Academic literature on the topic 'Espectroscopia de infrarrojo'

La industria farmacéutica necesita disponer de métodos analíticos rápidos y fiables para poder controlar de forma eficiente tanto las materias primas como los productos intermedios o finales y, en un sentido amplio, el proceso de fabricación. En esta memoria se presentan métodos de análisis aplicables a las distintas necesidades que existen en el control de calidad de la industria farmacéutica, utilizando como técnica la espectroscopia en el infrarrojo próximo (NIR). Esta técnica, implementada con métodos quimiómetricos de reconocimiento de pautas y de calibración multivariable, se ha aplicado tanto en análisis cualitativo como en análisis cuantitativo. <br/>La identificación de preparados farmacéuticos se ha llevado a cabo mediante la construcción de bibliotecas de espectros NIR. Como caso particular se ha estudiado si el método de identificación de un preparado farmacéutico era capaz de detectar pequeñas desviaciones en el nivel de concentración de alguno de sus componentes, así como la capacidad de éste para detectar la presencia de pequeñas contaminaciones del producto racémico al trabajar con preparados que presentan algún componente enantioméricamente puro.<br/>En el desarrollo de métodos cuantitativos para la determinación de principios activos en diversos preparados, se han tratado los problemas presentes cuando se analizan muestras que presentan heterogeneidad tanto en el tamaño de partícula como en el contenido de principio activo de los diferentes tamaños. También se ha estudiado el uso de muestras sintéticas con el de dopadas en la matriz de calibración, observándose que existen ciertas diferencias entre los dos tipos de muestras de laboratorio que no permiten su utilización de forma indistinta.<br/>Para que los métodos de análisis NIR de productos farmacéuticos sean aceptados como métodos de control por las autoridades sanitarias, es necesario realizar su validación. Debido a que no existen normativas específicas para la validación de métodos NIR se han adaptado las normas existentes de la International Conference on Harmonisation (ICH). <br/>Una vez desarrollado y validado un modelo de calibración, éste ya se puede utilizar como método de control en la industria farmacéutica. Sin embargo, es necesario llevar a cabo un estudio de los resultados obtenidos a lo largo del tiempo. Se ha propuesto efectuar una corrección del modelo cuando se detectan pequeñas variaciones sistemáticas en los resultados.<br>Pharmaceutical industry needs fast and reliable analytical methods in order to control raw materials, intermediates and final products efficiently. In this work, analysis methods applicable to the quality control needs of the pharmaceutical industry have been developed. The chosen technique was near-infrared spectroscopy (NIR). This technique, implemented with multivariate calibration and pattern recognition procedures, has been applied both in qualitative and quantitative analysis. <br/>The identification of pharmaceutical preparations has been done generating a NIR spectral library. In particular, it has been studied whether a pharmaceutical identification method was able to identify small deviations in the concentration level of its components, and also the capacity of the method to detect small contaminations of the racemic product when the preparations contain some pure enantiomer compound.<br/>In the development of quantitative methods for the determination of active compound in different preparations, the problems of the analysis of samples showing heterogeneity both in the particle size and in the active compound content of the different particle size have been studied. Also, the use of synthetic and doped samples in the calibration matrix has been compared in terms of performance, concluding that the two types of laboratory samples are therefore different in some aspects, which precludes using them indifferently.<br/>In order to get that NIR analysis methods of pharmaceutical preparations are accepted as control methods by sanity authorities, a validation must be done. Due to the lack of a specific normative for NIR methods validation, the International Conference on Harmonisation (ICH) normative has been adapted to the case.<br/>Once the calibration model has been developed and validated it can be used as a control method in the pharmaceutical industry. Nevertheless, there must be an study of the results obtained along the time. It has been proposed to implement a correction of the method when small systematic variations in the results are detected.

