http://hdl.handle.net/10366/143088 2026-07-22T15:06:53Z http://hdl.handle.net/10366/172262 [ES] La presente memoria se sitúa en la intersección de tres áreas de investigación que, aunque han tenido desarrollos históricos independientes, convergen actualmente de forma natural en el análisis de datos y de sistemas complejos: la Ciencia de Redes, el Análisis Topológico de Datos y la Teoría de Haces. La primera proporciona un lenguaje estructural para modelizar sistemas formados por agentes y relaciones; la segunda introduce herramientas algebro-topológicas para extraer información cualitativa a partir de datos; y la tercera permite incorporar información local y reglas de compatibilidad que describen cómo dicha información se transmite o se compara a través de una estructura subyacente. El punto de partida de esta tesis es que muchos sistemas reales requieren simultáneamente estos tres niveles de descripción. Por un lado, las relaciones entre los elementos de una red no siempre son puramente binarias, sino que pueden involucrar grupos de agentes que interactúan de manera colectiva. Por otro lado, las propiedades relevantes de estas estructuras no se reducen a invariantes estáticos, sino que deben estudiarse a lo largo de procesos de evolución. Finalmente, en numerosas aplicaciones no basta con conocer la arquitectura combinatoria del sistema: también es necesario modelizar datos locales asociados a sus nodos, enlaces o comunidades, así como las condiciones bajo las cuales dichos datos son compatibles globalmente. El objetivo general de esta memoria es aprovechar esta convergencia para desarrollar nuevas herramientas matemáticas destinadas al análisis de estructuras discretas enriquecidas con interacciones de orden superior, información local y procesos de evolución. En particular, trabajaremos principalmente con complejos simpliciales finitos como modelos de redes de orden superior, con técnicas de persistencia para estudiar la evolución de sus invariantes, y con haces celulares para incorporar información o datos algebraicos sobre dichas estructuras discretas 2026-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/172256 [ES] Esta tesis doctoral se ha centrado en el desarrollo de una plataforma dual termo/pH-sensible para el tratamiento localizado del cáncer de mama tras la resección quirúrgica del tumor para la erradicación de células tumorales en el tejido mamario y prevención de recurrencias locales. El objetivo principal ha sido combinar la administración local de fármacos, mediante el desarrollo de una matriz de hidrogel inyectable y termosensible, con mecanismos de liberación pH-sensible basados en nanocarriers, capaces de aumentar la eficacia terapéutica y reducir los efectos adversos de las terapias sistémicas convencionales. La novedad en esta tesis doctoral respecto a los sistemas de respuesta dual reportados reside en la transferencia de la pH-sensibilidad de la matriz del hidrogel al nanocarrier incorporado, estableciendo un proceso de síntesis y optimización de las estrategias en cada componente del sistema híbrido de forma paralela, presentando la oportunidad de un diseño más adaptable a cada estrategia y mayor potencial sinérgico, incrementando su actividad anticancerígena. La primera etapa de la investigación estuvo dedicada al estudio de coacervados basados en alginato y gelatina A, buscando la síntesis del nanocarrier pH-sensible. Se analizó de forma detallada la influencia de variables como el pH, la temperatura de síntesis, el pretratamiento térmico de la gelatina y la relación Alginato:Gelatina A. Los resultados demostraron que el estado estructural de la gelatina desempeña un papel fundamental en la formación y estabilidad de los coacervados. El calentamiento favoreció el desenredo parcial de las cadenas de gelatina, permitiendo obtener coacervados más homogéneos y estables, incrementando el número de interacciones electrostáticas. La caracterización mediante dispersión dinámica y estática de luz (zetasizer) y turbidimetría permitió identificar formulaciones con tamaños nanométricos y baja polidispersión. Sin embargo, se observó un fenómeno de histéresis térmica por el cual las propiedades de los coacervados se deterioraban tras varios días a temperatura ambiente, a pesar de poder recuperarse parcialmente mediante ciclos de recalentamiento. Este comportamiento también fue confirmado mediante estudios reológicos, que pusieron de manifiesto la incompatibilidad de estas partículas coacervadas con una matriz que pudiera ser usada como reservorio de principios activos en administración local. Por lo tanto, la siguiente etapa de la tesis estuvo centrada en el desarrollo de otra alternativa para el componente pH-sensible del sistema dual. Para ello se sintetizaron liposomas mediante hidratación de capa fina y extrusión, optimizando tanto las condiciones de preparación como la composición lipídica. Los sistemas obtenidos presentaron tamaños próximos a 100 nm, muy baja polidispersión y una elevada estabilidad por periodos superiores a 3 semanas. Para conferir la pH-sensibilidad, se desarrolló una estrategia basada en el recubrimiento de liposomas con polímeros Eudragit (EU). Más concretamente, el uso de dos formulaciones que presentaban perfiles de liberación con respuesta opuesta al pH se llevó a cabo para expandir el uso de liberaciones de fármaco en sistemas liposomales. Para el primer recubrimiento (EU S100, liberaciones alcalinas) fue necesario modificar previamente la carga superficial de los liposomas mediante estearilamina, permitiendo posteriormente su recubrimiento mediante interacciones electrostáticas, formando agregados micrométricos. Por otro lado, el recubrimiento con EU EPO (liberaciones ácidas) sí presentó sistemas coloidales de tamaños nanométricos. Los estudios de tamaño, potencial zeta y microscopía confirmaron la formación de estructuras recubiertas estables y reproducibles. Una vez seleccionadas las formulaciones más prometedoras, se evaluó la encapsulación y liberación del fármaco antitumoral 5-fluorouracilo (5FU). La eficiencia de encapsulación superó el 90% y los ensayos de liberación demostraron una clara dependencia del pH. Los sistemas recubiertos mostraron una capacidad significativamente mayor para modular la liberación dentro de cada rango de respuesta de la formulación de EU seleccionada, validando la estrategia de respuesta al pH. Adicionalmente, se estudió validación biológica de los sistemas desarrollados. Para ello se realizó una estancia de investigación en la Universidad de Birmingham, donde se adquirió experiencia en cultivos celulares y técnicas de evaluación de actividad terapéutica. En primer lugar, se determinó la sensibilidad al 5FU de fibroblastos sanos HS-5 y de la línea celular de cáncer de mama BT-474. Posteriormente, los estudios de viabilidad celular demostraron que las formulaciones liposomales eran biocompatibles. Adicionalmente, cuando el fármaco era encapsulado, las formulaciones pH-sensibles mostraban un comportamiento dependiente del microambiente celular. Teniendo en cuenta la aplicación en terapias anticancerígenas, los liposomas recubiertos con Eudragit EPO combinaron una elevada internalización celular con una liberación favorecida en condiciones ácidas. Como resultado, se alcanzaron niveles de mortalidad superiores al 95% en células tumorales, manteniendo simultáneamente una elevada viabilidad en fibroblastos sanos, confirmado la compatibilidad con la aplicación. Posteriormente, la investigación se orientó hacia el desarrollo de hidrogeles termosensibles basados en el poloxámero PF-127. Este polímero presenta la capacidad de formar geles al aumentar la temperatura debido a fenómenos de agregación micelar, lo que lo convierte en un candidato atractivo para aplicaciones inyectables. Sin embargo, los hidrogeles obtenidos únicamente con PF-127 mostraban una liberación demasiado rápida del fármaco. Con el fin de reforzar la estructura del hidrogel, se estudió la incorporación de diferentes polisacáridos con diferentes conformaciones estructurales: alginato (lineal), goma gellan (ramificado), goma santana (helicoidal) y levan (coloides auto-ensamblados). Cada uno de ellos mostró interacciones específicas con la red micelar del poloxámero, mejorando su comportamiento reológico, su temperatura de gelificación y su estabilidad estructural. Los ensayos reológicos demostraron que la incorporación de polisacáridos permitía mantener la transición sol-gel a temperaturas compatibles con la aplicación biomédica, mientras que aumentaba su elasticidad y resistencia. En estudios de liberación de fármaco, los hidrogeles con polisacáridos incorporados eliminaron prácticamente la liberación rápida inicial observada en el poloxámero puro, y prolongaron la liberación del fármaco más de cuatro veces respecto al sistema original. Estos resultados confirmaron que la incorporación de polisacáridos reducía la porosidad efectiva de la red y dificultaba tanto la difusión del medio como la degradación de la estructura, soportados por tasas de degradación y constantes cinéticas obtenidas por el ajuste a un modelo matemático. Una vez optimizados ambos componentes por separado, los liposomas pH-sensibles fueron incorporados a la matriz del hidrogel termosensible para generar la plataforma híbrida de respuesta dual. Los estudios reológicos confirmaron que la presencia de los liposomas no alteraba la capacidad de agregación micelar del poloxámero. Adicionalmente, su combinación permitió conservar el comportamiento dual del sistema. Los hidrogeles mostraron una elevada biocompatibilidad y mantuvieron la capacidad de liberar selectivamente el fármaco hacia entornos tumorales. Aunque la liberación fue más lenta debido a la resistencia difusional impuesta por la matriz polimérica, la actividad terapéutica siguió siendo eficiente. Finalmente, la formulación