Development of biomimetic microengineered hydrogel fibers for tendon regeneration

Musculoskeletal diseases are one of the leading causes of disability worldwide. Tendon injuries are responsible for substantial morbidity, pain and disability. Tissue engineering strategies aim at translating tendon structure into biomimetic materials. The main goal of the present study is to develop microengineered hydrogel fibers through the combination of microfabrication and chemical interactions between oppositely charged polyelectrolytes. For this, methacrylated hyaluronic acid (MeHA) and chondroitin sulfate (MeCS) were combined with chitosan (CHT). Hydrogel fibers were obtained by injecting polymer solutions (either MeHA or MeHA/MeCS and CHT) in separate microchannels that join at a y-junction, with the materials interacting upon contact at the interface. To evaluate cell behavior, human tendon derived cells (hTDCs) were isolated from tendon surplus samples during orthopedic surgeries and seeded on top of the fibers. hTDCs adhered to the surface of the fibers, remaining viable, and were found to be expressing CD44, the receptor for hyaluronic acid. The synthesis of hydrogel fibers crosslinkable through both physical and chemical mechanisms combined with microfabrication technology allows the development of biomimetic structures with parallel fibers being formed towards the replication of tendon tissue architecture.

Organic-inorganic nanostructured multilayers for calcium phosphate biomineralization

The weak fixation of biomaterials within the bone structure is one of the major reasons of implants failures. Calcium phosphate (CaP) coatings are used in bone tissue engineering to improve implant osseointegration by enhancing cellular adhesion, proliferation and differentiation, leading to a tight and stable junction between implant and host bone. It has also been observed that materials compatible with bone tissue either have a CaP coating or develop such a calcified surface upon implantation. Thus, the development of bioactive coatings becomes essential for further improvement of integration with the surrounding tissue. However, most of current applied CaP coatings methods (e.g. physical vapor deposition), cannot be applied to complex shapes and porous implants, provide poor structural control over the coating and prevent incorporation of bioactive organic compounds (e.g. antibiotics, growth factors) because of the used harsh processing conditions. Layer-by-layer (LbL) is a versatile technology that permits the building-up of multilayered polyelectrolyte films in mild conditions based on the alternate adsorption of cationic and anionic elements that can integrate bioactive compounds. As it is recognized in natureâ s biomineralization process the presence of an organic template to induce mineral deposition, this work investigate a ion based biomimetic method where all the process is based on LbL methodology made of weak natural-origin polyelectrolytes. A nanostructured multilayer component, with 5 or 10 bilayers, was produced initially using chitosan and chondroitin sulphate polyelectrolyte biopolymers, which possess similarities with the extracellular matrix and good biocompatibility. The multilayers are then rinsed with a sequential passing of solutions containing Ca2+ and PO43- ions. The formation of CaP over the polyelectrolyte multilayers was confirmed by QCM-D, SEM and EDX. The outcomes show that 10 polyelectrolyte bilayer condition behaved as a  better site for initiating the formation of CaP as the precipitation occur at earlier stages than in 5 polyelectrolyte bilayers one. This denotes that higher number of bilayers could hold the CaP crystals more efficiently. This work achieved uniform coatings that can be applied to any surface with access to the liquid media in a low-temperature method, which potentiates the manufacture of effective bioactive biomaterials with great potential in orthopedic applications.

Secure multiParty computation protocols

Dissertação de Mestrado em Engenharia Informática

Bacterial cellulose as a novel substrate for retinal pigment epithelium cells transplantation in age-related macular degeneration

Tese de Doutoramento em Engenharia Química e Biológica.

O tráfico de seres humanos na formação da polícia em Angola: o direito europeu como referência comparativa

Relatório de atividade profissional de mestrado em Direito da União Europeia

Desenvolvimento e caracterização de díodos orgânicos emissores de luz

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Eletrónica Industrial e Computadores

Low f-number microlenses for integration on optical microsystems

This paper presents microlenses (MLs) with low f-number made of AZ4562 photoresist for integration on optical microsystems. The fabrication process was based on the thermal reflow and rehydration. Large series of MLs were fabricated with a width of 35 μm, a thickness of 5 μm, and spaced apart by 3 μm. The MLs were fabricated directly on the surface of a die with type n+/p-substrate junction photodiode fabricated in a standard CMOS process. The measured focal length was 49 μm with a tolerance of ±2 μm (maximum error of ±4%), resulting in a numerical aperture of 33.6 × 10-2 (±1.3 × 10-2). The measurements also revealed an f-number of 1.4.

