadas sobre Si (111) mediante MBE. Las aleaciones se depositaron a temperaturas inferiores a 500ºC, lo que favoreció la incorporación de cantidades de In a las epicapas, mayores de las usuales. Usar condiciones de fabricación por MBE idóneas llevó, y así se reivindicó por primera vez en la literatura científica, al crecimiento de capas gruesas, epitaxiales, monocristalinas, monofásicas y compactas, de aleaciones InGaN sobre Si (111) en todo el rango composicional. • La microscopía (S)TEM sirvió para estudiar el crecimiento de puntos cuánticos (QDs) de InN depositados por MBE sobre heteroestructuras relativamente rugosas de InGaN/Si(111) (con una fracción molar de InN del 75%) y, mediante epitaxia de gota a baja temperatura con tratamiento térmico añadido de recocido, de InN-QDs tanto sobre Si (111) atómicamente liso, así como sobre InGaN/Si (111) (con una fracción molar de InN del 33%) relativamente rugoso. Se determinó que los QDs formados eran monocristalinos y, en su caso, epitaxiales al InGaN o al Si. Se concluyó que la epitaxia de gota era el mejor método para obtener distribuciones uniformes y de alta densidad de QDs. Además, combinando métodos avanzados de microscopía electrónica, se describió, por primera vez en la literatura, un método genérico para determinar el tipo de polaridad de QDs de semiconductores III-N, usando para su demostración los InN-QDs presentes en estas heteroestructuras analizadas en la tesis. • Se estudiaron en detalle, con una amplia variedad de técnicas, películas delgadas de GaN depositadas sobre LTCC y otros substratos basados en materiales cerámicos, y usando en ocasiones diferentes capas “buffer”, que incluyen el AlN. Las capas de materiales III-N se depositaron usando una técnica de crecimiento a baja temperatura, LTMEE, a temperaturas entre 540 y 550ºC y empleando un plasma generado por fuente de radiofrecuencias a 800 W, o por corriente continua a 800 V, para obtener átomos de N activo. Se consiguieron, con esta última modalidad de generación de plasma, también debido al uso de procesos previos de lapeado y pulido mecánico del substrato, calidades del GaN superficial sin precedentes para estructuras con substratos de LTCC. • Se analizaron capas de GaN depositadas sobre substratos de LTCC mediante MBE, técnica de crecimiento epitaxial más accesible que la de LTMEE. La textura, rugosidad y calidad cristalina de la mejor capa de GaN fabricada con procesos de MBE (a 800ºC y en régimen de crecimiento casi estequiométrico) fueron similares a las logradas por LTMEE para el mismo material. Esta aproximación llevó a la deposición de películas de GaN polar con estructura mosaico, pero también con un tamaño de grano (~120 nm) intermedio, respecto a los conseguidos cuando se reduce la temperatura del substrato (~110 nm) o se incrementa la cantidad de galio incidente (~190 nm).