híbrida fue evaluada en esferoides tridimensionales de cáncer de mama, un modelo más representativo del entorno tumoral real. Los resultados demostraron una capacidad superior para desintegrar la estructura de los esferoides y reducir la viabilidad celular respecto al fármaco libre. En conjunto, los resultados obtenidos validan una estrategia basada en la combinación de un hidrogel termosensible inyectable y liposomas pH-sensibles como plataforma para el tratamiento localizado del cáncer de mama post-quirúrgico. El sistema desarrollado permitió aprovechar simultáneamente la administración local, la liberación sostenida y el direccionamiento hacia el microambiente tumoral, constituyendo una alternativa prometedora para futuras aplicaciones en terapia postquirúrgica.; [EN] Nowadays, the procedure for an early stage non-metastatic diagnosed breast cancer is the breast-conserving therapy, consisting of tumour resection therapy by lumpectomy followed by breast irradiation to prevent local recurrences. Despite late advances, the radiotherapy off-targeting toxicity, as well as the alternative chemotherapies based on drug delivery systems systemically administered present major drawbacks. The poor therapeutic efficiency, resulting from limited drug accumulation at tumour site, together with systemic toxicity, constitute the main limitations of systemic administration. Since residual tumour cells responsible for recurrence are predominantly located within the surgical bed, the development of local therapies targeting these cells can help overcome the current limitations associated with tumour relapse. Therefore, this doctoral thesis addresses this challenge through the design and development of a dual stimuli-responsive local drug delivery platform for post-surgical therapy which presents combined thermo-sensitivity by an injectable hydrogel matrix, and pH-sensitivity by an engineered nanocarrier. These responses exploit two basic features that can be found in the surgical bed: Physiological temperature to induce gelation after injection, providing a locally administered strong drug depot, and the acidic tumour microenvironment, providing a reproducible targeting strategy. The final drug delivery system is based on a PF-127 hydrogel network incorporating Eudragit® EPO coated liposomes encapsulating the anticancer drug 5-fluorouracil (5-FU) as a model chemotherapeutic agent. However, the first approach consisted of developing alginate-gelatin A coacervates for pH-responsive strategy. Their synthesis optimization was accomplished by the study of process variables, including temperature and pH, obtaining nano sized coacervates systems of 500-750 nm with low polidispersity index (PDI <0.25). Nonetheless, their dependence on temperature and pH resulted in instability under physiological conditions, preventing their use for the intended application. Consequently, new pH-responsive approaches were explored. In this case, liposomes were selected due to their current use in clinic, showing their high biocompatibility, efficiency, and versatility as vesicles resembling cellular membranes. Conventional liposomes were successfully synthesized and optimized via sonication and extrusion, obtaining a stable small unilamellar vesicle system (85 nm) with narrow size distribution (PDI < 0.1) for a 3-week period, able to encapsulate more than 90% of loaded 5-FU. Nevertheless, they exhibited fast drug release (under 8h) with no pH-response, evidencing a non-specific mechanism. Therefore, strategies to introduce pH-responsive release were investigated. In order to preserve the liposomes stability at physiological conditions, a surface modification rather than the conventional method of composition alteration was preferred. Regarding this, an innovative coating procedure with Eudragit® family of polymers offered a promising alternative. Moreover, the broad range of Eudragit® formulations, providing opposite pH-responsive behaviours depending on the intended application, enabled the optimization of the coating process to obtain a versatile liposomal platform. Accordingly, two oppositely pH-responsive coatings (Eudragit® S100 and EPO) were implemented to evaluate drug release under contrasting conditions, thereby expanding the potential applicability of stable liposomes at physiological conditions for enhancing cancer therapy through different administration routes. Eudragit® S100 (EU S100, designed for alkaline releases) coating procedure provided liposomal micron scale aggregates due to its high molecular weight and behaviour in aqueous solution. Meanwhile, Eudragit® EPO (EU EPO, designed for acidic releases) showed stable liposomal systems slightly larger (114 nm) but still monodisperse (PDI <0.15), presenting a promising formulation for the thesis objective. Moreover, both coatings showed higher encapsulation efficiencies than the conventional liposomes, and their releases were delayed until 24 h, preventing up to 50% of drug release in insoluble pH ranges for each coating. Mathematical modelling supported that insoluble coatings introduced a change in release mechanism, whilst supporting diffusion as the predominant one in Higuchi and first order fittings. This presented potential applications for alkaline delivery in colon or intestine from oral formulations (EU S100), and more importantly, acidic tumour microenvironment targeting (EU EPO). In fact, cell viability studies showed biocompatibility of all developed liposomal formulations. The pH-response of both coatings was validated through MTT assays in healthy fibroblast (HS-5) and breast cancer (BT-474) cell lines. Specifically, EU EPO coated liposomes enhanced cytotoxicity over 30% more than the rest of formulations in breast cancer cells after 72h, preserving fibroblasts viability. Therefore, tumour targeting was confirmed by in vitro studies. In parallel, a thermo-responsive injectable PF-127 hydrogel platform was developed for the local drug delivery reservoir. Comprehensive rheological analyses were used to characterize the thermo-response and evaluate the gelation completion temperature, the viscoelasticity and viscosity of the system, and ultimately, the suitability for injection and sustained release. Since PF-127 hydrogel showed fast degradation, different polysaccharides were implemented in the hydrogel network and the effect of their concentrations as well as their structural conformations was studied. Implemented polysaccharides matrices presented improved rheological properties (G’ from 8 to 11-18 kPa) and more resistance against flow (viscosities from 4.1 to 6.1-7.1 Pa·s), establishing final optimal formulations for local administration. These formulations provided a more prolonged 5-FU release, reaching up to four times (450 min) the release time that PF-127 hydrogel exhibited (90 min). Moreover, mathematical modelling confirmed that the polysaccharides implementation caused an additional diffusional resistance based on their concentration and structural complexity, decreasing the degradation rate and resisting water permeation through the matrix. The final hybrid dual-responsive platform was synthesized by incorporating the pH-responsive Eudragit® EPO coated liposomes into the thermo-responsive injectable PF-127 hydrogel matrix. Characterization techniques showed the successful liposomal incorporation into the hydrogel matrix via scanning electron microscopy, as well as improved viscoelastic properties (G’ of 15 kPa, and viscosity of 6.8 Pa·s) of the system via rheology. Moreover, the pH-responsiveness was preserved, as demonstrated by drug release studies. In fact, hydrogel incorporation introduced an additional diffusion barrier, leading to a sustained 5-FU release for up to 48h, where up to 50% of drug release was prevented for coating insolubility range. This insolubility proved once again a change of release mechanism in one and two-stage models fitting, whilst the hydrogel matrix delayed release was supported by lower kinetic constants. Finally, biological validation of the dual-responsive system was performed in 2D cell cultures and 3D breast tumour spheroids, for a better prediction of its in vivo behaviour. 2D cell assays replicated the results shown in liposomal systems, with the only exception that tumour cell mortality was slightly reduced (from 5% cell viability to 15% in 3 days) for the dual-responsive formulation, which was attributed to the delayed 5-FU release. However, the tumour targeting capacity was preserved. This was further supported by the results obtained in 3D tumour spheroids assays, where the dual-responsive hydrogel targeted successfully cancer cells promoting its therapeutic efficiency, showing disaggregated and disintegrated spheroids compared to off-targeting drug solution (from 40% cell viability in 5-FU solution to 28% in dual-responsive hydrogel after 3 days). Overall, this thesis presents an engineered dual-responsive local drug delivery platform for post-surgical breast cancer treatment. The innovative strategy of combining two separately optimized stimuli-responses for local administration and tumour targeting presented improvements regarding the current therapies: High therapeutic efficiency, and decreased systemic toxicity. 