METODOLOGÍAS ANALÍTICAS BASADAS EN ESPECTROSCOPIA DE INFRARROJO Y CALIBRACIÓN MULTIVARIANTE. APLICACIÓN A LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA<br/><br/>Resum<br/>Aquesta tesi doctoral presenta el desenvolupament i l'aplicació de metodologies analítiques basades en la combinació de mesures espectroscòpiques d'infraroig amb mètodes quimiomètrics d'anàlisi multivariant. Les aplicacions desenvolupades s'han centrat en la determinació quantitativa de propietats físiques i químiques d'interès per a la indústria petroquímica. Al si d'aquesta tesi, s'ha tractat l'anàlisi de la nafta de petroli, així com de diferents tipus de polímers i copolímers de polipropilè (PP). El interès que tenen aquests tipus de mètodes analítics a l'àmbit industrial és la reducció del temps d'anàlisi, així com la facilitat per acoblar-los a l'anàlisi en línia, fet que es tradueix en una importat millora de l'eficàcia i qualitat en la producció. <br/>Per aquests dos tipus de mostres (nafta i polipropilè), s'han desenvolupat models de calibració multivariants per mínims quadrats parcials (PLS), fent servir tant mesures de l'espectroscòpia d'infraroig mig com de l'infraroig proper. Per a la nafta s'han desenvolupat models de calibrat per a la determinación desglossada, per famílies i per nombre de carbonis, dels diferents hidrocarburs presents a la mostra. Al polipropilè s'han desenvolupat models per a la determinació del contingut en etilè, que s'addiciona a la mostra en forma de polímer gomòs per a millorar les seves qualitats mecàniques, per a la determinació de l'índex de fluïdesa i per a la viscositat. <br/>També s'han abordat altres aspectes de caire pràctic relacionats amb els models multivariants com són el control de la estabilitat (gràfics de Shewhart, T2 i Q) i la seva transferència (SBC, PDS) a noves situacions experimentals. L'interès d'aquests aspectes està justificat pel considerable esforç i temps que requereix un procés de recalibració complet. <br/>Un altre aspecte de la calibració multivariant estudiat en aquesta tesi ha estat la detecció de mesures discrepants. Les eines de detecció (T2 i Q) aplicades a l'anàlisi de noves mostres, permeten detectar errors i fenòmens inesperats, d'especial interès a l'àmbit industrial.<br/>Un últim aspecte dels models multivariants que s'ha considerat en aquesta tesi ha estat la selecció de variables prèvia al desenvolupament del model. La selecció de longituds d'ona en base a criteris espectroscòpics (2ª derivada i PCA) ha permès l'ús de models de calibració més simples, amb errors de predicció comparables als dels models models que fan servir tot l'espectre. <br/>El desenvolupament de les diferents aplicacions ha permès senyalar tot un seguit d'aspectes de l'anàlisi multivariant, als que s'ha de posar especial atenció quan s'utilitza aquesta tècnica en l'àmbit industrial, com per exemple: l'existència d'una relació entre la propietat d'interès i l'espectre NIR, l'amplitud de l'interval de concentracions, els factors que afecten l'error de predicció o la capacitat de controlar la validesa en el temps del model, i que s'han exposat en la memòria presentada. <br/><br/>ANALYTICAL METHODOLOGIES BASED ON INFRARED SPECTROSCOPY AND MULTIVARIATE CALIBRATION. APPLICATION TO PETROCHEMICAL INDUSTRY.<br/><br/>Abstract <br/>This PhD dissertation illustrates the development and application of analytical methodologies which combines spectroscopic methods such as mid or near-infrared spectroscopy with multivariate calibration.<br/>The applications developed focuses on the quantitative determination of chemical and physical properties of petrochemical samples. The analysed samples have been naphtha from petrol and different polypropylene polymers and copolymers. These methods have the advantage that they are faster and more suitable for on-line analysis.<br/>In naphtha and polypropylene samples, partial least squares (PLS) multivariate calibration models have been developed. The developed models use mid or near infrared spectroscopy. In naphtha, models to predict the detailed compositional percentage parameters of each hydrocarbon family: linear and branched paraffins, naphthenes and aromatic compounds provided by gas chromatography. In polypropylene models have been developed to determine ethylene in samples, melt flow index (MFI) and viscosity. <br/>Other practical features of the multivariate models have been studied: the validity over time of the calibration model (i.e. Shewhart Chart, T2 and Q) and its standardisation (i.e. SBC, PDS). These features are important because to develop a multivariate calibration model is a long process and having to go back and start from scratch when the model ceases to be valid can present a problem. For this reason, it would be desirable to have the chance to standardise the model.