[ca] Un dels principals objectius al segle XXI és la necessitat de proves de diagnòstic ràpid, eficients i altament sensibles, especialment per a patògens emergents, noves malalties i biomarcadors, com una intervenció clau per reduir la mortalitat i prevenir la transmissió. La importància de les proves de diagnòstic ràpid s'ha destacat encara més amb l'esdevenir de la pandèmia. Aquesta tesi doctoral es centra en el disseny i el desenvolupament de proves de diagnòstic in vitro i dispositius biosensors per al diagnòstic i detecció de bacteris patògens tant en aplicacions ambientals com clíniques en entorns amb recursos limitats, amb l'objectiu principal d'aconseguir un dispositiu de fàcil ús mitjançant una intervenció mínima de l'usuari. En aquesta tesi s'han combinat múltiples elements per oferir una solució única i completa per resoldre els principals desafiaments en detectar bacteris en concentracions molt baixes i en grans volums de mostres. Així, es va dissenyar una estratègia pionera de preconcentració que integra partícules magnètiques i filtració. Aquesta nova tècnica millora significativament la capacitat de capturar i concentrar bacteris directament en filtres mitjançant la separació immunomagnètica per a la seva anàlisi posterior. La simplificació analítica s'aborda combinant la separació immunomagnètica i la marcació en un pas únic, amb l'objectiu de reduir significativament el temps d'anàlisi. Un altre objectiu és la incorporació d'un cartutx que realitza l'actuació magnètica i el rentat amb una operació simple, minimitzant la necessitat d'intervenció de l'usuari. Aquesta innovació contribueix a la simplicitat en l'ús i la reproductibilitat, eliminant etapes d'addició de reactius i rentat. Finalment, la lectura electroquímica en un dispositiu portàtil també és una innovació clau, permetent proves al lloc i al punt d'atenció. Aquesta portabilitat representa un canvi fonamental en l'aplicació dels biosensors electroquímics en entorns amb recursos limitats. Aquest procés simplificat és un avenç notable al camp, que permetrà estalviar temps i recursos valuosos. Finalment, s'explora l'ús de telèfons intel·ligents operats amb una aplicació per fer les mesures, amb l'objectiu de presentar estratègies que es puguin integrar en el disseny de proves de diagnòstic ràpid, fent-les més accessibles i rendibles per a entorns amb recursos limitats. Totes aquestes característiques podrien tenir implicacions rellevants en aplicacions del món real, duent a una millora significativa en el límit de detecció per a diverses aplicacions, superant els límits legislats en el monitoratge ambiental per a la detecció de Legionella pneumophila, E. coli i micobacteris ambientals, així com a la salut global per a la detecció de la tuberculosi.

[en] The 21st century place crucial emphasis on the need for efficient and highly sensitive, rapid diagnostic tests, especially in dealing with emerging pathogens, novel diseases and biomarkers, as a key intervention to reduce mortality and prevent transmission. The significance of rapid diagnostic testing has been further highlighted by the onset of the pandemic. The purpose of this doctoral thesis is to contribute to this field by enhancing the detection of pathogenic bacteria through electrochemical biosensing and in vitro diagnostic tests. This involves combining multiple elements to offer a unique and comprehensive solution to the challenges faced in detecting bacteria at very low concentration levels in large volumes of samples. According to this goal, this doctoral thesis introduces a pioneering preconcentration strategy that integrates magnetic particles and filtration. This novel technique significantly improves the ability to capture and concentrate bacteria directly on filters by immunomagnetic separation for downstream analysis. The analytical simplification is addressed by combining the immunomagnetic separation and labeling into a single step, aiming to significantly reduce the analysis time. Another goal is the incorporation of a cartridge to perform magnetic actuation and washing in a user-friendly operation mode, minimizing the need for user intervention. This innovation contributes to the ease of use and reproducibility, eliminating pipetting and washing steps. Finally, the electrochemical readout in a handheld device is also a key innovation, enabling on-site and point-of-care testing. This portability represents a fundamental shift in how electrochemical sensing can be applied in low-resource settings. This streamlined process is a noteworthy advancement in the field, saving valuable time and resources. Finally, the use of smart phones operated with an app to perform the measurements is explored, with the aim of presenting strategies that can be integrated into the design of rapid diagnostic tests, making them more accessible and cost-effective for low-resource settings. All these features could have significant implications for real-world applications, leading to a significant improvement in the limit of detections for various applications, surpassing regulatory limits in environmental monitoring for the detection of Legionella pneumophila, E. coli, and environmental mycobacteria and in global health for the detection of tuberculosis.