La tuberculosis (TB) es la enfermedad bacteriana que causa el mayor número de muertes en todo el mundo. El problema se incrementa debido a la resistencia a medicamentos y a la coinfección por VIH/SIDA, por lo que es necesario el desarrollo de nuevos compuestos contra la TB que presenten diferentes mecanismos de acción. Los péptidos antimicrobianos son moléculas generadas en la respuesta inmune innata del hospedero con efecto sobre patógenos, como las catelicidinas presentes en mamíferos involucradas en la formación de canales en la membrana celular bacteriana que conduce a la lisis celular. En este estudio, se evaluó la actividad antimicobacteriana y el posible mecanismo de acción de péptidos derivados de LL-37, CAP-18 y PMAP-36 con aminoácidos no naturales. A partir de métodos bioinformáticos, se determinó la epítope de la secuencia nativa con las mejores características de estructura helicoidal, anfipaticidad y valor antibacteriano. Los péptidos correspondientes LL37-B, CAP18-B, CAP18-C, PMAP36-C y PMAP36-D tuvieron cambios de L-Lys por D-Lys y L-Gly por N-metil-Gly en la secuencia, generando los péptidos LL37-BD, CAP18-BD, CAP18-CD, PMAP36-CD y PMAP36-DD, y los peptoides LL37-BP, CAP18-BP y PMAP36-CP. Los péptidos y peptoides se sintetizaron usando la estrategia de Fmoc, se purificaron por RP-HPLC y se caracterizaron por ESI-MS, dicroísmo circular y H1-RMN. La evaluación in vitro de las secuencias diseñadas se realizó en Mycobacterium smegmatis mc2155 y Mycobacterium tuberculosis H37Ra, obteniendo una concentración mínima inhibitoria mejorada de 2 a 6 veces en los rangos de 1200 a 31,2 µg/mL, actividad hemolítica menor al 10% y sin actividad citotóxica sobre monocitos U937 con valores de LC50 al menos 10 veces mayores a la CMI. La microscopía confocal mostró la inserción de los péptidos y peptoides en Mycobacterium smegmatis mc2155 lo que sugiere que podrían tener un blanco intracelular para su actividad antimicobacteriana e interesantemente mostraron inhibición de la actividad ATPasa basal y de las bombas Na+/K+, Cu(I), Zn(II) presentes en la membrana plasmática, lo cual estaría asociado a su mecanismo de acción. En general, los péptidos con D-Lys presentaron mayor actividad biológica y sinergia en combinación con isoniacida y kanamicina, destacando los péptidos CAP18-CD y PMAP36-DD que presentaron los mejores resultados evaluados en Mycobacterium y células del hospedero, por lo cual, se analizaron mediante dinámica molecular, donde los ángulos promedio de psi y phi, así como su varianza circular muestran que ambos péptidos tienen una flexibilidad conformacional sustancial, característica muy importante para mejorar la actividad antibacteriana. Los resultados obtenidos contribuyen al campo de desarrollo de nuevos compuestos antituberculosos con un mecanismo de acción diferente a los medicamentos convencionales. Abstract: Tuberculosis (TB) is the bacterial disease that causes the greatest number of deaths worldwide. The problem is exacerbated due to drug resistance and HIV/AIDS co-infection, meaning it is necessary to develop new anti-tuberculosis compounds with an alternative action mechanism. The antimicrobial peptides are molecules which are created in the innate inmune and the response to pathogen agent, such as the cathelicidins present in mammals and involved in the formation of channels in the bacterial cell membrane that leads to cell lysis. In this study, the antimycobacterial activity and the possible mechanism of action of peptides derived from LL-37, CAP-18 and PMAP-36 with non-natural amino acids are evaluated. From bioinformatic methods, the epitope of the native sequence was determined with the best characteristics of the helical structure and the antibacterial value. The corresponding peptides LL37-B, CAP18-B, CAP18-C, PMAP36-C and PMAP36-D had changes in L-Lys by D-Lys and L-Gly by N-methyl-Gly in the sequence, generating the peptides LL37-BD, CAP18-BD, CAP18-CD, PMAP36-CD and PMAP36-DD, and the peptoids LL37-BP, CAP18-BP and PMAP36-CP. Peptides and peptoids were synthesized by the Fmoc strategy, purified by RP-HPLC and characterized by MS-ESI, circular dichroism and H1 -NMR. The in vitro evaluation of the designed sequences was performed in Mycobacterium smegmatis mc2155 and Mycobacterium tuberculosis H37Ra, obtaining an improved minimum inhibitory concentration of 2 to 6 times in the ranges of 1200 to 31.2 µg/mL, hemolytic activity less than 10% and without cytotoxic activity on U937 monocytes with LC50 values at least 10 times higher than the MIC. The confocal microscopy showed the insertion of peptides and peptoids in Mycobacterium smegmatis mc2155, which must have an intracellular target for antimycobacterial activity and interesting showed inhibition of basal