<br/>Multivariate control techniques (i.e. T2 and Q) to detect outliers have been employed in the determination of ethylene in impact polypropylene samples by near-infrared (NIR) spectroscopy and multivariate calibration partial least-squares (PLS). We also applied an algorithm (BESI) which identifies those spectral variables responsible for the outlier behavior and that can indicate the source of this behavior. <br/>Wavelength selection can improve the performance of the calibration model by excluding the spectral regions that have no useful information and only introduce noise to the model. Wavelength selection using classical spectral analysis (2nd derivative) and chemometrics (PCA) methods have been used. The errors in prediction found are very similar to those found with the full PLS models.<br/>This PhD dissertation also discusses some of the considerations that would help evaluate the possibilities of applying multivariate calibration in combination with NIR in properties of industrial interest. Examples of these considerations are whether there is a relation between the NIR spectrum and the property of interest, what the calibration constraints are or how a sample-specific error of prediction can be quantified. Various strategies for maintaining a multivariate model after it has been installed are also presented and discussed.<br/><br/>METODOLOGÍAS ANALÍTICAS BASADAS EN ESPECTROSCOPIA DE INFRARROJO Y CALIBRACIÓN MULTIVARIANTE. APLICACIÓN A LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA<br/><br/>Resumen<br/>Esta tesis doctoral presenta el desarrollo y aplicación de metodologías analíticas basadas en la combinación de medidas espectroscópicas de infrarrojo con métodos quimiométricos de análisis multivariante. Las aplicaciones desarrolladas se enfocan a la determinación cuantitativa de propiedades físicas y químicas de interés en la industria petroquímica. En esta tesis se ha abordado el análisis de naftas y de diferentes tipos de polímeros y copolímeros de polipropileno (PP). El principal interés de este tipo de métodos analíticos en el ámbito empresarial es la reducción del tiempo de análisis, así como la facilidad de acoplarlos al análisis en línea, lo que se traduce en una importante mejora de la eficacia y calidad de la producción.<br/>Para estos dos tipos de muestras (nafta y polipropileno) se han desarrollado modelos de calibración multivariantes de mínimos cuadrados parciales (PLS), utilizando medidas tanto de la espectroscopia de infrarrojo medio como del infrarrojo cercano. Para la nafta se han desarrollado modelos de calibrado para la determinación desglosada, por familia y número de carbono, de los diferentes hidrocarburos presentes en la muestra. En el polipropileno se han desarrollado modelos para la determinación del contenido en etileno, que se añade a la muestra en forma de polímero gomoso para mejorar sus cualidades mecánicas, para la determinación del índice de fluidez y para la viscosidad. <br/>También se han abordado otros aspectos prácticos relacionados con los modelos multivariantes como son el control de la estabilidad (gráficos de Shewhart, T2 y Q) y su transferencia (SBC, PDS) a nuevas situaciones experimentales. El interés de estos aspectos está justificado debido al esfuerzo y tiempo que requeriría un proceso de recalibrado completo. <br/>Otro aspecto de la calibración multivariante estudiado en esta tesis ha sido la detección de medidas discrepantes. Las herramientas de detección (T2 y Q), aplicadas al análisis de nuevas muestras, permiten detectar errores y fenómenos inesperados, lo que es de especial interés en el ámbito industrial.<br/><br/>Un último aspecto de los modelos multivariantes que se ha considerado en esta tesis ha sido la selección de variables previa al desarrollo del modelo. La selección de longitudes de onda en base a criterios espectroscópicos (2ª derivada y PCA) ha permitido el uso de modelos de calibración más simples, con errores de predicción comparables a los modelos que utilizan el espectro completo.<br/>El desarrollo de esta tesis también ha permitido señalar toda una serie de aspectos del análisis multivariante, en los que se ha de poner especial énfasis cuando se utiliza esta técnica en el ámbito industrial, como podría ser la existencia de una relación entre la propiedad de interés y el espectro NIR de la muestra, la amplitud del intervalo de concentraciones, los factores que afectan al error en predicción o la capacidad de controlar la validez en el tiempo del modelo, y que se han expuesto en la memoria presentada.

