El trabajo recogido en esta memoria ha sido realizado en los grupos de investigación “Materiales Orgánicos Funcionales” FQM-367 y “Fotoquímica y Fotobiología” FQM-247 de los Departamentos de Química Orgánica y Fisicoquímica, respectivamente, de la Universidad de Granada y en el Servicio de Microbiología del Hospital Virgen de las Nieves de Granada. La Tesis Doctoral ha sido financiada por los proyectos “Role of an ornithine rhamnolipid pigment in GBS virulence” y “CTQ2014-56370-R, A Multiplex Imaging Platform for Cellular Metabolic Profiling. Application to Cancer Diagnostics and Cytotoxic Amyloid Oligomers”., Un gran número de enfermedades están ocasionadas o se ven favorecidas por fallos en los procesos fisiológicos a nivel celular que pueden tener lugar por la aparición de patógenos en el organismo o bien por el desajuste de determinados parámetros químicos y bioquímicos. En este sentido, es crucial conocer de forma exhaustiva el mecanismo de acción de estos patógenos para así poder desarrollar nuevas medidas preventivas o tratamientos de mayor eficacia, o bien, buscar nuevas herramientas que permitan conocer en mayor profundidad la fisiopatología de dichas enfermedades y así favorecer un diagnóstico precoz. Es por ello que la presente Tesis Doctoral titulada Síntesis y aplicaciones in vivo e in vitro de nuevos colorantes orgánicos se divide en dos bloques claramente diferenciados teniendo como objetivo común el diseño y síntesis de nuevos colorantes orgánicos con aplicaciones de relevancia biomédica. Por un lado, el bloque A se centra en el estudio del mecanismo de acción de un pigmento β-hemolítico denominado Granadaeno generado por bacterias estreptococo del grupo B (EGB). Para ello se han sintetizado colorantes análogos al Granadaeno que presentan un número menor de dobles enlaces en su estructura y distintos grupos en los extremos terminales y posteriormente se han realizado estudios de la actividad hemolítica de los mismos. Una vez sintetizados y probada su actividad, se han podido establecer relaciones estructura-actividad de los análogos sintéticos del Granadaeno determinando qué combinación de grupos terminales y número de dobles enlaces favorecen una mejor permeabilización de la membrana de las células infectadas y por lo tanto una mayor actividad hemolítica. Tras ello se ha realizado una búsqueda de una nueva posible vacuna preventiva más efectiva utilizando como diana uno de los principales factores de virulencia de EGB, la β-hemolisina y/o el pigmento. La importancia de este estudio radica en que la infección por este tipo de bacterias a día de hoy aún sigue siendo una de las principales causas de morbi-mortalidad en neonatos a nivel mundial. Por otro lado, el bloque B engloba la síntesis de diferentes sondas y sensores fluorescentes diseñados como posibles herramientas que permitan tener una visión más profunda de la fisiopatología de enfermedades a nivel celular. Para ello se han desarrollado sondas con diferentes funciones: el marcaje de orgánulos celulares y la detección a nivel celular de la variación de varios analitos, incluyendo el pH, los biotioles e iones fosfato, los cuales están implicados directamente en multitud de dolencias como las enfermedades neurodegenerativas y el cáncer. Una vez sintetizadas se han empleado para la realización de un marcaje óptimo de mitocondrias o lisosomas en células en función del grupo lateral anclado a su estructura, para la detección de manera fiable de variaciones de pH y para la detección y cuantificación de biotioles e iones fosfato en el interior celular. Todas estas aplicaciones han sido evaluadas a través de la microscopía de fluorescencia, una técnica muy potente, no invasiva y altamente sensible. La importancia de este estudio se debe a que el diseño de herramientas que permitan el descubrimiento de aspectos de la fisiopatología de distintas enfermedades es cada vez más necesario para la búsqueda de nuevas herramientas de detección precoz. Finalmente, como conclusión global se han sintetizado y caracterizado una gran cantidad de colorantes orgánicos, sugiriendo además una aplicación biomédica para cada uno de ellos., A large number of diseases are caused or favoured by failures in physiological processes at the cellular level that can occur due to the presence of pathogens in the body or because of the mismatch of certain chemical and biochemical parameters. In this sense, it is crucial to know in detail the mechanism of action of these pathogens in order to develop new, more effective preventive measurements or treatments. Moreover, this knowledge would set the basis for the search of new tools that allow a better understanding of the physiopathology of these diseases thus favouring their early diagnosis. For this reason, the present Doctoral Thesis entitled Synthesis and in vivo and in vitro applications of new organic dyes is divided into two clearly differentiated parts, having as a common objective the design and synthesis of new organic dyes with relevant biomedical applications. Part A focuses on the study of the mechanism of action of a β-hemolytic pigment called Granadaene which is generated by Group B Streptococcus (GBS). To this end, different analogues to Granadaene that present a smaller number of double bonds in their structures and different groups at the terminal ends have been synthesized and subsequent hemolytic activity studies have been carried out. Once synthesized and their activity tested, we have been able to establish structure-activity relationships of the synthetic analogues of Granadaene by determining which combination of terminal groups and number of double bonds causes greater membrane permeabilization of infection cells and thus greater hemolytic activity. After that, a search for a new and more effective preventive vaccine has been carried out using one of the main virulence factors of GBS, β-hemolysin and/ or pigment as a target. The importance of this study is that this bacterial infection is one of the main causes of morbi- mortality in neonates worldwide. Part B includes the synthesis of different fluorescent probes and sensors designed as possible tools that allow to gain deeper insights into the physiopathology of different diseases at cellular level. To this end, probes with different applications have been developed: the labelling of different cells organelles and the detection at the cellular level of the variation of several analytes, including pH, biothiols and phosphate ions, which are directly involved in a multitude of diseases such as neurodegenerative diseases and cancer. Once synthesized, they have been used to perform an optimal mitochondrial and lysosomal labelling in cells depending on the lateral group present in the structures, to detect reliable variations in pH and to quantify both biothiols and phosphate ions inside cells. All these applications have been evaluated through fluorescence microscopy, a very powerful, non-invasive and highly sensitive technique. The importance of this study lies in the need of understanding the physiopathology of different diseases to pave the way for developing new tools for early diagnostic. Finally, as a global conclusion, a large number of organic dyes has been synthesized and a biomedical application has also been verified for each one of them., Tesis Univ. Granada., “Role of an ornithine rhamnolipid pigment in GBS virulence”, “CTQ2014-56370-R, A Multiplex Imaging Platform for Cellular Metabolic Profiling. Application to Cancer Diagnostics and Cytotoxic Amyloid Oligomers”