ATPase activity and Na+ /K+ , Cu(I), Zn (II) pumps in the plasma membrane, which is associated with its action mechanism. In general, the peptides with D-Lys showed an improved biological activity and synergy with the combination of isoniazid and kanamycin, highlighting the peptides CAP18-CD and PMAP36-DD that the best results evaluated in Mycobacterium and host cells, therefore, they were analyzed by molecular dynamics, where the average angles of psi and phi, as well as their circular variance shown by both peptides have a conformational flexibility, a very important characteristic to improve antibacterial activity. The results are related to the field of development of new antituberculous compounds with a mechanism of action different from current medications. Doctorado

Treball final de Màster Universitari en Química Aplicada i Farmacològica. Codi: SIM138. Curs acadèmic: 2018/2019 Enfocándonos dentro de la ciencia de los materiales y la química del estado sólido la utilización de nanopartículas para el dopaje de los materiales esta recibiendo mucha atención dentro del mundo de la investigación, además la obtención de nanopartículas por métodos físicos no esta tan avanzada como la obtención de nanopartículas por métodos químicos lo que abre una gran posibilidad de obtención de nuevos resultados en este ámbito, en este trabajo se han obtenido nanopartículas de hierro metálico y de magnetita (Fe2O3) irradiando con pulsos láser de femtosegundos distintos precursores como óxidos, sulfatos o wolframatos que contenían hierro en distintos estados de oxidación tanto hierro (II) como hierro (III). La irradiación de los distintos compuestos de hierro (II) y (III) dio paso a la segregación de las NP de distintos tipos de nananopartículas dependiendo del estado de oxidación del precursor y una distinta morfología de las nanopartículas segregadas sobre la superficie del material irradiado. La caracterización de las nanopartículas se ha realizado utilizando las técnicas de microscopia electrónica de transmisión (TEM) y la microscopía electrónica de barrido (SEM).

With the aim of evaluate the pathogenesis in Salmonella Typhimurium strains with mutations in genes invG/invE of Salmonella Pathogenicity Island 1 (SPI-1) and genes ssaJ/ssaK in the SPI-2 models were evaluated ligated intestinal loop associated mouse tissues by observation by transmission electron microscopy (TEM) and the production of mouse systemic salmonellosis. For this, we used six Salmonella strains: S. Typhimurium SL-1344 (control strain) and its derived mutants: ΔinvEG S. Typhimurium SSalmonella, islas de patogenicidad, mutación, microscopía electrónica de transmisión, ultraestruturL-1344 (mutant in SPI-1) and ΔssaJK S. Typhimurium SL-1344 (mutant in SPI-2), S. Typhimurium (clinical isolate) and its derived mutants: ΔinvEG S. Typhimurium and ΔssaJK S. Typhimurium. TEM results allowed us to verify the morphological alterations of the intestinal epithelium in mice infected with Salmonella strains whose pathogenicity genes were intact. It was proven invasive power loss only in strains mutated in the SPI-1. Through systemic salmonellosis model mouse we noted the loss of the ability to spread in both mutants. In conclusion, the models allowed us to verify the importance of the invG/invE genes of SPI-1 and ssaJ/ssaK of SPI-2 in the pathogenesis of salmonellosis, using BALB/c mice as an experimental model of infection. These in vivo models are suggested to evaluate mutants of genes involved in the pathogenesis of Salmonella, since they represent an important tool for the understanding of the Salmonella-host interaction., Proyecto ALFA Bacterialnet (Contrato N° II-531-FC-FA-FCDFI), Fundación para el Desarrollo de la Ciencia y la Tecnología (FUNDACITE) Mérida, Venezuela (Contrato N° CF-07-10 y N° CF-09-04); el Consejo de Desarrollo Científico, Humanístico y Tecnológico (CDCHTA) de la Universidad de Los Andes, Mérida, Venezuela (Códigos N° FA-419-07-07-B y CVI-ADGFA-02-97) y el Ministerio de Ciencia e Innovación (MICINN), España (proyecto BFU2006-04574/BMC)