En esta Tesis doctoral que lleva por título: "Seguimiento cuantitativo de reacciones de resinas epoxi mediante espectroscopía de infrarrojo cercano y métodos de resolución de curvas" se han planteado dos objetivos generales. En el primer objetivo se ha propuesto evaluar la capacidad de la espectrosocopía de infrarrojo cercano, asistida mediante la Resolución Multivariante de Curvas basada en la optimización por Mínimos Cuadrados Alternados, para realizar el seguimiento cuantitativo reacciones de curado de resinas epoxi. Este objetivo plantea, en primer término, la necesidad de verificar si dicha combinación de técnicas (instrumentales y quimiométricas) permite detectar todas las fuentes de variación presentes en el sistema en estudio. Asimismo, en un segundo paso, implica la determinación cuantitativa de la evolución de las especies involucradas en la reacción a lo largo del tiempo, así como la obtención de información espectral de todos los compuestos (incluidos los intermedios de reacción). Esto supone, además, un estudio de la incertidumbre de los resultados obtenidos y la validación de los mismos.<br/><br/>En el segundo objetivo, se ha planteado estimar las constantes cinéticas vinculadas a las reacciones de resinas epoxy. Esto implica profundizar en el conocimiento del mecanismo del proceso de curado y comprender las implicaciones del mismo en las propiedades del producto final de la polimerización.<br/><br/>Las resinas epoxi se hallan entre los compuestos más importantes dentro del grupo de los materiales poliméricos. Bajo el nombre de resina epoxi se suele designar tanto al prepolímero como al producto final del proceso de curado o polimerización, puesto que ambos contienen en su estructura grupos epóxido. El gran interés de las resinas epoxi se debe a la variedad extremadamente amplia de reacciones químicas en las que pueden tomar parte, y a la gran cantidad de materiales que pueden se utilizados como agentes de curado, lo que da lugar a diferentes propiedades en el polímero final. El proceso de curado de una resina epoxi afecta directamente las propiedades finales del polímero, razón por la cual surge la necesidad de desarrollar métodos analíticos capaces de monitorizar las reacciones que ocurren durante los procesos de curado.<br/><br/>La espectroscopía de Infrarrojo Cercano resulta una herramienta particularmente atractiva para el seguimiento de reacciones de curado puesto que, gracias a la baja absortividad molar de sus señales, permite el estudio in situ del proceso, sin la necesidad de aplicar tratamientos previos a la muestra. Esto posibilita, además de controlar la calidad del producto de la polimerización en tiempo real, extraer información acerca de la reacción de curado.<br/><br/>El uso de los llamados Métodos de Resolución de Curvas permite realizar un análisis multivariante de los datos espectrales, obteniendo mayor información acerca del sistema en estudio. Una condición necesaria para poder aplicar estos métodos, también llamados métodos de modelado blando, es que los datos deben tener una estructura bilineal o que tienda a la bilinealidad. Es decir, que la matriz de datos experimentales (matriz de intensidades de respuesta) pueda expresarse como el producto de una matriz de concentraciones por otra matriz que contenga la señal pura de las especies presentes. Así, mediante la descomposición de una matriz de datos, originados durante la monitorización de una reacción química (por ejemplo, una reacción de curado), es posible conocer la evolución de cada una de las especies que toman parte en el proceso, así como sus correspondientes espectros puros.<br/><br/>En esta Tesis Doctoral, se aplican estas técnicas a datos obtenidos del seguimiento de reacciones de resinas epoxi, mediante espectroscopia de infrarrojo cercano, con el fin de obtener información útil tanto cualitativa como cuantitativa, no sólo de la concentración de las especies en estudio sino también referida al mecanismo de reacción y a los parámetros cinéticos correspondientes. <br/><br/>A pesar de las ventajas que comporta el tratamiento multivariante de los datos espectrales existen algunos problemas típicos de la estructura de los datos registrados, como es el caso de la deficiencia de rango. Cuando los datos espectroscópicos proceden de sistemas químicos en evolución, es frecuente encontrar esta deficiencia de rango, que tiene lugar cuando el número de fuentes de variabilidad observado es menor que el número de especies que absorben en esa región espectral. Durante el desarrollo de esta Tesis se aplican dos estrategias diferentes para la resolución de este problema.<br/><br/>Otro inconveniente característico que se presenta cuando se realiza la descomposición de matrices de datos bilineales es la presencia de las llamadas ambigüedades rotacionales y de intensidad. Esto implica que, en lugar de obtener soluciones únicas para la resolución de un determinado conjunto de datos, se obtiene un conjunto de soluciones, las cuales ajustan los datos experimentales con un mismo mínimo residual. Parte del trabajo realizado está abocado a la estimación de dichas ambigüedades en las soluciones y a la minimización de las mismas.<br/><br/>Los resultados obtenidos mediante la combinación de espectroscopia de infrarrojo cercano y métodos de modelado blando se han contrastado con técnicas de referencia ya establecidas para el seguimiento de este tipo de reacciones, como la cromatografía líquida de alta eficacia (HPLC), y con otras técnicas cuyo uso en la monitorización cuantitativa de reacciones de resinas epoxi es inédita, como es el caso de la Resonancia Magnética Nuclear de 13C.