2026-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/171885 [ES] La monitorización de modificaciones epigenéticas en el ARN a través de la cuantificación de nucleósidos y nucleobases metilados en fluidos biológicos representa un área esencial de la investigación biomédica actual. Estos compuestos actúan como biomarcadores endógenos que reflejan el estado fisiopatológico del organismo. Sin embargo, su análisis en orina humana supone un reto analítico considerable debido a la complejidad de la matriz, la baja concentración de los analitos y la presencia de isómeros estructurales. En este trabajo, se presenta el desarrollo y validación de diversas metodologías analíticas basadas en espectrometría de masas en tándem (MS/MS) diseñadas para mejorar la sensibilidad y la capacidad de procesamiento de muestras en el estudio de estos biomarcadores. Para abordar estos retos, inicialmente se implementó una plataforma avanzada que combina la microextracción en fase sólida miniaturizada en formato tip-on-tip (TOT-µSPE) con la cromatografía de interacción hidrofílica (HILIC-MS/MS). Esta estrategia permitió una limpieza exhaustiva de la matriz y la separación eficiente de diez nucleósidos y cinco nucleobases metilados. Complementariamente, con el fin de aumentar el rendimiento analítico para estudios a gran escala, se desarrolló un método de cribado rápido mediante inyección en flujo (FIA-MS/MS). Esta aproximación no separativa logró reducir los tiempos de análisis, permitiendo procesar hasta 24 muestras por hora, lo que supone una mejora de diez veces en la productividad respecto a los métodos cromatográficos convencionales. La utilidad clínica y ambiental de estas herramientas se evaluó mediante un estudio poblacional en 61 voluntarios, donde se exploró la relación entre estos marcadores de metilación endógena y la exposición a contaminantes ambientales, específicamente mediante la cuantificación de metabolitos de hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs). Los resultados obtenidos tras la validación —con recuperaciones entre el 85% y el 120%— revelaron correlaciones significativas entre la exposición exógena y la alteración de los niveles de nucleósidos metilados. Estos hallazgos sugieren que factores externos como la contaminación pueden influir en la dinámica epigenética a través de mecanismos de estrés oxidativo. En conjunto, esta investigación proporciona una plataforma robusta y versátil para la detección precoz de enfermedades y el avance hacia una medicina personalizada basada en la monitorización mediante toma de muestra no invasiva de biomarcadores. 2026-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/171841 [EN] In this thesis, field theory models invariant under transformations of the U(1) symmetry group are analysed. In these models, both topological and non-topological solitonic solutions of the field equations arise. The first part of the thesis presents the main mathematical aspects required for the study of these solutions, focusing on topological solitons of the kink type and non-topological solitons of the Q-ball type. Additionally, other solutions of the field equations are examined, such as stationary, oscillatory, and dissipative configurations, which correspond to so-called oscillons. The second part of the thesis presents the original results obtained in the articles that compose it. In particular, a geometric framework is introduced that allows for a unified description of Q-kink and Q-ball type solutions. Furthermore, the complex dynamics of non-topological solitons are analysed, including processes of Noether charge exchange in systems composed of Q-ball/anti-Q-ball pairs, which can be interpreted as excited oscillons. Finally, the dynamics of collisions between Q-ball/anti-Q-ball solutions are investigated, revealing the emergence of chaotic behaviour, especially in models with potentials featuring a false vacuum, where the formation of intermediate bubbles enhances the sensitivity to initial conditions.; [ES] En esta memoria se analizan modelos de teorías de campos invariantes bajo transformaciones del grupo de simetría U(1), en los cuales presentan soluciones solitónicas topológicas y no topológicas de las ecuaciones de campo. En la primera parte de las tesis se introducen los principales aspectos matemátuicos necesarios para el estudio de estas soluciones, centrándose en los solitones topológicos tipo kink y en los solitones no topológicos tipo Q-ball. Asimismo, se estudian otras soluciones de las ecuaciones de campo, tales como configuraciones estacionarias, oscilantes y disipativas, que corresponden a los llamados oscilones. La segunda parte de la tesis recoge los resultados originales obtenidos en los artículos que la componen. En particular, se introduce un marco geométrico que permite unificar la descripción de soluciones tipo Q-kink y Q-ball. Además, se analiza la compleja dinámica de los solitones no topológicos, incluyendo procesos de intercambio de carga de Noether en sistemas formados por pares Q-ball-Anti-Q-ball, los cuales pueden interpretarse como oscilones excitados. Finalmente, se estudia la dinámica de colisiones entre soluciones Q-ball-Anti-Q_ball, mostrando la aparición de comportamientos caóticos, especialmente en modelos con potenciales que presentan falso vacío, donde la formación de burbujas intermedias incrementa la sensibilidad a las condiciones iniciales. 2026-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/171312 [ES]La expansión de la envuelta nuclear durante la anafase es un proceso crítico para mantener la integridad genómica, especialmente en organismos con mitosis cerrada como la levadura de fisión Schizosaccharomyces pombe. En este modelo, el aumento de membrana nuclear es imprescindible para permitir la elongación del huso mitótico y garantizar la correcta segregación cromosómica dentro de un único compartimento nuclear. El fallo de este mecanismo provoca defectos mitóticos severos, incluyendo el fenotipo cut, en el que el material genético es seccionado por la maquinaria citoquinética. En esta tesis demostramos que Rgf3, un GEF específico de la GTPasa Rho1 y esencial para la citoquinesis, también coordina la expansión nuclear. Identificamos que su extremo Nterminal intrínsecamente desordenado es vital para la completa activación de Rho1. Su eliminación (rgf3-ΔN2) reduce esta actividad a un nivel que, aunque permite la síntesis del septo, es insuficiente para sostener el crecimiento de la membrana nuclear, provocando el arqueamiento del huso y errores en la segregación. Desde el punto de vista mecanístico, nuestros resultados sugieren que la baja actividad de Rho1 en este mutante altera la localización y función de Pcy1, enzima clave de la rama CDP-colina de la ruta Kennedy, responsable de sintetizar fosfatidilcolina. Como consecuencia, disminuyen los niveles de este fosfolípido, el más abundante de las membranas celulares, lo que limita la disponibilidad de nueva membrana necesaria para la expansión nuclear. Además, caracterizamos la regulación del extremo N-terminal de Rgf3, que actúa como una plataforma de integración de señales. Esta región se fosforila por las quinasas Orb6 y Cdc2 durante la separación de las células hijas y la fase G2, y se desfosforila por Clp1 en un proceso regulado por la ruta SIN. Nuestros resultados demuestran que la fosforilación por Orb6 de esta región es esencial para la correcta expansión de la envuelta nuclear, ya que su eliminación mimetiza los defectos observados en el mutante rgf3-ΔN2. En conjunto, este trabajo establece que Rgf3 actúa como un nexo entre la señalización del ciclo celular y la biosíntesis de fosfolípidos, asegurando la expansión de la envuelta nuclear y contribuyendo al mantenimiento de la estabilidad genómica.; [EN]Nuclear envelope expansion during anaphase is a critical process for maintaining genomic integrity, particularly in organisms with closed mitosis such as the fission yeast Schizosaccharomyces pombe. In this model, nuclear membrane growth is essential to accommodate mitotic spindle elongation and ensure proper chromosome segregation within a single nuclear compartment. Failure of this process leads to severe mitotic defects, including the cut phenotype, in which genetic material is severed by the cytokinetic machinery. In this thesis, we demonstrate that Rgf3, a Rho1-specific GEF essential for cytokinesis, also coordinates nuclear expansion. We identified its intrinsically disordered N-terminal region as crucial for full Rho1 activation. Deletion of this region (rgf3-ΔN2) reduces Rho1 activity to a level that supports septum synthesis but is insufficient to sustain nuclear membrane growth, resulting in spindle buckling and segregation errors. Mechanistically, our findings indicate that the reduced Rho1 activity in this mutant disrupts the localization and function of Pcy1, a key enzyme in the CDP-choline branch of the Kennedy pathway responsible for phosphatidylcholine synthesis. Consequently, levels of this phospholipid, the most abundant in cellular membranes, decline, limiting the availability of new membrane required for nuclear expansion. Furthermore, we characterized the regulation of the Rgf3 N-terminus, which functions as a hub for signal integration. This region is phosphorylated by Orb6 and Cdc2 kinases during daughter cell separation and the G2 phase, and dephosphorylated by Clp1 in a process regulated by the SIN pathway. Our results show that Orb6-mediated phosphorylation of this region is essential for proper nuclear envelope expansion, as its disruption phenocopies the defects observed in the rgf3-ΔN2 mutant. Collectively, this work establishes that Rgf3 serves as a nexus between cell cycle signaling and phospholipid biosynthesis, ensuring nuclear envelope expansion and contributing to the maintenance of genomic stability. 