Synthesis of molecular biomimetics

Biomimetics has paved the way toward new materials and technologies inspired in Nature. Biomolecules and their supramolecular organization have today a leading role in biomimetics, benefiting from the recent advances in nanotechnology. The production of biomimetic materials may be however a difficult task, because Nature does it very well. The use of several building blocks assembled in bottom-up arrangement is without doubt at the core of this process. Such building blocks include different molecules or molecular arrangements, of synthetic or natural origin, such as amino acids, lipids, carbohydrates, nucleic acids, carbon allotropes, dendrimers, or organosilanes, among others. The most common approaches to produce synthetic biomimetic materials are reported herein, with special emphasis to building blocks and their supramolecular arrangement.

Myoglobin-biomimetic electroactive materials made by surface molecular imprinting on silica beads and their use as ionophores in polymeric membranes for potentiometric transduction

Myoglobin (Mb) is among the cardiac biomarkers playing a major role in urgent diagnosis of cardiovascular diseases. Its monitoring in point-of-care is therefore fundamental. Pursuing this goal, a novel biomimetic ionophore for the potentiometric transduction of Mb is presented. It was synthesized by surface molecular imprinting (SMI) with the purpose of developing highly efficient sensor layers for near-stereochemical recognition of Mb. The template (Mb) was imprinted on a silane surface that was covalently attached to silica beads by means of self-assembled monolayers. First the silica was modified with an external layer of aldehyde groups. Then, Mb was attached by reaction with its amine groups (on the external surface) and subsequent formation of imine bonds. The vacant places surrounding Mb were filled by polymerization of the silane monomers 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) and propyltrimethoxysilane (PTMS). Finally, the template was removed by imine cleavage after treatment with oxalic acid. The results materials were finely dispersed in plasticized PVC selective membranes and used as ionophores in potentiometric transduction. The best analytical features were found in HEPES buffer of pH 4. Under this condition, the limits of detection were of 1.3 × 10−6 mol/L for a linear response after 8.0 × 10−7 mol/L with an anionic slope of −65.9 mV/decade. The imprinting effect was tested by preparing non-imprinted (NI) particles and employing these materials as ionophores. The resulting membranes showed no ability to detect Mb. Good selectivity was observed towards creatinine, sacarose, fructose, galactose, sodium glutamate, and alanine. The analytical application was conducted successfully and showed accurate and precise results.

The potential of molecular imprinting as a biosensing devices for monitoring the CEA cancer biomarker

6th Graduate Student Symposium on Molecular Imprinting

Carnitine tailored Sensors on Surface Molecular Imprinting based on Graphene layers

III Jornadas de Electroquímica e Inovação (Electroquímica e Nanomateriais), na Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, Vila Real, 16 a 17 de Setembro de 2013

Host-Tailored Sensors for Carnitine Potentiometric Measurements based on Surface Molecular Imprinting

Graduate Student Symposium on Molecular Imprinting 2013, na Queen’s University, Belfast, United Kingdom, 15 a 17 de Agosto de 2013

Role of oxidative stress-induced systemic and cavernosal molecular alterations in the progression of diabetic erectile dysfunction

Background Erectile dysfunction (ED) is a prevalent complication of diabetes, and oxidative stress is an important feature of diabetic ED. Oxidative stress-induced damage plays a pivotal role in the development of tissue alterations. However, the deleterious effects of oxidative stress in the corpus cavernosum with the progression of diabetes remain unclear. The aim of this study was to evaluate systemic and penile oxidative stress status in the early and late stages of diabetes. Methods Male Wistar streptozotocin-diabetic rats (and age-matched controls) were examined 2 (early) and 8 weeks (late) after the induction of diabetes. Systemic oxidative stress was evaluated by urinary H2O2 and the ratio of circulating reduced/oxidized glutathione (GSH/GSSG). Penile oxidative status was assessed by H2O2 production and 3-nitrotyrosine (3-NT) formation. Cavernosal endothelial nitric oxide synthase (eNOS) was analyzed by quantitative immunohistochemistry. Dual immunofluorescence was also performed for 3-NT and α-smooth muscle actin (α-SMA) and eNOS–α-SMA. Results There was a significant increase in urinary H2O2 levels in both diabetic groups. The plasma GSH/GSSG ratio was significantly augmented in late diabetes. In cavernosal tissue, H2O2 production was significantly increased in late diabetes. Reactivity for 3-NT was located predominantly in cavernosal smooth muscle (SM) and was significantly reduced in late diabetes. Quantitative immunohistochemistry revealed a significant decrease in eNOS levels in cavernosal SM and endothelium in late diabetes. Conclusions The findings indicate that the noxious effects of oxidative stress are more prominent in late diabetes. Increased penile protein oxidative modifications and decreased eNOS expression may be responsible for structural and/or functional deregulation, contributing to the progression of diabetes-associated ED.