<br/><br/>También se ha realizado un análisis cinético de las reacciones estudiadas, lo cual comporta la identificación del mecanismo de reacción correcto y la obtención de los parámetros cinéticos asociados, es decir, las constantes de velocidad de reacción. El estudio cinético se ha realizado aplicando diferentes combinaciones de técnicas de modelado blando y modelado duro. De la aplicación de estas estrategias se han obtenido las constantes cinéticas para distintas reacciones de resinas epoxi. <br/><br/>Además, se incluye una breve discusión acerca de las posibilidades de extrapolar las técnicas empleadas para sistemas modelo a sistemas epoxy-amina que reaccionan formando una densa red entrecruzada.<br>This Thesis, entitled: "Quantitative monitoring of epoxy resins reactions by near infrared spectroscopy and curve resolution methods" has two main objectives. Firstly, to evaluate the capability of near infrared spectroscopy, assisted by Multivariate Curve Resolution-Alternating Least Squares meted, to quantitative monitor curing reactions of epoxy resins. This objective also involves verifying if the combination of these techniques (both, instrumental and chemometric) is able to detect all the sources of variability present in the system under study. Likewise, this objective involves the quantitative determination of the concentration of the species that take place in the reaction, as well as their corresponding spectral profiles. As a consequence, a study related to the uncertainty of the results and to the appropriate validation strategies must be designed.<br/><br/> The second principal objective is to estimate the kinetic rate constants liked to the reactions of epoxy resins. This objective involves the study of the curing mechanism and the relationship between this mechanism and the final properties of the polymerization product.<br/><br/>Epoxy resins are among the most important polymer materials in use because of their chemical resistance, notable adhesive characteristics, and good mechanical and physical properties. The final properties of the polymer depend on the chemical structure of the epoxy resin and the curing agent (in this case, the amines), but also on the curing process. Therefore there is a need for new analytical methods that are able to monitor the curing reactions.<br/><br/>Near infrared spectroscopy is an attractive tool for monitoring the curing reactions and has certain advantages: is a non-destructive technique and has a wavenumber domain in which the absorption bands are overtones or combinations bands with lower absorptivities. This means that a relatively large quantity of sample can be used and that the kinetics of the curing process can be studied in situ. These characteristics make it possible to control the quality of the polymerization product in real time and to extract information about the curing reaction.<br/><br/><br/>Using curve resolution methods (called also 'soft-modelling methods') makes it possible to analyse the spectral data in a multivariate way. In this way, more information about the system is achieved. One condition, necessary for the correct application of this methodology, is that the data must have a bilinear structure, i.e. the experimental data matrix should be expressed as the product of two matrices; one matrix of concentrations and one matrix of pure spectral responses of the species present in the system. Thus, by this matrix decomposition, it is possible to know the evolution of the species that take part in the process, as well as their corresponding pure spectra.<br/><br/>In this Doctoral Thesis, these techniques are applied to a set data obtained from the near infrared monitoring of the epoxy resins reactions, in order to obtain useful information (both qualitative and quantitative) about the species involved in the reaction process as well as about the reaction mechanism and the kinetic parameters linked to it. <br/><br/>Despite the advantages of the multivariate data analysis, there are some problems related to the structure of the spectroscopic data such as the rank deficiency. This problem is common when the spectroscopic data come from evolving systems. Rank deficiency happens when the number of factors found in the set of data is lower than the number of absorbing species. In this Thesis, we have applied two different strategies to solve the rank deficiency problem.<br/><br/>Also, when decomposition of bilinear data matrices is carried out, there is a ubiquitous problem named ambiguity. There is to types of ambiguities: rotational and intensity ambiguities. This means that, instead of unique solutions, a set of feasible solutions is obtained, that fit the experimental data equally well. Part of the work carried out in this Thesis is focused to the estimation of these ambiguities and minimizing them. <br/><br/>The results obtained by the combination of near infrared spectroscopy and the soft modelling methods have been contrasted with other technique, already well established for the monitoring of this kind of reactions, such as high performance liquid chromatography (HPLC) and other techniques, such as 13C Nuclear Magnetic Resonance, which have not been used until now to quantitative monitor reactions of epoxy resins.<br/><br/>Also, the kinetic study of model reactions of epoxy resins (i.e. reactions that do not polymerize) has been carried out. This study involves the identification of the correct reaction mechanism and obtaining the corresponding kinetic parameters, i.e. the kinetic rate constants. The kinetic study has been performed by combining soft and hard modelling techniques. Also, a brief discussion about extrapolating these techniques to study epoxy-amine systems that evolve toward crosslinked products is included.