2026-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/171283 [ES]La rápida expansión de las energías renovables, especialmente la eólica y la solar, ha transformado los sistemas eléctricos modernos, pero también ha introducido desafíos asociados a la intermitencia, la variabilidad y la estabilidad de la red. A medida que aumenta la penetración de generación renovable, el desarrollo de tecnologías de almacenamiento de energía a gran escala se vuelve esencial para garantizar la fiabilidad y resiliencia del sistema eléctrico. El almacenamiento energético permite equilibrar la oferta y la demanda, reducir picos de carga, desplazar energía en el tiempo y minimizar el vertido de generación renovable. En este contexto, el almacenamiento de energía térmica (TES) emerge como una solución prometedora para aplicaciones de media y larga duración debido a su escalabilidad, larga vida útil y bajo coste potencial. Entre las distintas tecnologías de TES, los sistemas de almacenamiento térmico de lecho empacado (packed-bed) destacan por su simplicidad estructural, robustez mecánica y flexibilidad en cuanto a temperaturas de operación y materiales de almacenamiento. Estos sistemas almacenan energía mediante el intercambio de calor entre un fluido de transferencia térmica y un medio sólido poroso que actúa como reservorio térmico. Gracias a estas características, pueden integrarse en diversos sistemas de conversión y almacenamiento energético, como plantas solares de concentración (CSP), sistemas de almacenamiento mediante compresión adiabática de aire (ACAES) y sistemas de almacenamiento térmico por bombeo (PTES). Esta tesis doctoral investiga los sistemas de almacenamiento térmico de lecho empacado y su aplicación a tecnologías de almacenamiento de energía a gran escala, con especial énfasis en los conceptos ACAES y PTES. El trabajo combina modelado físico, simulación dinámica y optimización tecnoeconómica para evaluar el rendimiento, la eficiencia y la viabilidad económica de estos sistemas bajo condiciones operativas realistas. Una parte significativa del estudio se centra en el modelado de los sistemas de almacenamiento térmico de lecho empacado, analizando los principales mecanismos de transferencia de calor, como el intercambio convectivo entre fluido y sólido, la conducción térmica, las pérdidas térmicas y los efectos de caída de presión. Se desarrollan modelos con distintos niveles de complejidad, desde formulaciones simplificadas para estudios a nivel de sistema hasta modelos más detallados que consideran no equilibrio térmico local y propiedades dependientes de la temperatura. Asimismo, se analizan materiales de almacenamiento basados tanto en calor sensible como en calor latente, y los modelos se validan mediante comparación con datos experimentales disponibles en la literatura. La siguiente contribución central de la tesis es el análisis de sistemas de almacenamiento de energía mediante compresión adiabática de aire acoplados con almacenamiento térmico de lecho empacado. A diferencia de los sistemas CAES convencionales, que rechazan el calor generado durante la compresión, los sistemas ACAES almacenan este calor para reutilizarlo durante la expansión, lo que permite mejorar la eficiencia del ciclo. En este trabajo se analiza una configuración de planta con compresión y expansión en dos etapas y unidades de almacenamiento térmico de lecho empacado que emplean materiales de calor sensible o latente. Se desarrolla un modelo termodinámico dinámico de la planta y se realiza una optimización termo-económica multiobjetivo mediante el algoritmo genético NSGA-II para minimizar simultáneamente el coste nivelado del almacenamiento (LCoS) y la inversión total (CAPEX). Los resultados indican que pueden alcanzarse valores de LCoS cercanos a 80 €/MWh para una planta con aproximadamente 600 MWh de capacidad de almacenamiento y 200 MW de potencia nominal. En el contexto actual del precio variable de la electricidad en España (2025), se concluye que una planta de este tipo, con una inversión inicial de 115 millones de € puede amortizarse en un período de 9 a 15 años. Finalmente, la tesis analiza la aplicación del almacenamiento térmico de lecho empacado en sistemas de almacenamiento térmico por bombeo (PTES), una tecnología emergente que almacena electricidad en forma de energía térmica mediante un ciclo termodinámico reversible. Durante la carga, la electricidad impulsa una bomba de calor que transfiere calor desde un reservorio frío hacia un almacenamiento térmico caliente; durante la descarga, el sistema opera como un motor térmico que convierte nuevamente la energía térmica en electricidad. El análisis, basado en un ciclo Brayton dentro del marco de la termodinámica de tiempo finito, identifica regiones de operación viables y predice eficiencias de ciclo completo cercanas o superiores a 0,4 bajo condiciones favorables. En conjunto, los resultados demuestran que los sistemas de almacenamiento térmico de lecho empacado constituyen una solución robusta y versátil para aplicaciones de almacenamiento energético a gran escala. Su integración en sistemas ACAES y PTES permite alcanzar eficiencias competitivas y elevada flexibilidad operativa utilizando materiales abundantes y sin restricciones geográficas significativas, contribuyendo así al desarrollo de sistemas energéticos con alta penetración de energías renovables. 2026-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/171261 [ES]La pandemia de COVID-19 supuso un desafío sin precedentes para los sistemas sanitarios, no solo desde el punto de vista asistencial, sino también en términos de salud laboral y prevención de riesgos profesionales. Los trabajadores sanitarios y no sanitarios estuvieron expuestos de manera heterogénea al riesgo de infección por SARS-CoV-2, condicionada por factores organizativos, profesionales, territoriales, temporales y diagnósticos. El objetivo de esta tesis doctoral es analizar y describir los patrones multivariantes de exposición ocupacional y positividad frente al SARS-CoV-2 en los trabajadores del Servicio de Salud de Castilla y León (SACYL, España), durante el periodo comprendido entre marzo de 2020 y marzo de 2022, mediante un enfoque multivariante de carácter exploratorio. El estudio se basa en una base de datos administrativa de gran escala, compuesta por más de 300.000 pruebas diagnósticas realizadas a personal sanitario y no sanitario, caracterizada por una estructura de alta dimensionalidad y por la predominancia de variables categóricas. Dada la naturaleza de los datos y la ausencia de una variable respuesta predefinida, se seleccionó el Análisis de Correspondencias Múltiples (ACM) estimado mediante Escalamiento Óptimo (HOMALS) como herramienta principal de análisis. Esta metodología permite explorar de forma conjunta las asociaciones entre variables categóricas sin imponer supuestos paramétricos, manteniendo al mismo tiempo la viabilidad computacional en bases de datos de gran tamaño. A partir de las coordenadas factoriales obtenidas mediante el ACM, se aplicaron técnicas de agrupamiento jerárquico y no jerárquico (método de Ward y algoritmo K-means), con el objetivo de sintetizar el espacio multivariante en perfiles interpretables de exposición ocupacional y positividad. El análisis se realizó tanto de forma global como estratificada por ámbito organizativo, con el fin de evitar la agregación de poblaciones heterogéneas y mejorar la interpretabilidad de los resultados. Asimismo, se comparó el análisis conjunto de pruebas positivas y negativas con el análisis restringido a pruebas con resultado positivo, permitiendo identificar estructuras más estrechamente relacionadas con los patrones epidemiológicamente relevantes. Los resultados evidencian la existencia de estructuras multivariantes diferenciadas de exposición y positividad asociadas al contexto organizativo, la categoría profesional, la distribución territorial, la estrategia diagnóstica y la evolución temporal de la pandemia. De manera destacada, los patrones identificados no se limitan al personal asistencial, poniendo de manifiesto la relevancia de los colectivos no sanitarios en la dinámica de la exposición ocupacional. Desde una perspectiva metodológica, esta tesis demuestra la idoneidad de la combinación del Análisis de Correspondencias Múltiples y las técnicas de agrupamiento como marco exploratorio para el análisis de grandes bases de datos categóricos en sistemas sanitarios complejos. Los resultados obtenidos aportan evidencia útil para la vigilancia en salud laboral y para el diseño de estrategias preventivas adaptadas en contextos de emergencia sanitaria. 2026-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/171241 [EN]This thesis is framed within the field of Mathematical Relativity and is organized into six chapters. After an introduction to the topic in Chapter 1, Chapter 2 reviews and further develops the formalism of hypersurface data, which provides the unifying framework for the entire thesis. In Chapter 3 we study the characteristic Cauchy problem from a fully detached perspective. Chapter 4 is devoted to the Killing initial data problem, also analyzed within this detached framework. In Chapter 5 we investigate the transverse (or asymptotic) expansion of the metric at a general null hypersurface. Finally, Chapter 6 addresses the geometry of conformal null infinity. The hypersurface data formalism allows one to describe hypersurfaces of arbitrary causal character without the need of being embedded in any ambient manifold. This detached viewpoint is particularly well-suited for the formulation of initial value problems in General Relativity, as it allows the study of the initial data without a priori reference to the spacetime to be constructed. Within this framework, Chapter 3 provides a geometrization of the characteristic Cauchy problem via the notion of double null data, while Chapter 4 develops a general treatment of Killing and homothetic initial data on hypersurfaces of any causal character, with particular emphasis on null and characteristic settings. When only a single null hypersurface is available, establishing existence and uniqueness of solutions to the Einstein equations becomes a subtle problem. This issue is analyzed in detail in Chapter 5, where general identities governing the transverse expansion of the metric at null hypersurfaces are derived and applied, in particular, to the study of Killing horizons. Finally, Chapter 6 considers the case in which the null hypersurface represents conformal null infinity. In this setting, we analyze the conformal Einstein equations in arbitrary dimension and characterize the free data at null infinity. We also find a conformal completion of the Fefferman–Graham ambient metric and analyze its asymptotic properties. 