Currently the most studied type of magnetic nanoparticles are of cubic structure, inverse spinel, because these materials have very interesting features and possible applications since they facilitate building more complex systems. We must consider that due to the presence of transition metal on the surface of nanoparticles is that the conditions for funcionalizarlas with other molecules through complex functional groups obtaining materials with polar or apolar characteristics, depending on the type of implementation that want to use. Considering that when working with biological systems nanoparticles are detected by the reticuloendothelial system (RES). This functionalization is responsible for preventing agglomeration there of allowing them to remain in stable suspension (magnetic colloids) that can be driven by external magnetic fields. In this work, we show in detail the results obtained in improving the synthesis route system in the form of nanoparticles ferrofluid magnetite (Fe3O4) using the method of thermal decomposition and compare our results with respect to another synthesis route to nano particulate system method called chemical coprecipitation. To measure the size as well as knowing the morphological and structural properties of nanoparticles proceeded to the characterization of nanoparticles obtained by the methods of thermal decomposition and chemical co-precipitation through transmission electron microscopy (TEM). Size distribution averaging 8 nm and polydispersity of 0.14 was found. These results were corroborated by the results obtained by analyzing patterns of X-ray diffraction. The stability of the ferrofluid obtained was measured using the technique known as DLS (Dynamic Light Scattering), where it was found a value of 42.8 mV, which is within the expected value for a stable system, whereas for a nanoparticle system Zetasiser value above 30 mV represents a stability of the aqueous suspensión. At the end of characterization measures the extent of the value of the potential of hydrogen (pH) was performed using a pH meter, to study our sample having biocompatibility ferrofluid as our interest is that the ferrofluid could be used as vehicle for active ingredients or drugs addressing to a specific region in the body. And after completion of the measurement it was found a pH of 7.23 which shows a biocompatible system to possible biological applications. Actualmente el tipo de nanopartículas magnéticas más estudiados son los de estructura cúbica, espinela inversa, porque estos materiales presentan características de gran interés y sus posibles aplicaciones ya que facilitan la construcción de sistemas más complejos. Debemos considerar que debido a la presencia de metales de transición en la superficie de las nanopartículas es que se dan las condiciones para poder funcionalizarlas con otras moléculas a través de grupos funcionales complejos obteniendo materiales con características polares o apolares, dependiendo del tipo de aplicación que se desee utilizar. Teniendo en consideración que cuando se trabaja con sistemas biológicos las nanopartículas son detectadas por el sistema retículo endotelial (SRE), que a través de los macrófagos son los encargados de eliminar algún cuerpo extraño inerte que pudiera estar en el organismo. De esta manera, existe una necesidad de funcionalizar las nanopartículas obtenidas antes de ser administradas en el organismo para evitar ser reconocidas por el SRE. Esta funcionalización es responsable por evitar la aglomeración de las mismas permitiendo que ellas permanezcan en suspensión estable (coloides magnéticos) que pueden ser conducidos a través de campos magnéticos externos. En este trabajo, nosotros mostramos detalladamente los resultados obtenido en la mejora de la ruta de síntesis de un sistema de nano partículas en forma de ferrofluido de magnetita (Fe3O4) utilizando el método de descomposición térmica y comparamos nuestros resultados respecto a otra ruta de síntesis para sistema nano particulados llamado método de co-precipitación química. Para poder medir el tamaño, así como conocer las propiedades morfológicas y estructurales de las nanopartículas se procedió a la caracterización de nanopartículas obtenidas por los métodos de descomposición térmica y co-precipitación química a través de microscopia electrónica de transmisión (MET). Se encontró una distribución de tamaños con un promedio de 8 nm y polidispersión de 0.14. Estos resultados fueron corroborados por los resultados obtenidos mediante análisis de patrones de difracción de rayos X. La estabilidad del ferrofluido obtenido fue medida usando la técnica conocida como DLS (Dynamic Light Scattering), donde fue encontrado un valor de 42.8 mV, que está dentro del valor esperado para un sistema estable, considerando que para un sistema nanopartículado el valor de Zetasiser arriba de 30 mV representa una estabilidad de la suspensión acuosa. Al final de las medidas de caracterización se realizó la medida del valor del potencial de hidrógeno (pH) mediante un pH-metro, para estudiar la biocompatibilidad que presenta nuestra muestra de ferrofluido ya que nuestro interés es que este ferrofluido pueda ser usado como vehículo para direccionar principios activos o fármacos sobre una región específica en el organismo. Así después de realizada la medición fue encontrado un valor del pH de 7.23 lo que evidencia un sistema biocompatible para posibles aplicaciones biológicas.

