[en] The growing interest for novel in vitro testing is highlighted by the need for novel specific and sensitive rapid diagnostic. This demand has become particularly important in response to the rising prevalence of emerging diseases. Thereby, the aim of this thesis is exploring the use of different biomarkers for in vitro diagnostic designs in healthcare applications, including both communicable and non-communicable diseases. Currently, various approaches are commercially available, but their high cost, benchtop instrumentation, and complex procedures hinder their accessibility in point-of-care facilities. Therefore, there is a need for the development of alternative detection methods based on novel biomarkers for early diagnosis. This thesis is focused on different biomarkers: microRNAs (miRNAs), messenger RNA (mRNA), and exosomes. Specific detection methods were developed for each biomarker, utilizing liquid biopsies and magnetic particles. These allow minimally invasive procedures for sample collection and simplify the protocol, by reducing the complexity of the equipment. Moreover, the analytical performance is also improved by preconcentrating the analyte and minimizing the matrix effect. The first approach focuses on miRNAs as biomarkers for cancer detection. A competitive magneto enzyme-linked miRNA assay was developed to detect miRNA21 and miRNA27a within exosomes, known to be upregulated in breast cancer. The second approach explores interferon gamma mRNA for evaluating cellular immune response, particularly relevant during the SARS-CoV-2 pandemic. A shortened assay time was achieved by measuring mRNA levels instead of protein. This method, tested with SARS-CoV-2 infection, simplifies evaluation, and could aid in prognosis. The third approach investigates neuro-derived exosomes for early Alzheimer's disease diagnosis. A magneto-actuated immunoassay targeting membrane proteins was developed, utilizing neuron-specific biomarkers and beta-secretase detection. All the strategies studied in this thesis brings diagnostics closer to primary healthcare facilities and resource-constrained settings. To summarize, this thesis aims at contributing to the development of in vitro platform for the quantification of all types of biomarkers, which can be easily switched to emerging challenges. This feature could be particularly significant with the advent of another pandemic, wherein the rapid development of new diagnostic strategies could be imperative.

[es] El creciente interés por nuevas pruebas in vitro se justifica por la necesidad de nuevos diagnósticos rápidos específicos y sensibles. Esta demanda se ha vuelto particularmente importante en respuesta al aumento de la prevalencia de enfermedades emergentes. Por lo tanto, el objetivo de esta tesis es explorar el uso de diferentes biomarcadores para el diseño de pruebas in vitro en aplicaciones para la atención médica, incluyendo enfermedades tanto infecciosas como no infecciosas. Actualmente, existen diversas estrategias comerciales para su detección, pero su alto precio, instrumentación especializada y procedimientos complejos dificultan su accesibilidad en centros de atención primaria. Por lo tanto, surge la necesidad de desarrollar métodos alternativos de detección basados en biomarcadores novedosos para el diagnóstico temprano. Esta tesis se centra en explorar diferentes biomarcadores: los microRNAs (miRNAs), el RNA mensajero (mRNA) y los exosomas. Se han desarrollado métodos de detección específicos para cada biomarcador, utilizando biopsias líquidas y partículas magnéticas, que han permitido procedimientos mínimamente invasivos para la recolección de muestras y han simplificdo el protocolo al reducir la complejidad de los equipos usados. Además, el rendimiento analítico también se mejora al preconcentrar el analito y minimizar el efecto de la matriz. La primera aproximación se centra en los miRNAs como biomarcadores para la detección de cáncer. Se ha desarrollado un ensayo competitivo de miRNA magneto enzimático para detectar los miRNA21 y miRNA27a dentro de los exosomas, conocidos por tener un incremento en su expresión en el cáncer de mama. La segunda aproximación explora el RNA mensajero del interferón gamma para evaluar la respuesta inmune celular, especialmente relevante durante la pandemia de SARS-CoV-2. En este ensayo, se logró reducir el tiempo de incubación al medir los niveles de mRNA en lugar de las proteínas secretadas. Este método, probado con la infección por SARS-CoV-2, simplifica la evaluación y podría ayudar en el pronóstico. La tercera aproximación investiga los exosomas derivados de neuronas para el diagnóstico temprano de la enfermedad de Alzheimer. Para ello se ha desarrollado un inmunoensayo magnético para proteínas de membrana, utilizando biomarcadores específicos de neuronas y la detección de la proteína beta-secretasa. Todas las estrategias estudiadas en esta tesis acercan los diagnósticos a los centros de atención primaria y entornos con recursos limitados. En resumen, la tesis tiene como objetivo contribuir al desarrollo de plataformas in vitro para la cuantificación de todo tipo de biomarcadores, que pueden adaptarse fácilmente a desafíos emergentes. Esta característica podría ser particularmente significativa con la llegada de otra pandemia, donde el rápido desarrollo de nuevas estrategias de diagnóstico podría ser necesario.