2026-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/171240 [ES]En los últimos años, el cambio climático está teniendo un impacto cada vez más evidente en la vitivinicultura, conduciendo a un desfase creciente entre la madurez fenólica y la madurez tecnológica de la uva, lo que puede conllevar la producción de vinos con colores pobres o inestables y/o con una astringencia desequilibrada. En vista de ello, se han propuesto varias soluciones vitícolas y enológicas para adaptar la industria enológica a este nuevo escenario climático. Entre ellas, esta Tesis Doctoral propone el uso de manoproteínas (MPs) como una posible herramienta destinada a estabilizar el color y modular la astringencia. Puesto que las propiedades tecno-funcionales de las MPs parecen estar altamente condicionadas por sus características composicionales y estructurales, establecer relaciones entre ambos aspectos parece fundamental para lograr un uso eficaz de las MPs en enología. Por otro lado, la mayoría de los estudios disponibles se centran en evaluar el uso de MPs procedentes de Saccharomyces cerevisiae, existiendo pocos estudios que investiguen los efectos en los vinos de MPs procedentes de otras especies de levadura. Por esta razón, el objetivo principal de esta Tesis Doctoral es evaluar el potencial de las levaduras no-Saccharomyces como nuevas fuentes de MPs de interés enológico, a través del estudio de la adición de MPs procedentes de diferentes especies de levaduras como una potencial herramienta enológica para modular desequilibrios de astringencia y estabilizar el color de vinos tintos. Para ello, en esta Tesis Doctoral se evaluó el impacto de extractos de MP obtenidos por sonicación de S. cerevisiae, Lachancea thermotolerans, Metschnikowia pulcherrima y Torulaspora delbrueckii en la composición de pigmentos y el color de un vino tinto. Los resultados mostraron que los extractos obtenidos de L. thermotolerans, M. pulcherrima y T. delbrueckii podrían favorecer la estabilidad coloidal de los pigmentos. Además, la adición del extracto obtenido de T. delbrueckii podría influir en la formación de pigmentos derivados de antociano, actuando así sobre la estabilidad química del medio. Estas observaciones fueron el punto de partida para un estudio más amplio sobre el efecto de la adición de extractos de MP obtenidos de S. cerevisiae, L. thermotolerans, M. pulcherrima, Pichia kluyveri y T. delbrueckii en la evolución de la composición de antocianos y vitisinas en medio modelo. Los resultados obtenidos en este estudio apuntan a que los extractos de MP influenciaron la evolución de los pigmentos de forma diferente, llevando, en algunos casos, a la modificación de la evolución de los parámetros colorimétricos. Además, se observó una posible reacción de copigmentación al adicionar los extractos obtenidos por autolisis de S. cerevisiae, M. pulcherrima y T. delbrueckii, lo que podría asociarse a la presencia de ácidos nucleicos en estos extractos. Puesto que los extractos de MP obtenidos de T. delbrueckii presentaron un importante efecto sobre la composición de pigmentos, lo que sugería que estos extractos podrían tener una alta afinidad por los compuestos fenólicos, también se evaluó el potencial uso enológico de MPs derivadas de esta levadura para la modulación de la astringencia. Para ello, en primer lugar, se analizaron las interacciones entre tres extractos de MP de T. delbrueckii y un extracto soluble de flavanoles de semilla de uva mediante microcalorimetría de titulación isotérmica (ITC) y HPLC-MS. Los resultados obtenidos mostraron que los extractos de MP de T. delbrueckii eran capaces de interaccionar con flavanoles. En vista de esto, se adicionaron los tres extractos de MP de T. delbrueckii a un vino tinto, evaluando su influencia sobre la composición fenólica, el color y la astringencia. Los extractos obtenidos de T. delbrueckii por autolisis e hidrólisis enzimática disminuyeron la astringencia del vino, aunque tuvieron diferentes efectos sobre el color, puesto que el primero dio lugar a una pérdida de color, mientras que el segundo no produjo un efecto sustancial. Finalmente, se realizó una caracterización detallada de los extractos de MP obtenidos de S. cerevisiae, L. thermotolerans, M. pulcherrima, P. kluyveri y T. delbrueckii. Para ello, se determinó la composición en monosacáridos por GC-FID, la composición de enlaces glicosídicos por GC-MS, la carga neta por PCD y la distribución de peso molecular absoluto, así como los parámetros moleculares estáticos y dinámicos, por HRSEC-MALLS-QELS-UV-RID. Los resultados obtenidos en este trabajo mostraban la gran influencia de la especie de levadura y el método de extracción aplicado sobre las características estructurales de las MPs. En conjunto, los resultados obtenidos en esta Tesis muestran que las propiedades funcionales de las MPs están altamente condicionadas por sus características, las cuales son dependientes de la levadura de origen y el método de extracción. Además, las levaduras no-Saccharomyces han demostrado potencial como nuevas fuentes de MPs con interés enológico, pudiendo proveer a la industria enológica con MPs que presentan características diferenciales de las tradicionalmente obtenidas de S. cerevisiae. Así, las MPs derivadas de estas levaduras han demostrado capacidad para modular la composición fenólica del vino tinto, el color y la astringencia, por lo que podrían constituir una herramienta útil para paliar algunos de los impactos negativos del cambio climático en enología. 2026-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/170945 [ES] La discretización de ecuaciones diferenciales e integrales mediante bases de wavelets constituye una línea de investigación con gran potencial en el análisis numérico. Las técnicas basadas en análisis multirresolución permiten desarrollar métodos eficientes y estables, especialmente adecuados para la aproximación de funciones que presentan estructuras complejas o variaciones significativas a distintas escalas. Las wavelets ofrecen representaciones jerárquicas con distintos niveles de resolución y permiten controlar tanto la localización espacial como la regularidad de la aproximación. De forma paralela, en las últimas décadas ha aumentado el interés por los modelos matemáticos basados en operadores no locales. Estas formulaciones resultan especialmente adecuadas para describir fenómenos en los que la interacción entre regiones alejadas del dominio desempeña un papel esencial y no puede representarse adecuadamente mediante operadores diferenciales clásicos. La difusión no local aparece en numerosos contextos científicos y aplicados, como la epidemiología, la ecología, el análisis de materiales, el procesamiento de imágenes o la propagación de incendios forestales. El objetivo principal de esta tesis es estudiar, desarrollar e implementar esquemas numéricos basados en wavelets para la aproximación de operadores de difusión no local. El trabajo aborda tanto aspectos teóricos como computacionales con el fin de construir discretizaciones eficientes en el marco del método variacional de Galerkin. En particular, se desarrollan herramientas para la construcción de bases wavelet adecuadas, el diseño de algoritmos numéricos eficientes y la aplicación de la metodología propuesta a modelos de interés práctico. Uno de los aspectos centrales del trabajo es el estudio de la discretización de operadores integrales no locales. Aunque estos operadores conducen de forma natural a matrices densas, su representación en bases wavelet presenta propiedades de compresibilidad que permiten obtener matrices con decaimiento rápido de los coeficientes fuera de la diagonal. Esta característica permite reducir significativamente los costes de almacenamiento y computación. La tesis también aborda diversos aspectos computacionales necesarios para la implementación práctica de estos métodos. Entre ellos se incluyen el desarrollo de reglas de cuadratura para la evaluación de integrales, algoritmos eficientes para el cálculo del producto matriz–vector asociados a operadores compresibles y técnicas de aproximación para el tratamiento de términos no lineales. Asimismo, se estudian estrategias de precondicionamiento para mejorar el comportamiento de los métodos iterativos utilizados en la resolución de los sistemas lineales resultantes. Finalmente, la metodología desarrollada se aplica al estudio de distintos modelos de difusión no local. En particular, se consideran problemas de referencia que permiten analizar la estructura de los operadores discretizados, así como aplicaciones en modelos epidemiológicos de propagación espacial de virus y en modelos de propagación de incendios forestales que incluyen términos de radiación no local. 