[eng] The main goal of this thesis has been to apply in-situ Transmission Electron Microscopy (TEM) electrical measurements using a Scanning Tunneling Microscopy (STM) tip, combined with TEM imaging and spectroscopic techniques, in order to address the characterization of relevant nanomaterials. This system has not only been used to measure electrical properties, but also to carry out in-situ experiments with Joule heating and to apply mechanical stresses. A review of the different in-situ TEM techniques, their development over the years and their impact in the scientific community has been presented. Moreover, the instrumental used in this thesis, in particular, the TEM-STM system, has been described. In addition, two techniques for the preparation of specific samples for in-situ TEM-STM experiments have been presented: for nanostructured samples (2D materials, nanowires, etc), and for localized samples (devices, thin layers, bulk samples, etc). A gridcase that allows the use of conventional TEM grids in the TEM-STM system has been designed and fabricated in the context of this thesis. The use of this homemade gridase has allowed us to improve the experiments, offering more reproducibility and versatility. Finally, the calibration of the electrical measurements of the system has been carried out. Using the TEM-STM system, different type of nanostructures have been characterized during the present thesis, from 2D nanostructures, as the elucidation of the effects of electrical current through a single graphene oxide sheet, to functional devices, as the study of the ferroelectric and piezoelectric behavior of structures based on La2WO6, the study of the anisotropic electrical conductivity of GaInP CuPtB type ordering layers used for multijunction solar cells or the study of the conductive filament (CF) formation mechanism in three different Resistive random-access memory (ReRAM) devices. In summary, in-situ microscopy expands the horizons of the characterization and study of materials and, in particular, in the context of this thesis, an in-situ TEM-STM system has been used to electrically characterize samples from nanomaterials to functional devices., [cat] En aquesta Tesi, s'ha emprat una tècnica de Microscopia Electrònica de Transmissió (TEM, Transmission Electron Microscopy en anglès) in-situ que permet realitzar mesures elèctriques utilitzant una sonda de microscòpia d'efecte túnel (STM, Scanning Tunneling Microscopy en anglès), tot combinant-la amb imatge TEM i tècniques d'espectroscòpia. A més, aquest sistema no només s'ha utilitzat per a mesurar les propietats elèctriques, sinó també per a dur a terme experiments in-situ amb escalfament per efecte Joule o aplicant una tensió mecànica a la superfície de la mostra. D'aquesta manera s'han pogut caracteritzar nanomaterials, des de nanoestructures 2D, estudiant l’efecte del pas de corrent a través d'un sol full d'òxid de grafè, fins a dispositius completament funcionals, com la caracterització piezoelèctrica i ferroelèctrica de capes primes d'òxids funcionals lliures de plom, l'estudi de l’anisotropia en la conductivitat d’estructures ternàries III-V ordenades utilitzades en cèl·lules solars tàndem multicapa i l'estudi amb TEM de la formació de filaments conductors (CF) i del mecanisme de commutació resistiva en tres dispositius ReRAM diferents. En els diferents capítols d'aquesta tesi s'ha donat resposta a problemes de ciència de materials amb l'ajut d'una tècnica de TEM in-situ tot combinant-la amb altres tècniques d'espectroscòpia i difracció. El desenvolupament d'aquesta tècnica ha permès caracteritzar les propietats del materials a nivell nano.

In this study, topic ajoene was used (0.4%) to evaluate its effects in a case of a fungal infection of the scalp caused by Microsporum canis, a dermatophytes with a known keratinophylic activity. The activity of the fungus was evaluated by transmission electron microscopy, in samples extracted before the beginning and 45 days after the treatment. The most important changes were alteration of the cytoplasmic membrane, disintegration of the cytoplasm and organelles deterioration. This new evidence in the studies in vivo shows the degeneration suffered by conidia and hyphae of the fungus, compromising the cellular integrity with the topical treatment with ajoene. The cultures, 30 days after treatment, demonstrated the absence of the fungal structures maintaining this condition up to 45 days after the treatment. The study shows ultrastructurally the invasion endo-ectotrix of M. canis in human hair and the antifungal effect characteristic of ajoene with its outstanding and potent bioactivity antiproliferative bioactive in the evaluated micotic process.