L’escorça prefrontal és una estructura cerebral associada al control executiu de procesos cognitius i emocionals. En aquest treball es pretén analitzar l’activitat prefrontal davant diferents nivells de demanda executiva, diferents contextos emocionals i, per últim, estudiar com les variables de personalitat es relcionen amb el processament d’estímuls afectius. L’espectroscopia funcional d’infrarroig proper (fNIRS) permet analitzat la resposta de l’escorça prefrontal en diferents situacions experimentals. Aquesta tesi presenta tres estudis de fNIRS que avaluen l’activitat prefrontal davant paradigmes executius i emocionals. Els resultats mostren com l’escorça prefrontal s’activa de forma diferencial en funció de la càrrega cognitiva en una tasca de memòria de treball. Els diferents contextos emocionals també semblen evocar una resposta prefrontal diferenciada en función de la valencià. A més, el Neuroticisme es mostra com un tret de personalitat modulador de la resposta prefrontal davant diferents estímuls emocionals. L’augment de l’activitat de l’escorça prefrontal estaria indicant un major control per part de les estructures superiors, modulant l’acitivtat d’estructures subcorticals. Les diferències mostrades per les persones amb altes puntuacions en Neuroticisme podrien relacionar-se amb un processament desadaptatiu dels estímuls emocionals i, per tant, relacionar-se amb la seva vulnerabilitat als trastorns afectius i d’ansietat.<br>La corteza prefrontal es una estructura cerebral asociada al control ejecutivo de procesos cognitivos y emocionales. En este trabajo se pretende analizar la actividad prefrontal ante diferentes niveles de demanda ejecutiva, distintos contextos emocionales y, por último, estudiar cómo las variables de personalidad se relacionan con el procesamiento de estímulos afectivos. La espectroscopia funcional de infrarrojo cercano (fNIRS) permite analizar la respuesta de la corteza prefrontal en diferentes situaciones experimentales. Esta tesis presenta tres estudios de fNIRS que evalúan la actividad prefrontal ante paradigmas ejecutivos y emocionales. Los resultados muestran cómo la corteza prefrontal se activa de forma diferencial en función de la carga cognitiva en una tarea de memoria de trabajo. Los distintos contextos emocionales también parecen evocar una respuesta prefrontal diferenciada en función de la valencia. Además, el Neuroticismo se muestra como un rasgo de personalidad modulador de la respuesta prefrontal ante diferentes estímulos emocionales. El aumento de actividad de la corteza prefrontal estaría indicando un mayor control por parte de las estructuras superiores, modulando la actividad de estructuras subcorticales. Las diferencias mostradas por las personas con altas puntuaciones en Neuroticismo podrían relacionarse con un procesamiento desadaptativo de los estímulos emocionales y, por lo tanto, relacionarse con su vulnerabilidad a los trastornos afectivos y de ansiedad.<br>The prefrontal cortex is a brain structure associated with the executive control of cognitive and emotional processes. This work aims to analyze prefrontal activity under the exposure to different levels of executive demand, different emotional contexts and, lastly, to study how personality variables relate with affective stimuli processing. Functional near infrared spectroscopy (fNIRS) allows analyzing the activations of the prefrontal cortex in different experimental conditions. This thesis presents three fNIRS studies that assess prefrontal activity during executive and emotional paradigms. The results show how the prefrontal cortex activates differentially depending on the cognitive load in a working memory task. Different emotional contexts also seem to evoke a differentiated prefrontal response based on valence. In addition, Neuroticism seems to modulate the prefrontal response to the emotional stimuli. The increase of the prefrontal cortex activity could indicate greater control by the higher structures, modulating the activity of subcortical structures. The differences that appeared in people with high scores in Neuroticism could be related to a maladaptive processing of emotional stimuli and, therefore, to their increased vulnerability to affective and anxious disorders.

Predice la composición química de Rye grass mediante el uso de espectroscopia de reflectancia infrarrojo cercano. Analiza 29 muestras de Rye grass con diferentes tiempos de crecimiento, provenientes del valle del Mantaro ubicado a 3,200 metros de altitud. Realiza un análisis proximal, luego toma los espectros y desarrolla ecuaciones de calibración usando los métodos de mínimos cuadrados parciales y regresión de componentes principales, aplicando previamente diferentes transformaciones matemáticas de los datos espectrales. Los estadísticos obtenidos para proteína cruda, fibra bruta, extracto etéreo y ceniza tuvieron coeficientes de determinación de 0.96, 0.90, 0.83 y 0.95, respectivamente. Los modelos matemáticos obtenidos muestran que la técnica NIRS resulta satisfactoria para la determinación de dichos parámetros.<br>Tesis