2026-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/170566 [ES] La presente tesis doctoral analiza la relación entre la ideología política de las personas voluntarias en España, el tipo de voluntariado que realizan y su concepción del papel del Estado en el tercer sector de acción social. Partiendo de la idea de que el voluntariado constituye una forma de participación social con implicaciones políticas, la investigación explora hasta qué punto las creencias ideológicas influyen en la elección del ámbito de actuación, en el carácter asistencialista o transformador de la acción voluntaria y en la valoración de la autonomía y la financiación pública de las organizaciones. El estudio se enmarca en el debate sobre la reconfiguración del Estado del bienestar y el papel creciente del tercer sector en la provisión de servicios sociales. A través de una encuesta online dirigida a personas voluntarias en España, se recogen datos sobre ideología, interés por la política, tipo de voluntariado, orientación organizativa y percepción del papel del Estado. La metodología empleada se basa en técnicas de estadística multivariante, especialmente análisis factorial y biplots, que permiten identificar dimensiones subyacentes y representar gráficamente las relaciones entre las variables analizadas. Los resultados muestran que el voluntariado no es una práctica ideológicamente neutra, sino un espacio atravesado por valores políticos y concepciones diferenciadas sobre la responsabilidad social. La tesis contribuye a visibilizar la dimensión política del voluntariado y aporta una aproximación empírica innovadora mediante el uso de técnicas multivariantes aplicadas al estudio del tercer sector en España 2025-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/170441 [EN] In this thesis we present fundamental research at the intersection of High Harmonic Generation (HHG) and Artificial Intelligence (AI), demonstrating the potential of combining both fields to model and understand ultrafast physical phenomena. Throughout this work, the major result was to accurately and efficiently describe both the microscopic quantum dynamics and the macroscopic propagation effects of HHG within the development of an AI-based model trained with exact results from the Three-Dimensional Time-Dependent Schrödinger Equation (3D-TDSE). This approach drastically reduces computational costs (from months to hours or even minutes) while retaining the quantum-level precision, that enables us further exploration of the HHG process. This hybrid AI-3D-TDSE model is capable of predicting the atomic dipole acceleration as a function of the amplitude and phase of the driving laser field. Beyond its simplicity, once trained, the neural network effectively replaces the 3D-TDSE at every point of the generating medium. Afterwards, the HHG emissions can be propagated to the far field through the integral solution of Maxwell’s equations. The model has been successfully validated in theoretical and experimental contexts. It was first employed to simulate and analyze HHG driven by structured laser beams of vortices with different Orbital Angular Momentum (OAM), accurately reproducing the spatial intensity distributions, OAM spectra, and temporal emission profiles of synthesized attosecond pulses. Moreover, it has been used as theoretical backup of experiments generating HHG with Hermite-Gauss (HG) driving beams, where the harmonic propagation give rise to an interference pattern between the different lobes of the HHG beams formed in the near field. Subsequently, the model was extended to mixed gaseous media, revealing a regime of coherent interference between species that acts as a natural spectral filter. These results highlight the potential of the developed framework for control the HHG emission, along with the attosecond pulse characteristics. The results presented here show that integrating AI into strong-field physics not only accelerates computation but defines other paths to follow in the standard simulation methodologies. Although this model is not general, it is perfectly suited to compute macroscopic HHG driven by structured laser pulses. Looking ahead, future efforts may include extending the model to incorporate non-linear propagation of the driving beam in dense media, accounting for dispersion from both neutral atoms and free electrons, both affected by the gas pressure. In such a case, a comprehensive analysis over the required dataset must be performed, as the number of free parameters increases abruptly. Another direct extensions of the model could be the addition of the wavelength and polarization of the driving beam, giving rise to a further generalization of the methodology here developed. From another perspective, the development of AI tools in HHG and attosecond science can be use to develope diagnostic techniques to characterize the properties of the Extreme Ultraviolet (EUV) emission in experiments. Attosecond light science faces several challenges in the development of characterization techniques that can retrieve spatiotemporally the properties (polarization, intensity, and phase) of attosecond pulses. AI may open the route for in situ measurements that can rely on accurate predictions. 2025-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/170437 [ES] La conciencia medioambiental de la sociedad española se ha incrementado de una manera muy importante en las dos últimas décadas, pese a ello, aún estamos muy lejos de muchos países europeos en lo que respecta al reciclaje y la reutilización, muy especialmente en lo que se refiere a los residuos provenientes de la construcción y la demolición (RCDs). En Europa estos residuos de construcción y demolición (RCDs) constituyen el mayor material de desecho, tanto en peso como en volumen. Los materiales que podemos encontrar en estos residuos de construcción y demolición (RCDs) son: productos cerámicos (ladrillos, tejas, etc.), residuos de hormigón, materiales asfálticos (generalmente mezclas bituminosas) y, en menor medida, componentes como madera, vidrio, plásticos y algunos otros. Cada vez es más prioritario realizar una correcta gestión de los residuos, si tenemos en cuenta que la primera gran premisa es la reducción, en el caso de los RCDs, si se aumenta el reciclaje y la reutilización, se disminuirán las necesidades de materiales por parte del sector de la obra civil y la edificación. En la actualidad todos somos conscientes que los recursos naturales se agotarán con el tiempo. Por ello, es muy importante buscar nuevos productos a partir de estos residuos, que nos permitan dar nuevos usos a todos estos materiales, y evitar así que terminen su vida útil en un vertedero. En base a lo dicho anteriormente, el presente trabajo propone una vía de solución, al investigar el posible reciclado de varios tipos de residuos procedentes del sector de la construcción y de la industria. El presente trabajo incide en aspectos relacionados con estos nuevos materiales, como la optimización de la molienda, la mejora de las técnicas de conformado, la caracterización de propiedades mecánicas y acústicas, estudio de posibles aplicaciones futuras [EN] Environmental awareness in Spanish society has increased significantly over the last two decades; despite this, we are still far behind many European countries in terms of recycling and reuse, especially regarding waste from construction and demolition (CDW). In Europe, this construction and demolition waste (CDW) constitutes the largest waste material, both in weight and volume. The materials that can be found in this construction and demolition waste (CDW) are: ceramic products (bricks, tiles, etc.), concrete waste, asphalt materials (generally bituminous mixtures) and, to a lesser extent, components such as wood, glass, plastics and some others. Proper waste management is becoming increasingly of a priority; if we consider that the first major premise is reduction, in the case of CDW, if recycling and reuse are increased, the need for materials by the civil construction and building sector will be reduced. Currently, we are all aware that natural resources will eventually be depleted. Therefore, it is very important to seek new products from this waste, which allow us to give new uses to all these materials, and thus prevent them from ending their useful life in a landfill. Based on the above, this work proposes a solution pathway by investigating the possible recycling of various types of waste from the construction sector and industry. This work focuses on aspects related to these new materials, such as the optimization of grinding, the improvement of forming techniques, the characterization of mechanical and acoustic properties, and the study of possible future applications 2025-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/170430 [EN] This thesis presents a theoretical study of strong-field light-matter interactions driven by structured light, in two different scenarios. The first part focuses on the generation and amplification of strong, locally isolated, magnetic fields through the interaction of structured light beams with matter, and the exploration of one of their potential applications. Structured light beams offer the possiblity to decouple spatially the electric and magnetic field components carried by a laser beam. We investigate the amplification of the paraxial longitudinal magnetic field component of azimuthally polarized vector beams. This magnetic field is maximum in an electric field singularity and, therefore, it is locally isolated from the surrounding electric field distribution. Our study suggests that the longitudinal magnetic field carried by an azimuthally polarized laser beam can be enhanced through the interaction with tailored metallic nanoantennas. The potential applications of these strong and ultrafast isolated magnetic fields could range from the control of the magnetization dynamics in magnetic materials to atomic and molecular spectroscopy or particle manipulation. As a potential application, we explore the use of intense isolated magnetic fields to assist the high-order harmonic generation (HHG) process. Our results demonstrate that HHG assisted by magnetic fields lead to the emission of ultra-broadband, attochirp-free HHG spectra, and consequently, to near Fourier-limited attosecond pulses. The second part of this thesis is devoted to the study of HHG driven by various types of structured light fields, and the influence of these driving fields on the spatial and temporal properties of the resulting high-photon-energy radiation. We follow a double-folded strategy: the generation of