Design of mechatronic system for handling bedridden people

Dissertação de mestrado em Engenharia Mecatrónica

Three-dimensional technology facilitates surgical performance of novice laparoscopy surgeons: a quantitative assessment on a porcine kidney model

Objective To determine whether the use of 3-dimensional (3D) imaging translates into a better surgical performance of naïve urologic laparoscopic surgeons during pyeloplasty (PY) and partial nephrectomy (PN) procedures. Materials and Methods Eighteen surgeons without any previous laparoscopic experience were randomly assigned to perform PY and PN in a porcine model using initially 2-dimensional (2D) and 3D laparoscopy. A surgical performance score was rated by an "expert" tutor through a modified 5-item global rating scale contemplating operative field view, bimanual dexterity, efficiency, tissue handling, and autonomy. Overall surgical time, complications, subjective perception of participating surgeons, and inconveniences related to the 3D vision were recorded. Results No difference in terms if operative time was found between 2D or 3D laparoscopy for both the PY (P =.51) and the PN (P =.28) procedures. A better rate in terms of surgical performance score was noted by the tutors when the study participants were using 3D vs 2D, for both PY (3.6 [0.8] vs 3.0 [0.4]; P =.034) and PN (3.6 [0.51] vs 3.15 [0.63]; P =.001). No complications occurred in any of the procedures. Most (77.2%) of the participating na??ve laparoscopic surgeons had the perception that 3D laparoscopy was overall easier than 2D. Headache (18.1%), nausea (18.1%), and visual disturbance (18.1%) were the most common issues reported by the surgeons during 3D procedures. Conclusion Despite the absence of translation in a shorter operative time, the use of 3D technology seems to facilitate the surgical performance of naive surgeons during laparoscopic kidney procedures on a porcine model.

Avaliação da eficiência de diferentes carvões ativados comerciais na remoção de Ocratoxina A de vinho

A presença de micotoxinas em alimentos é uma preocupação ao nível da segurança alimentar. Contudo, os vinhos não são exceção podendo também estar contaminados com micotoxinas, especialmente ocratoxina A (OTA) [1]. Como estas substâncias tóxicas não podem ser completamente removidas da cadeia alimentar, muitos países definiram limites legais nos alimentos, com o intuito de aumentar a segurança alimentar. Assim, o limite máximo aceitável de OTA em vinhos é de 2,0 µg/kg de acordo com o regulamento da Comissão nº 1881/2006 [2]. A fim de reduzir os níveis de OTA para valores mais seguros, vários produtos enológicos foram estudados. Foi objetivo deste estudo avaliar a eficácia de produtos compostos por carvão ativado na redução de OTA presente em vinhos, bem como o seu impacto nas características finais do vinho. Foram testados oito carvões ativados diferentes, sendo um deles um produto composto por uma formulação comercial de gelatina, bentonite e carvão ativado, na dose máxima recomendada pelo fabricante. Os ensaios foram realizados em vinhos artificialmente suplementadas com OTA numa concentração final de 10 µg/L. Os resultados mostraram que a mistura comercial composta por gelatina, bentonite e carvão ativado reduziu 73% da concentração inicial de OTA em vinho branco. Contudo, verificou-se que todos os carvões ativados, exceto um, reduziu a concentração inicial de OTA em 100%. Estes resultados podem fornecer informações valiosas para os produtores de vinho, permitindo-lhes escolher o carvão ativado mais adequado para a remoção de OTA, aumentando a segurança e qualidade do produto final.