RESUMEN: El objetivo de este trabajo es el estudio del tamaño de partícula a partir del análisis del perfil de los picos de difracción de rayos x, aplicando una serie de métodos que parten de diferentes aproximaciones. Para ello, se han utilizado muestras en polvo de diferente tamaño de partícula (nanométrico), con varias composiciones químicas y diferente distribución de tamaño y morfología del grano. De esta forma, se han comparado hasta cuatro métodos, evaluando su validez para cada muestra. Finalmente, se han comparado los valores del tamaño estimado con los resultados obtenidos de imágenes obtenidas mediante microscopía electrónica de transmisión. ABSTRACT: This work focuses on the evaluation of several methods for particle size determination based on x-ray diffraction profile line analysis, starting from different approaches. Powder samples of different average particle size (nanometric) with different chemical compositions, grain size distribution and morphology have been used. In this way, up to four methods have been compared in order to determine their validity for different types of samples. Finally, results have been compared with those obtained from analysis of transmission electron microscopy images. Grado en Física

L’energia que s’origina de combustibles fòssils ha permés avenços molt remarcables a la nostra civilització durant el segle passat. No obstant, els combustibles fòssils no son il·limitats i suposen una font d’increment del diòxid de carboni a l’atmòsfera, amb els seus conseqüents efectes ambientals nocius. Millorar la eficiencia dels dispositius d’enmagatzematge d’energia i la conversió d’energia solar a hidrògen mitjançant la dissociació de l’aigua són tecnologies clau per encarar problemes energètics i ambientals. Els semiconductors que es presenten en abundància i són beneficiosos pel medi ambient han estat en el punt de mira durant els últims anys donades les seves característiques especifiques com a supercapacitors i dispositius per la dissociació de l’aigua. És conegut que les propietats capacitives dels semiconductors están molt afectades per la seva estructura a la nanoescala i la seva baixa conductivitat, limitant les densitats d’energia i potencia. Així doncs, entendre i manipular l’estructura jeràrquica a la nanoescala és essencial per dissenyar materials nanocompostos per l’emmagatzematge d’energia amb millores en la transferència de càrrega i habilitat de transportar ions electrolítics. Per la dissociació d’aigua fotoelectroquímica (PEC), la recombinació electró-forat al “bulk” i les interfícies juguen un paper molt determinant en l’actuació catalítica. La investigació sobre la modulació de la dinámica de transferencia de càrrega així com el nivell d’energia i la densitat d’estats de superfície sobre la modificació d’un segon semiconductor o catalitzadors per dissociació de l’oxígen (OEV) podrien ser de gran interés. Per altra banda, pels catalitzadors de evolució d’hidrògen (HEC), com la identificació de defectes estructurals, transmisió de fase i les vacants presents en materials 2D juguen un paper de vital interès per optimitzar els catalitzadors per la reacció d’evolució de l’hidrògen (HER) en la dissociació de l’aigua. Aquest treball està dividit en 7 capítols: El Capítol 1 és la part introductòria, que inclou els principis bàsics dels supercapacitors i la dissociació de l’aigua i comenta els factors limitants de les propietats electroquímiques dels semiconductors per aplicacions en supercapacitors i dissociació de l’aigua. El Capítol 2 resumeix les metodologies emprades en aquest treball. Aquest capítol inclou els detalls sobre les configuracions experimentals del TEM, STEM i EELS, processament de dades, simulacions i una introducció a les tècniques electroquímiques com la voltimetria cíclica, espectre d’impedància electroquímica i els models de circuits electrònics per il·lustrar els estats de superficie. La síntesi i els resultats experimentals es presenten en els Capítols 3-6. El Capítol 3 tracta sobre la fabricació de nuclis embrancats de nanocompostos de Fe2O3/PPy com a electrodes negatius per aplicacions en supercapacitors, així com la investigació dels mecanismes de creixement de nanofulles de PPy sobre flocs d’hematita. Al Capítol 4, hem optimitzat les condicions de síntesi, incloent el gruix de ITO, gruix de TiO2, càrrega de dipòsit de FeNiOOH i la temperatura de post-sinterització dels nanofils de ITO/Fe2O3/Fe2TiO5/FeNiOOH com a fotoànodes per la dissociació de l’aigua en electrolits alcalins. Els detalls de l’estructura s’han investigat principalment mitjançant TEM i STEM-EELS, mentre que la transferència de càrrega i els mecanismes de la dinàmica de reacció han estat investigats sistemàticament