novel complex structured light fields at the attosecond scale and the enhancement of the intensity and focusing properties of attosecond HHG sources. We introduce the use of hollow Gaussian driving beams in HHG to increase the intensity of attosecond pulses. Hollow Gaussian beams allow to deliver a larger amount of energy at the target compared to standard Gaussian beam schemes, while keeping the intensity below the barrier suppression regime. Our theoretical simulations demonstrate that this configuration allows for more compact HHG setups with shorter driving laser beamlines and, combined with the enhanced refocusing properties of the harmonics, lead to the generation of attosecond pulses with up to three times more peak intensity. This intensity gain could potentially allow HHG sources to become better suited for applications where high photon fluxes are required, such as nanoimaging, metrology or spectroscopy. Preliminary experimental results performed at the group of Profs. Anne L’Huiller and Cord L. Arnold, at Lund University (Sweden), corroborate the properties of the high-order harmonics driven by hollow Gaussian beams. Subsequently, we investigate the up-conversion of near-infrared spatiotemporal optical vortices (STOVs) to the extreme-ultraviolet through HHG, with high topological charges. A comprehensive theoretical framework is developed to describe the generation and propagation dynamics of extreme-ultraviolet STOVs through HHG. Our theoretical simulations are in excellent agreement with the first experimental observations of HHG driven by STOVs, performed by the group of Profs. Margaret M. Murnane and Henry C. Kapteyn at the Univeristy of Colorado at Boulder (United States). Finally, we propose a novel scheme for the generation of extreme-ultraviolet STOVs via HHG, in which all harmonic orders are emitted in the far field with the same topological charge. This approach paves the way for the synthesis of STOVs at attosecond timescales. These attosecond pulses with non-trivial topologies, coupled in the temporal and spatial domains, could be of high interest for spatiotemporal probing ultrafast electronic dynamics in novel materials or in helical circular dichroism experiments. This thesis work involves the development and understanding of several advanced numerical methods and models, such as the implementation of highly-parallelized codes for calculating the HHG response based on the three-dimensional (3D) time dependent Schrödinger equation, the development of software for computing the strong field approximation (SFA) using graphical processing units (GPUs), or the use of state-of-the-art particle-incell codes for laser-plasma interactions. In combination with thetools already existing at the Laser Applications and Photonics group (ALF) at Universidad de Salamanca, these methods have enabled the simulation of extreme scenarios for the strong-field interaction of structured laser light with matter.; [ES] Esta tesis presenta un estudio teórico de las interacciones luzmateria de campos intesos mediante luz estructurada, en dos escenarios diferentes. La primera parte se centra en la generación y amplificación de campos magnéticos intensos y localmente aislados a través de la interacción de haces de luz estructurada con la materia, así como en la exploración de una de sus posibles aplicaciones. Los haces de luz estructurada ofrecen la posibilidad de desacoplar espacialmente las componentes eléctrica y magnética de un haz láser. Investigamos la amplificación de la componente magnetica longitudinal, en régimen paraxial, en haces vectoriales con polarización azimutal. Esta componente del campo magnético alcanza su valor máximo en una singularidad del campo eléctrico y, por lo tanto, queda localmente aislado de la distribución eléctrica circundante. Nuestro estudio sugiere que el campo magnético longitudinal, transportado por un haz láser azimutalmente polarizado, puede ser amplificado mediante la interacción con nanoantenas metálicas diseñadas a medida. Las posibles aplicaciones de estos campos magnéticos intensos y ultrarrápidos podrían abarcar desde el control de la dinámica de magnetización en materiales magnéticos, hasta la espectroscopía atómica y molecular o la manipulación de partículas. Como una potencial aplicación, exploramos el uso de campos magnéticos intensos y aislados para asistir el proceso de generación de armónicos de orden elevado (HHG, por sus siglas en inglés). Nuestros resultados demuestran que el proceso HHG asistido por campos magnéticos intensos, resulta en la emisión de espectros de armónicos de orden elevado extensos sin attochirp y, en consecuencia, a la producción de pulsos de attosegundos cercanos al límite de Fourier. La segunda parte de esta tesis está dedicada al estudio del proceso HHG usando diversos tipos de campos de luz estructurada, y a la influencia de dichos campos sobre las propiedades espaciales y temporales de la radiación de alta energía resultante. Seguimos una estrategia doble: la generación de nuevos campos de luz estructurada complejos en la escala de attosegundo y la optimización de la intensidad y propiedades de focalización de las fuentes de pulsos de attosegundo. En primer lugar, introducimos el uso de hollow-Gaussian beams como haz incidente en el proceso HHG para incrementar la intensidad de los pulsos de attosegundo. Estos haces permiten entregar una mayor cantidad de energía al blanco en comparación con los esquemas gaussianos tradicionales, manteniendo la intensidad por debajo del régimen de supresión de barrera. Nuestras simulaciones teóricas demuestran que esta configuración permite sistemas HHG más compactos y que, combinados con las propiedades de refocalización de los armónicos generados, resultan en pulsos de attosegundo hasta tres veces más intensos. Esta ganancia de intensidad podría permitir que las fuentes HHG se adapten mejor a aplicaciones que requieren flujos altos de fotones, como nanoimagen, metrología o espectroscopía. Los resultados experimentales preliminares realizados en el grupo de los Profs. Anne L’Huiller y Cord L. Arnold, en la Universidad de Lund (Suecia), corroboran las propiedades de los armónicos de orden elevado generados mediante hollow-Gaussian beams. Posteriormente, investigamos la conversión de vórtices espaciotemporales ópticos (STOVs, por sus siglas en inglés) desde el infrarrojo cercano al ultravioleta extremo a través del proceso HHG, con carga topológica alta. Desarrollamos un marco teórico para describir la dinámica de generación y propagación de STOVs en el ultravioleta extremo mediante HHG. Nuestras simulaciones teóricas concuerdan de manera excelente con las primeras observaciones experimentales de HHG generados mediante STOVs, realizadass por el grupo de los Profs. Margaret M. Murnane y Henry C. Kapteyn de la Universidad de Colorado en Boulder (Estados Unidos). Finalmente, proponemos un esquema para la generación de STOVs en el ultravioleta extremo mediante HHG en el que todos los armónicos se emiten en el campo lejano con la misma carga topológica. Esta configuración permite la síntesis de STOVs en escalas de attosegundo. Estos pulsos de attosegundo con topologías no triviales, acopladas en los dominios espacial y temporal, podrían resultar de gran interés para el estudio de dinámicas electrónicas ultrarrápidas en nuevos materiales o en experimentos de dicroísmo circular helicoidal. Esta tesis implica la comprensión y el desarrollo de diversos métodos y modelos numéricos avanzados, tales como la implementación de códigos altamente paralelizados para calcular la respuesta HHG basados en la ecuación de Schrödinger dependiente del tiempo en tres dimensiones, el desarrollo de software basado en unidades de procesamiento gráfico (GPU, por sus siglas en inglés) para el cálculo de la aproximación de campo fuerte (SFA, por sus siglas en inglés), o el uso de códigos de última generación de particle-in-cell para simulaciones de interacción láser-plasma. En combinación con las herramientas existentes en el grupo de Aplicaciones de Láser y Fotónica (ALF) de la Universidad de Salamanca, estos métodos han permitido la simulación de escenarios extremos para la interacción de luz láser estructurada, en el régimen de campo intensos, con la materia. 2025-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/170429 [EN] rc-continent collisions are key geodynamic settings that provide insights into the evolution and deformation of the crust during orogenesis. Taiwan, located at the convergent boundary between the Eurasian and Philippine Sea Plates, represents an ideal example for investigating active crustal deformation in an oblique arc-continent collisional system. The orogen is characterised by rapid shortening rates, high seismicity, and significant structural complexity. Although numerous models have been proposed to explain the tectonic evolution of Taiwan, uncertainties remain regarding the crustal configuration and the mechanisms that govern deformation. This thesis addresses these issues through a multidisciplinary approach that integrates potential field analyses and stress inversion to advance our understanding of the crustal architecture and deformation processes in the Taiwan orogen. To investigate the crustal structure, gravity and magnetic anomaly data are analysed using spectral methods and first-order derivatives to estimate the depth to major density and magnetization contrasts. The results reveal a vertically stratified crust comprising three main depth domains: near-surface sources (~1–2 km) associated with local sedimentary basins; intermediate sources (~8–10 km), interpreted as the top of the crystalline basement in western Taiwan; and deeper sources (~23–25 km), corresponding to the top of the lower crust in western Taiwan. Forward gravity modelling, constrained by geological