Biodegradação de Ochratoxin A por Pediococcus parvulus

Algumas bactérias do ácido láctico (BAL) são capazes de destoxificar micotoxinas através de processos de adsorção às suas paredes celulares ou através de processos de biotransformação em compostos menos tóxicos. Uma das micotoxinas mais importantes encontradas em produtos agrícolas é a ocratoxina A (OTA). A OTA é conhecida principalmente pela sua nefro e carcinogenicidade, estando classificada no Grupo 2B pelo IARC. O presente trabalho descreve a destoxificação de OTA por estirpes de Pediococcus parvulus que foram isoladas de vinhos do Douro. As estirpes foram identificadas e caracterizadas utilizando uma abordagem polifásica que utilizou métodos feno e genotípicos. Para identificar e caracterizar a sua capacidade para destoxificar a OTA, as estirpes foram cultivadas em meio MRS suplementado com esta micotoxina (1 µg/mL). A concentração de OTA, a temperatura de incubação e a concentração de inóculo foram os parâmetros cujo efeito na destoxificação foi avaliado. Verificou-se que a OTA foi degradada em OT pelas estirpes de P. parvulus em todas as condições testadas e que a estirpe tipo desta espécie não apresentou essa capacidade. Ademais, a OT foi confirmada por LC-MS/MS. A conversão de OTA em OT indica que a ligação amida presente na micotoxina foi hidrolisada por uma peptidase. Verificou-se também que a taxa de biodegradação da OTA depende do tamanho do inóculo e da temperatura de incubação. Às condições ótimas (10 9 CFU/mL e 30 ºC), 50% e 90% da OTA foi degradado em 6 e 19 h, respetivamente. Por outro lado, observou-se que as células mortas de P. parvulus adsorveram apenas 1,3% da OTA, o que exclui este mecanismo na eliminação da micotoxina pelas bactérias. A biodegradação de OTA por P. parvulus UTAD 473 foi também avaliada e observada em mostos de uvas. Experiências de vinificação foram também realizadas. Uma vez que algumas estirpes de P. parvulus têm propriedades probióticas relevantes, as estirpes isoladas de vinhos do Douro podem ser de particular interesse para aplicações em alimentos e rações de forma a neutralizar os efeitos tóxicos da OTA.

Novas bio-estratégias para a destoxificação de ocratoxina A utilizando bactérias do ácido láctico

A ocorrência de bolores micotoxigénicos pertencentes aos géneros Aspergillus, Penicillium e Fusarium em alimentos para consumo Humano e animal, tem um impacto importante sobre a saúde pública e constitui também um importante problema económico. Isto é devido à síntese por este tipo de fungos filamentosos de metabolitos altamente tóxicos conhecidos como micotoxinas. A maioria das micotoxinas são substâncias cancerígenas, mutagénicas, neurotóxicas e imunossupressoras, sendo a ocratoxina A (OTA) uma das mais importantes. A OTA é uma micotoxina, tóxica para os animais e Humanos principalmente devido às suas propriedades nefrotóxicas. Alguns grupos de bactérias gram positivas nomeadamente as bactérias do ácido láctico (BAL) são capazes de controlar o crescimento de fungos, melhorando e aumentando a vida útil de muitos produtos fermentados e, assim, reduzir os riscos para a saúde provocados pela exposição às micotoxinas. Algumas BAL são, também, capazes de destoxificar certas micotoxinas. Em trabalhos anteriores do nosso grupo foi observada a biodegradação da OTA por estirpes de Pediococcus parvulus isoladas de vinhos do Douro. Assim, com este trabalho, pretendeu-se compreender com maior detalhe o processo de biodegradação da OTA pelas referidas estirpes e identificar quais as enzimas que estão associadas à sua biodegradação. Para atingir este objetivo utilizaram-se algumas ferramentas ioinformáticas (BLAST, CLUSTALX2, CLC Sequence Viewer 7, Finch TV), desenharam-se primers específicos e realizaram-se PCR específicos para os genes envolvidos. Através da utilização de ferramentas de bioinformática, foi possível identificar várias proteínas que pertencem à família das carboxipeptidases e que podem eventualmente participar no processo da degradação da OTA, tais como D-Ala-D-Ala carboxipeptidase serínica e carboxipeptidase membranar. Estas BAL podem desempenhar um papel importante na destoxificação da OTA, sendo as carboxipeptidases uma das enzimas envolvidas na sua biodegradação.

SOFHIA: a CAD environment to design digital control systems

"Series Title: IFIP - The International Federation for Information Processing, ISSN 1868-4238"

Redes de Petri e VHDL na prototipagem rápida de sistemas digitais

O objectivo principal deste artigo é exemplificar a utilização de uma metodologia de especificação de sistemas digitais, baseada em Redes de Petri orientadas por objectos, para obter de uma forma rápida e simplificada um protótipo em VHDL do sistema pretendido. É considerado como exemplo um sistema digital, para o qual se efectua a especificação no modelo RdP-shobi e a partir da qual se pode gerar automaticamente código VHDL. Este exemplo permite demonstrar acerca da capacidade desta metodologia no projecto de sistemas digitais, suportado por princípios de orientação por objectos e por uma ferramenta de EDA concebida para o efeito.

An evolutionary approach to the use of Petri net based models: from parallel controllers to HW/SW co-design

"A workshop within the 19th International Conference on Applications and Theory of Petri Nets - ICATPN’1998"