per PEIS. Al Capítol 5 hem optimitzat les condicions del bany químic per sintetitzar CoFe PBA suportat sobre fotoànodes basats en nanofils de Fe2O3/Fe2TiO5 per la dissociació de l’aigua en electròlits àcids. Els detalls de l’estructura han estat investigats principalment per TEM i STEM-EELS mentre que la transferència de càrrega i els mecanismes de la dinàmica de reacció han sigut investigats sistemàticament per PEIS. Al Capítol 6, ens hem centrat en la caracterització de defectes estructurals, transmissió de fase, vacants en materials 2D per HER per la dissociació de l’aigua amb un STEM dedicat amb correcció d’aberracions, incloent HAADF, ABF, EELS-STEM, GPA i simulacions d’HAADF. Finalment, al Capítol 7 es resumeixen les conclusions generals d’aquest treball, juntament amb les projeccions futures d’aquests. The energy originated from fossil fuels has enabled the remarkable advancement of civilization over the past century. However, fossil fuels are not infinite in supply and they are a source of increasing atmospheric carbon dioxide and the associated abominable environmental effects. Improving the efficiency of the energy storage devices and conversion of solar energy into hydrogen energy via water splitting are key technologies to tackle the serious energy and environmental problems. Earth-abundant, environmental-friendly semiconductors for supercapacitor and water splitting applications have received great attention due to their specific characteristics. It is well established that the capacitive properties of semiconductors are greatly affected by their nanostructure and poor conductivity, leading to a limited energy and power densities. Thus, understanding and manipulating the hierarchical structure at the nanoscale is essential to design composite materials for energy storage with enhanced charge transfer and electrolyte ions transportation abilities. On one hand, in photoelectrochemical water splitting (PEC), the electron-hole recombination in the bulk interfaces plays a determinative role in the catalytic performance. The investigation about modulation of the charge transfer kinetics as well as the energy level and density of surface state upon the modification of a second semiconductor or oxygen evolution catalysts (OEC) could be of great interest. On the other hand, for hydrogen evolution catalysts (HEC), as the identification of structural defects, phase transmission and vacancies presented in the 2D materials play a vital role in optimizing the catalyst for hydrogen evolution reaction (HER) in water splitting. This dissertation is divided into 7 chapters: Chapter 1 is the introduction part, which includes the background of supercapacitors and water splitting and reviews the limited factors affecting the electrochemical properties of semiconductors for supercapacitor and water splitting applications. In Chapter 2 summarizes the applied methodologies in this dissertation. This chapter includes the details about the TEM, STEM, EELS experimental setups, data processing, simulations and general introductions to the electrochemical techniques, such as cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectrum as well the electrical circuit model for illustrating the surface states. Specific synthesis procedures and experimental results for every one of the studied nanosystems are presented in Chapters 3-6. Chapter 3 deals with the fabrication of core-branch Fe2O3/PPy nanocomposites as negative electrode for supercapacitor applications as well as the investigation of PPy nanoleaves growth mechanism onto the hematite nanoflakes. In Chapter 4, we have optimized the synthesis conditions, including the ITO thickness, TiO2 thickness, FeNiOOH deposition charge and the post-sintering temperature of ITO/Fe2O3/Fe2TiO5/FeNiOOH nanowire-based photoanodes for water splitting in alkaline electrolyte. The detailed structure has been mainly investigated by TEM and STEM-EELS, while, the charge transfer and reaction kinetic mechanisms were systematically investigated by PEIS. In Chapter 5, we have optimized the chemical bath conditions for synthesising CoFe PBA supported onto Fe2O3/Fe2TiO5 nanowire-based photoanodes for water splitting in acidic electrolyte. The detailed structure has been mainly investigated by TEM and STEM-EELS, while, the charge transfer and reaction kinetic mechanisms were investigated by PEIS. In Chapter 6, we moved the characterization of structural defects, phase transmission, vacancies in 2D materials for HER in water splitting with advanced aberration-corrected dedicated STEM, including HAADF, ABF, EELS-STEM, GPA and HAADF simulation. Finally, Chapter 7 summarizes the general conclusions of this dissertation, along with a brief outlook.