El vi és un dels productes amb valor afegit més apreciats al món i és per això que el control de la producció vinícola ha sigut sempre un tema prioritari per a la majoria dels cellers. La implementació d’anàlisis at-line com són les Tècniques Analítiques de Processos (PAT), no només permet un control del vi acabat si no que també dóna la possibilitat de prendre mesures correctives al llarg del procés evitant així obtenir un producte final defectuós. En aquesta tesi doctoral, es va investigar la possibilitat d’implementar diferents estratègies per controlar i detectar desviacions durant la fermentació alcohòlica utilitzant un equip portable i de resposta ràpida: un equip d’ espectroscòpia en l’infraroig mitjà, en el mode de reflectància total atenuada (ATR-MIR) el qual permet obtenir, en pocs segons, una gran quantitat d’informació sobre el procés de fermentació que es va tractar amb diferents tècniques quimiomètriques. Primer, utilitzant les dades espectrals i la regressió de mínims quadrats parcials, es van predir diferents paràmetres químics durant la fermentació alcohòlica. En segon lloc, es van comparar els espectres de fermentacions control amb fermentacions desviades utilitzant l’anàlisi discriminant per mínims quadrats parcials<br>El vino es uno de los productos con valor añadido más apreciados del mundo y por ello, el control de la producción vinícola ha sido siempre un tema prioritario para la mayoría de bodegas. La implementación de análisis at-line como son las Técnicas Analíticas de Procesos (PAT), no sólo permite un control del vino acabado si no que también brinda la posibilidad de tomar medidas correctivas a lo largo del proceso evitando así obtener un producto final defectuoso. En esta tesis doctoral, se investigó la posibilidad de implementar diferentes estrategias para controlar y detectar desviaciones durante la fermentación alcohólica utilizando un equipo portátil y de respuesta rápida: un equipo de espectroscopia en el infrarrojo medio, en el modo de reflectancia total atenuada (ATR-MIR) el cual permite obtener, en pocos segundos, una gran cantidad de información sobre el proceso de fermentación que se trató con diferentes técnicas quimiométricas. Primero, usando los datos espectrales y la regresión de mínimos cuadrados parciales, se predijeron distintos parámetros químicos durante la fermentación alcohólica. En segundo lugar, se compararon los espectros de fermentaciones control con fermentaciones desviadas utilizando el análisis discriminante por mínimos cuadrados parciales<br>Wine is one of the most appreciated high added-value products in the world and therefore, controlling wine production has always been a priority for most wineries. Implementing at-line analyses such as Process Analytical Technologies (PAT) guidelines, not only enables a control of the final wine but also gives the possibility to apply correcting measures throughout the process, thus avoiding a defective final product. In this doctoral thesis, we investigated the possibility of implementing different strategies to control and detect deviations during wine alcoholic fermentation using a fast and portable equipment: an Attenuated Total Reflectance Mid-Infrared (ATR-MIR) spectrometer which allows obtaining, in a few seconds, a large amount of information about the fermentation process, which was processed with different chemometric techniques. First, using the spectral data and Partial Least Square Regression, different chemical parameters were predicted during alcoholic fermentation. Secondly, we compared the spectra from both Normal Operation Conditions and deviated fermentations using Partial Least Squares Discriminant Analysis. ANOVA–simultaneous component analysis was applied to study the influence of several factors into the variance of the spectra. Multivariate Curve Resolution Alternating Least Squares was used to model both alcoholic and malolactic fermentations. Finally, a PAT methodology

La industria farmacéutica es objeto de estrictas regulaciones que tienen por objeto asegurar la calidad de los productos que ofrecen al mercado; el aseguramiento de esta calidad se realiza mediante la determinación de parámetros de calidad a través de ensayos off-line en el producto terminado. Sin embargo, la complejidad de los métodos y la variedad de los mismos retrasa de forma importante la liberación del producto con las consiguientes pérdidas económicas y de competitividad para la empresa. Como respuesta a esta situación han surgido las iniciativas de Tecnología Analítica de Procesos (PAT) y la calidad mediante el diseño (QbD), en las que se fomenta el uso de nuevas tecnologías para asegurar la calidad de los productos terminados, controlando las diferentes etapas del proceso de fabricación, permitiendo obtener un mejor conocimiento del proceso productivo y asegurando con ello la calidad del producto final. La diversidad de determinaciones a realizar a conducido a recomendar a la espectroscopia NIR como una de las herramientas más apropiadas para PAT. Las ventajas que presenta la técnica NIR frente a otras técnicas instrumentales, la convierten en la herramienta idónea para satisfacer estas necesidades analíticas (ausencia de pre-tratamiento de muestra, nulo consumo de reactivos sin generación de residuos, fácil y rápida adquisición de resultados, entre otras). Los estudios realizados en la tesis doctoral están dirigidos a proponer y aportar soluciones conducentes a la mejora continua de la calidad en los procesos farmacéuticos. Para ello se han construido modelos de calibración multivariantes NIR para determinar los CQAs tanto de productos intermedios como finales. Los CQA seleccionados para los granulados fueron el contenido de principio activo (API), humedad, pH, tamaño de partícula y propiedades de flujo. Estos modelos se han implementado en el proceso por la empresa que permiten realizar las medidas en tiempo real, de forma no invasiva y en una zona no calificada; esto representa un ahorro muy