Apart from double-stranded DNA (dsDNA), a wide variety of alternative non-canonical DNA structures are well known, such as i-motifs, hairpins, triplexes or G-quadruplexes (G4). This latter sort of DNA is formed by stacks of two or more guanine tetrads, which are hold together through hydrogen bonds and electrostatic interactions. Within the human genome, G4 are mainly located in telomeres and promoter regions of several genes. Therefore, G4 may play an essential role in different biological processes, for instance transcription and expression of genetic information, as well as genomic stability. Consequently, G4 DNA has been identified as a potential target for antitumour therapy. In this context, several research groups have sought to design small molecules, known as G4 binders, with the aim to target G4 DNA in vivo. The typical molecular structure of potential G4 binders includes a π-delocalised core and positively charged side chains, enabling the establishment of π-π interactions with the Gtetrad, in addition to electrostatic interactions with the negatively charged phosphate backbone. The work presented deals with the design of novel polyamine-based compounds as G4 binders. The central core of the compounds and their side chains have been systematically modified, aiming to get insight into the influence of the molecular structure on the G4 affinity. Since the protonation state of the ligands modulates their interaction with DNA, their acid-base behaviour have been studied by potentiometric and spectroscopic techniques. In terms of G4 stabilisation, different G4 topologies have been assessed by fluorescence spectroscopy, Förster Resonance Energy Transfer (FRET) assays and circular dichroism. Some of the compounds have proved to be G4 selective fluorescent sensors, being able to distinguish between G4 DNA and dsDNA. Those compounds that have demonstrated to be potential G4 binders show a high positive charge at physiological pH, which may hamper their cell uptake and consequently their therapeutic effect. In order to overcome this limitation, they have been encapsulated inside liposome nanoparticles, which act as delivery vehicles. Furthermore, a specific liposome formulation including an aptamer has been designed in order to target the cell nucleus. The cytotoxicity of both compounds and liposomes nanoparticles has been studied in different tumour cell lines, proving the outstanding antitumour effect of the targeted nanoparticles. Finally, confocal fluorescence microscopy studies have confirmed the nuclear uptake of the targeted formulation.A banda de l’ADN de doble hèlix, existeix un ampli recull d’altres estructures no-canòniques com ara i-motifs, hairpins, triplexes i G-quàdruplexes (G4). Aquest últim tipus d’ADN està format per apilaments de dos o més tètrades de guanines, les quals es mantenen unides mitjançant enllaços d’hidrogen i interaccions electrostàtiques. Dins del genoma humà, els G4 es troben fonamentalment als telòmers i a les regions promotores de diversos oncogens. Conseqüentment, l’ADN G4 es considerat com una potencial diana per a teràpies antitumorals. En aquest context, nombrosos grups de recerca han dirigit els seus esforços cap al disseny de petites molècules, conegudes com lligands-G4, per tal de reconèixer estructures G4 in vivo. L’estructura molecular típica d’aquests compostos inclou un cor aromàtic central i cadenes laterals carregades positivament, per tal de possibilitar la formació de interaccions π-π amb la tètrada de guanines, així com interaccions electrostàtiques amb la cadena fosfatada de l’ADN. El treball presentat en aquesta tesi inclou el disseny de nous lligands poliamínics com a lligands-G4. El cor central dels compostos i les seues cadenes laterals han sigut sistemàticament modificats amb l’objectiu de estudiar la influència del disseny molecular en la selectivitat pel G4. Donat que el grau de protonació dels lligands modula la interacció amb ADN, el seu comportament àcid-base ha sigut estudiat per tècniques potenciomètriques i espectroscòpiques. Pel que fa a l’avaluació de l’estabilització de diferents topologies de G4, han sigut emprats diferents mètodes com ara assajos FRET, espectroscòpia de fluorescència i dicroisme circular. Alguns dels compostos estudiats han demostrat posseir potencial com a sensors fluorescents selectius de G4. Tanmateix, aquests presenten una càrrega positiva elevada a pH fisiològic que podria reduir la seua captació cel·lular. Per aquesta raó, els compostos han sigut encapsulats en nanopartícules de liposomes, les quals actuaran com a vehicle de transport cap a l’interior cel·lular. A més a més, s’ha dissenyat una formulació especifica de liposomes, que inclou un aptamer, per tal de dirigir-los cap al nucli cel·lular. La citotoxicitat, tant dels compostos, com dels liposomes, ha sigut estudiada en diferents línies cel·lulars, cosa que ha demostrat el potencial efecte antitumoral dels liposomes dirigits. Finalment, mitjançant microscòpia confocal s’ha pogut corroborar l’acumulació al nucli de la formulació de liposomes dirigida.