The present study evaluated the effect of silica nanoparticle aggregation state on the reflectance and crystallinity of dental composite materials. Two types of silica nanoparticles (ca. 10 nm): Aerosil 200 non-funcionalized and Aerosil DT4 funcionalized with 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane. Nanoparticles were dispersed in a monomer mix composed by Urethane Dimethacrylate (UDMA) and Ethylene glycol Dimethacrylate (EGDMA) in a 80:20 mass ratio. The particle size of silica and their aggregation state were determined using scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM), showing that the Aerosil DT4 has dense aggregates with sizes higher than 1 µm; on the other hand the Aerosil 200 showed a particle gel-like structure. The functionalization degree of the Aerosil DT4 was determined by thermogravimetric analysis (TGA), obtaining a value of 7.57% w/w. The composite materials were evaluated by Differencial Scanning Calorimerty (DSC) to determine their crystallinity. The composite material reinforced by Aerosil DT4 showed lower cristallinity than the system with Aerosil 200 due to higher interaction of the polymeric matrix with the funcionalized surface of the Aerosil DT4. The effect of the aggregation state of silica nanoparticles on the optical properties of the composite material was determined by reflectance analysis. The Aerosil 200 sample showed a lower degree of nanoparticle aggregation and higher reflectance than the system with Aerosil DT4. The functionalization of the Aerosil DT4 induced nanoparticle aggregation diminishing the optical properties of the composite material. RESUMEN: El presente estudio evaluó el efecto del estado de agregación de nanopartículas de sílica en la reflectancia y cristalinidad de materiales compuestos de uso dental. Se emplearon dos tipos de sílica nanométrica (ca. 10 nm): Aerosil 200 no funcionalizado y Aerosil DT4 funcionalizado con 3-metacriloxipropiltrimetoxisilano. Las nanopartículas de sílica fueron dispersas en una mezcla de monómeros de Uretano Dimetilacrilato (UDMA) y Etilenglicol Dimetacrilato (EGDMA) en una relación 80:20 en masa. El tamaño de partícula de la silica y su estado de agregación fue determinado mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopía electrónica de transmisión (TEM), mostrando que el Aerosil DT4 presentó agregados densos de tamaño superior a 1 µm; en tanto el Aerosil 200 presentó una estructura agregada tipo gel de partículas. El grado de funcionalización del Aerosil DT4 fue determinado mediante análisis termogravimétrico (TGA), obteniendo un valor de 7.57% w/w. Los materiales compuestos fueron evaluados mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC) para determinar su cristalidad. El material compuesto reforzado con Aerosil DT4 presentó una menor cristalinidad que el sistema con Aerosil 200, debido a la mayor interacción de la matriz polimérica con la superficie funcionalizada del Aerosil DT4. El efecto de la agregación de las nanopartículas de silica en las propiedades ópticas del material compuesto fue determinado mediante análisis de reflectancia. La muestra de Aerosil 200 presentó un menor estado de agregación de las nanopartículas y mayor reflectancia que el sistema con Aerosil DT4. La funcionalización de la superficie del Aerosil DT4 propició la aglomeración de las nanopartículas deteriorando las propiedades ópticas del material compuesto.