importante en tiempo y una considerable mejora de la productividad. En otro estudio dedicado a un proceso de mezcla de pellets, se ha desarrollado un nuevo método matemático para determinar la homogeneidad de la mezcla en tiempo real durante el mezclado, además de un método NIR para cuantificar un API. La característica interesante de este estudio fue que se utilizó un equipo NIR inalámbrico, controlado a distancia, permitiendo que el equipo forme parte del proceso. Se realizó un estudio completo, planificado y ejecutado, basado en la filosofía QbD para un proceso de fabricación de un gel farmacéutico. En este estudio se definieron y evaluaron las variables del proceso, pudiendo determinar el espacio de diseño (DS). Los métodos NIR construidos permitieron determinar CQAs durante el proceso de gelificación, tales como viscosidad, pH y contenido de API y su determinación durante el proceso permite asegurar que el sistema se mantiene dentro del DS. Se ha evaluado la idoneidad de la espectroscopia NIR en la monitorización in-line de un proceso de liofilización de una mezcla de multicomponentes. En este estudio se han evaluado diversos métodos quimiométricos que permiten extraer información útil del proceso a partir de los espectros NIR. Finalmente, se han desarrollado algoritmos adecuados para extraer información acerca de la homogeneidad de distribución de un componente en cualquier imagen, sea digital o hiperespectral. Estos métodos permiten informar sobre la homogeneidad de muestras farmacéuticas solidas, como tabletas de diversos tipos (recubiertas, sin recubrimiento, efervescentes) y mezclas en polvo; así pueden proponerse las técnicas de imagen química para el establecimiento de la homogeneización de muestras sólidas. Estos estudios han demostrado que la espectroscopia NIR y las técnicas de Imagen Química son herramientas adecuadas para la Tecnología Analítica de Procesos en la industria farmacéutica.<br>The pharmaceutical industry is subject to strict regulations, which intent to ensure the quality of the products offered on the market. This quality assurance is done by quality parameters determination through off-line test in the finished product. However, the complexity and variety of the methods delay significantly the release of the product with negative economic consequences and loss of competitiveness for the company. In response to this situation, process analytical technology (PAT) and quality by design (QbD) initiatives emerged, which promotes the use of new technologies to ensure the quality of the finished products, controlling the different stages of manufacturing processes, allowing to obtain a better process understanding and consequently ensuring the quality of the finished product. The diversity of quality parameter determinations conducted to NIR spectroscopy was recommended as one of the most appropriate tools for PAT. The advantages of NIR technique, versus other instrumental techniques, make it the ideal tool for these analytical needs (e.g. no sample preparation, no need for reagents, easy and fast acquisition of results). The studies presented in the Doctoral Thesis are aimed to propose and provide solutions to the continuous improvement of quality in pharmaceutical processes. For this reason multivariate NIR calibration models were constructed to determine the critical quality attributes (CQAs) in both intermediate and finished product. The selected CQAs for a granulate formulation were the active pharmaceutical ingredient (API) content, moisture, pH, particle size and flow properties. These models have been implemented in the manufacturing process by the company by using non-invasively and in real-time NIR measures in a non-qualified area. This strategy represents a tremendous savings in time and a considerable improvement in productivity. In another study concerning a blending process of pellets, it has been developed a new mathematical method to determine in real time the blend homogeneity during blending and a NIR method for quantifying an API. The interesting feature of this study was that we used a wireless NIR equipment, remotely controlled, allowing the spectrophotometer forms part of the process. A full study, planned and executed, based on QbD philosophy for a manufacturing process of a pharmaceutical gel was performed. In this study, the process variables were defined and assessed allowing to design space (DS) of process to be identified. The constructed NIR methods allowed to determine the CQAs throughout manufacturing process, such as viscosity, pH, and API content. These determinations during the process allow to assure that system is within DS. The suitability of the NIR Spectroscopy for the in-line monitoring of a multicomponent mixture freeze drying process has been evaluated. In this study different chemometric methods allowing to extract useful information of process by means of NIR measures were assessed. Finally, appropriate algorithms have been developed to extract information about the homogeneous distribution of components in any image (e.g. digital or hyperspectral). These methods allow to inform about the homogeneity of solid pharmaceutical samples solid, such as coated tablets, cores, effervescent tablets and powder blends; therefore, chemical image techniques can be proposed for the establishment of the homogeneity in solid samples. These studies have demonstrated that NIR spectroscopy and chemical image techniques are adequate tools for the process analytical technology in the pharmaceutical industry.