observations and seismic tomography, indicates the presence of a dense, thickened crustal root that deepens to ~45–55 km beneath the Central Range, which accounts for the absence of a Bouguer gravity minimum. In contrast, the Bouguer gravity minima in Taiwan occur in the western foreland and reflect large, shallow pre-orogenic sedimentary sequences filling inherited basins. Importantly, crustal segmentation is evident in the orogen, and major crustal boundaries, such as the Lishan– Chaochou and the Longitudinal Valley left-lateral strike-slip fault systems, are highlighted as first-order structural discontinuities that separate domains with contrasting rheological properties. We further characterise the present-day stress field and mechanical behaviour of the orogen through stress inversion analysis. The directions of the principal stress axes (σ1, σ2, and σ3) are estimated from the inversion of clustered earthquake focal mechanisms, and the orientation of the maximum horizontal stress (SH) is calculated across the island. The most likely fault plane orientations and their kinematics are then inferred for each cluster. The results show strong spatial and depth-dependent variations in the stress regime of the area. Western Taiwan is dominated by transpressional deformation, with NW–SE to WNW–ESE compression and strike-slip faulting. In contrast, the Central Range exhibits orogen-parallel extension in the upper crust, linked to lower crustal flow at depth, characterised by strike-slip and compression. These patterns suggest that Taiwan is undergoing lateral extrusion with free- boundary gravitational collapse in the internal region of the orogen. Integrating the structural and stress results, this thesis defines the Taiwan orogen as a laterally and vertically segmented orogen composed of three main tectonic domains: the External areas, the Central Range, and the Coastal Range. Deformation in the External areas is largely controlled by the inherited architecture of the Eurasian continental margin and is mainly accommodated through thin-skinned deformation, although there is evidence of local thick-skinned deformation. The Central Range forms the key dynamic core of the orogen, where convergence is accommodated by crustal thickening and lateral extrusion expressed by lower crustal flow, and orogen-parallel extension. The Coastal Range records the transpression of the accreted Luzon Volcanic Arc, and exhumation along the subduction channel next to the suture. These findings show an asymmetric orogen dominated by frontal accretion and lateral extrusion rather than by underplating, and provide new insight into how oblique arc-continent collisions evolve and accommodate deformation within young transpressional orogens.; [ES] Las colisiones arco-continente son entornos geodinámicos clave que ofrecen información fundamental sobre la evolución y deformación de la corteza durante la orogénesis. Taiwán, situado en el límite convergente entre la placa Euroasiática y la placa Filipina, representa un ejemplo ideal para investigar la deformación activa de la corteza en un sistema colisional arco-continente oblicuo. El orógeno se caracteriza por rápidas tasas de acortamiento, alta sismicidad y complejidad estructural significativa. Aunque se han propuesto numerosos modelos para explicar la evolución tectónica de Taiwán, aún existe incertidumbre sobre la estructura de la corteza y los mecanismos que controlan la deformación. Esta tesis aborda estas cuestiones mediante un enfoque multidisciplinar que integra análisis de campos potenciales e inversión del campo de esfuerzos, con el objetivo de mejorar la comprensión de la arquitectura cortical y los procesos de deformación en el orógeno de Taiwán. Para investigar la estructura cortical, se analizan datos de anomalía de gravedad y magnetismo mediante métodos espectrales y derivadas de primer orden, con el fin de estimar la profundidad de los principales contrastes de densidad y magnetización. Los resultados muestran una corteza estratificada, compuesta por tres dominios principales en profundidad: fuentes someras (~1–2 km) relacionadas con cuencas sedimentarias; fuentes intermedias (~8–10 km), interpretadas como el techo del basamento cristalino en la parte oeste de Taiwán; y fuentes profundas (~23–25 km), asociadas con el comienzo de la corteza inferior al oeste de Taiwán. La modelización directa de la gravedad, acotada por observaciones geológicas y tomografía sísmica, muestra una raíz cortical densa y engrosada que alcanza profundidades de ~45–55 km bajo el Central Range, lo que explica la ausencia de un mínimo gravimétrico de Bouguer. Por el contrario, los mínimos de Bouguer se encuentran al oeste de Taiwán, en la zona de antepaís y el cinturón de pliegues y cabalgamientos, y reflejan potentes secuencias sedimentarias preorogénicas que rellenan cuencas sedimentarias heredadas poco profundas. A destacar, se observa una clara segmentación cortical, en el que estructuras corticales importantes, como los sistemas de falla de salto en dirección levógiras Lishan–Chaochou y Longitudinal Valley, se presentan como discontinuidades estructurales de primer orden que separan dominios con propiedades reológicas diferentes. Asimismo, se caracteriza el campo de esfuerzos actual y el comportamiento mecánico del orógeno mediante inversión del campo de esfuerzos. Las direcciones de los principales ejes de esfuerzo (σ1, σ2 y σ3) se estiman a partir de mecanismos focales agrupados, y se calcula la orientación del máximo esfuerzo horizontal (SH) para toda la isla. A partir de estos datos, se infieren las orientaciones más probables de los planos de falla y su cinemática asociada para cada grupo. Los resultados muestran variaciones significativas del régimen de esfuerzos tanto en superficie como en profundidad. En el oeste de Taiwán domina una deformación transpresiva, con compresión y cizalla orientadas NO–SE a ONO–ESE. En cambio, el Central Range presenta extensión paralela al orógeno en la corteza superior, vinculada a flujo dúctil de la corteza inferior, caracterizado por regímenes de cizalla y compresivos en profundidad. La coexistencia de extensión paralela al orógeno en la corteza superior con compresión en profundidad respalda un modelo de colapso de una corteza engrosada combinado con extrusión lateral de una corteza inferior dúctil, debido a la ausencia de confinamiento lateral. La integración de los resultados estructurales y de análisis de esfuerzos obtenidos en esta tesis permite definir Taiwán como un orógeno segmentado tanto lateral como verticalmente, compuesto por tres dominios tectónicos principales: las áreas externas, el Central Range, y el Coastal Range. La deformación en las áreas externas está controlada por la arquitectura heredada del margen continental euroasiático y se acomoda principalmente mediante deformación thin-skinned, aunque existen indicios locales de thick-skinned. El Central Range constituye el núcleo del orógeno, donde la convergencia se acomoda mediante engrosamiento cortical, flujo dúctil de la corteza inferior y extensión paralela al orógeno. Asimismo, el Coastal Range registra transpresión y exhumación asociada al canal de subducción en la sutura. En conjunto, estos resultados definen un orógeno asimétrico dominado por acreción frontal y extrusión lateral, más que por underplating, y aportan nuevas perspectivas sobre cómo las colisiones arco-continente oblicuas evolucionan y acomodan la deformación en orógenos transpresivos jóvenes. 2025-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/170424 [EN] This doctoral thesis addresses a key methodological challenge in high-dimensional data analysis: the instability of sparse solutions in penalized tensor models. Specifically, it proposes a theoretical and computational framework that integrates Bootstrap resampling techniques with the Elastic Net-penalized Tucker decomposition —known as the CenetTucker model— to enhance the stability and reproducibility of latent factor selection. The research is structured around three main pillars: (i) a comprehensive review of the theoretical foundations and limitations of sparse solutions in tensor-structured data, (ii) the formalization and implementation of a Bootstrap-based stabilization procedure tailored to the CenetTucker model, and (iii) the empirical evaluation of model stability through simulated experiments and real datasets. As an applied contribution, the thesis introduces an R package named GSparseBoot, which automates the model fitting, resampling, and computation of stability metrics —including variable inclusion frequency, Jaccard index, support variability, and stable selection index. While the package is not yet published on CRAN, its development is complete, and its public release is currently in process. Results demonstrate that incorporating Bootstrap significantly reduces the structural variability of penalized solutions without compromising interpretability or predictive performance. This improvement is particularly evident in scenarios involving high collinearity or weak latent structures, where traditional approaches tend to be unstable. Additionally, a set of tailored stability metrics is proposed to rigorously assess consistency across resampling replicates in multi-way contexts. This work offers an original methodological contribution at the intersection of computational statistics, tensor factorization, and regularization. It provides a solid mathematical foundation, a reproducible computational implementation, and practical tools to support scientific studies in genomics, neuroscience, sensory data analysis, and other domains where statistical reproducibility is paramount. Overall, this thesis advances the development of more robust and reliable statistical models in the era of complex, highdimensional data. 2025-01-01T00:00:00Z