Efetividade da Terapia Manual Ortopédica num Caso de Lombalgia – Estudo de Caso

Introdução: A lombalgia crônica é uma patologia que pode afetar a sua qualidade de vida de todo o tipo de indivíduos e apresenta grandes custos socioeconómicos. Objetivo: Analisar a efetividade de um programa de fisioterapia num caso de lombalgia crônica, na dor, funcionalidade e qualidade de vida. Métodos: Estudo observacional descritivo tipo estudo de caso de um homem de 56 anos, com lombalgia crônica. Para a avaliação foram utilizados testes ortopédicos, goniometria, a escala visual analógica (EVA), índice de incapacidade Oswestry para a lombalgia, o questionário de estado de saúde SF-36v2 e a classificação internacional de funcionalidade, incapacidade e saúde. Foi efetuada 10 sessões, ao longo de 2 semanas recorrendo a terapia manual, exercícios de terapêuticos e educação. Resultados: Na escala visual analógica, o utente no final apresenta a dor lombar direita após 20 minutos se classifica como (2/10 na EVA) e a dor irradiada para o membro inferior direito na região posterior da perna e pé (0/10 na EVA). No índice de incapacidade Oswestry para a lombalgia, o utente obteve uma pontuação de 6% (incapacidade mínima), demostrando melhoria. No questionário de estado de saúde SF-36v2 o utente apresenta uma melhoria nas seguintes categorias: capacidade funcional (53%); limitação por aspetos físicos (54%); dor (51%); estado geral de saúde (48%); vitalidade (65%); aspetos sociais (57%); limitação por aspetos emocionais (56%) e saúde mental (57%). Os dados da classificação internacional de funcionalidade, incapacidade e saúde demonstraram melhoria do utente. Conclusão: Demonstrou-se que o processo de raciocínio clínico efetuado na intervenção, utilizando uma abordagem centrada no utente, baseada na evidência científica e na experiência clínica anterior, obteve os resultados positivos indo encontro aos objetivos iniciais e evidenciam que o programa de fisioterapia teve efeitos na dor, funcionalidade e qualidade de vida.

Efetividade da Terapia Manual Ortopédica num Caso de Cervicalgia – Estudo de caso

Introdução: Existem diversas causas e/ou estruturas responsáveis pela dor cervical, pelo que o sucesso do tratamento depende do diagnóstico diferencial e da escolha do tratamento mais adequado a cada situação. Objetivo: Descrever um plano de intervenção em fisioterapia num caso clínico de cervicalgia com base na terapia manual e exercícios terapêuticos. Métodos: Este estudo de caso refere-se a uma utente do sexo feminino, 47 anos, que foi encaminhada aos serviços de fisioterapia após um acidente de carro do qual fraturou C6 e C7, a clavícula e o úmero (1/3 proximal). A utente foi avaliada na primeira semana de tratamento e seis semanas após o início da intervenção. Como instrumentos de avaliação foram utilizadas a Escala Numérica da Dor (END) e o questionário Neck Disability Index. A utente apresenta um quadro clínico de cefaleia cervicogénica (6/10 END), dor cervical com mais incidência no lado esquerdo (6/10 END) e dor no ombro direito (4/10 END). A intervenção inclui técnicas de terapia manual, exercícios terapêuticos e instrução da paciente. O foco principal é determinar se o treino da musculatura flexora profunda da cervical com feedback visual, utilizando o Stabilizer®, tem influência positiva na diminuição da dor, das cefaleias e na estabilidade cervical. Resultados: Após as seis semanas de tratamento a paciente apresentou evidente melhoria, e diminuição dos sintomas. Conclusão: A cervicalgia está associada a alterações da estabilidade dos músculos cervicais e à falta de propriocetividade do pescoço e ombros. As evidências sugerem que esta disfunção deve-se principalmente à dor, que consequentemente vai agravando a condição do paciente. A abordagem terapêutica foi fundamentada pela anatomia, biomecânica e raciocínio clínico, à luz da evidência científica e fatores biopsicossociais. Tendo em conta o sucesso da intervenção, conclui-se que o plano de tratamento aplicado foi adequado para este caso clínico.

Efetividade da Terapia Manual na Síndrome de Conflito Subacromial

Introdução: A síndrome do conflito subacromial representa uma das causas mais comuns de dor no ombro. Neste tipo de conflito existe comprometimento do espaço subacromial, na maioria das vezes provocada pela compressão mecânica da coifa dos rotadores, especialmente da inserção do tendão do músculo supra-espinhoso, contra a superfície antero-inferior do acrómio. A etiologia desta condição tem sido debatida ao longo dos anos e muitos autores defendem que a sua causa é multi-fatorial. Estudos associam a terapia manual e os exercícios terapêuticos como forma de melhorar a eficiência do tratamento e o tempo de recuperação. Objectivo(s): descrever a intervenção da fisioterapia manual num paciente com diagnóstico de conflito subacromial. Métodos: estudo de caso de um paciente que desenvolveu um quadro doloroso no ombro direito no início de Janeiro de 2015 e em que a intervenção de fisioterapia teve início no princípio de Março de 2015. Foi utilizado como instrumentos de avaliação a escala numérica de dor, a escala DASH e a goniometria. Foi aplicado uma variedade de técnicas musculares, articulares e exercícios terapêuticos. O tratamento foi realizado em dias alternados e teve a duração total de nove sessões. Resultados: no final da primeira sessão o paciente referiu melhoria na dor e movimentos ativos. A regressão dos sintomas foi relativamente rápida até à completa remissão no fim da nona sessão. Conclusão: o processo de raciocínio clínico desenvolvido pelo fisioterapeuta durante de tratamento foi salientado. Após a recolha dos dados relativos à história e sua interpretação levantaram-se hipóteses o qual poderia estar na origem numa queixa do ombro com estas características. No exame objetivo foram realizados testes para permitir a obtenção do diagnóstico diferencial – conflito subacromial; elaborou-se então um plano de intervenção em colaboração com o paciente, nomeadamente com técnicas de terapia manual, que se mostrou eficaz, com excelentes resultados.