A biocomposite of collagen nanofibers and nanohydroxyapatite for bone regeneration

This work aims to design a synthetic construct that mimics the natural bone extracellular matrix through innovative approaches based on simultaneous type I collagen electrospinning and nanophased hydroxyapatite (nanoHA) electrospraying using non-denaturating conditions and non-toxic reagents. The morphological results, assessed using scanning electron microscopy and atomic force microscopy (AFM), showed a mesh of collagen nanofibers embedded with crystals of HA with fiber diameters within the nanometer range (30 nm), thus significantly lower than those reported in the literature, over 200 nm. The mechanical properties, assessed by nanoindentation using AFM, exhibited elastic moduli between 0.3 and 2 GPa. Fourier transformed infrared spectrometry confirmed the collagenous integrity as well as the presence of nanoHA in the composite. The network architecture allows cell access to both collagen nanofibers and HA crystals as in the natural bone environment. The inclusion of nanoHA agglomerates by electrospraying in type I collagen nanofibers improved the adhesion and metabolic activity of MC3T3-E1 osteoblasts. This new nanostructured collagen–nanoHA composite holds great potential for healing bone defects or as a functional membrane for guided bone tissue regeneration and in treating bone diseases.

Histamine induces ATP release from human subcutaneous fibroblasts via pannexin-1 hemichannels leading to Ca2+ mobilization and cell proliferation

Changes in the regulation of connective tissue ATP-mediated mechano-transduction and remodeling may be an important link to the pathogenesis of chronic pain. It has been demonstrated that mast cell-derived histamine plays an important role in painful fibrotic diseases. Here we analyzed the involvement of ATP in the response of human subcutaneous fibroblasts to histamine. Acute histamine application caused a rise in intracellular Ca2+ ([Ca2+]i) and ATP release from human subcutaneous fibroblasts via H1 receptor activation. Histamine-induced [Ca2+]i rise was partially attenuated by apyrase, an enzyme that inactivates extracellular ATP, and by blocking P2 purinoceptors with pyridoxal phosphate-6-azo(benzene-2,4-disulfonic acid) tetrasodium salt and reactive blue 2. [Ca2+]i accumulation caused by histamine was also reduced upon blocking pannexin-1 hemichannels with 10Panx, probenecid, or carbenoxolone but not when connexin hemichannels were inhibited with mefloquine or 2-octanol. Brefeldin A, an inhibitor of vesicular exocytosis, also did not block histamine-induced [Ca2+]i mobilization. Prolonged exposure of human subcutaneous fibroblast cultures to histamine favored cell growth and type I collagen synthesis via the activation of H1 receptor. This effect was mimicked by ATP and its metabolite, ADP, whereas the selective P2Y1 receptor antagonist, MRS2179, partially attenuated histamine-induced cell growth and type I collagen production. Expression of pannexin-1 and ADPsensitive P2Y1 receptor on human subcutaneous fibroblasts was confirmed by immunofluorescence confocal microscopy and Western blot analysis. In conclusion, histamine induces ATP release from human subcutaneous fibroblasts, via pannexin-1 hemichannels, leading to [Ca2+]i mobilization and cell growth through the cooperation of H1 and P2 (probably P2Y1) receptors.

Preparação de adsorventes mesoporosos para a adsorção de poluentes em águas

Mestrado Engenharia Química. Ramo Tecnologias de Protecção Ambiental

Proposta metodológica para avaliação preliminar de jazigos de shale gas

O potencial de um reservatório de shale gas e influenciado por um grande número de fatores, tais como a sua mineralogia e textura, o seu tipo e maturação de querogénio, a saturação de fluidos, os mecanismos de armazenamento de gás, a profundidade do reservatório e a temperatura e pressão de poros. Nesse sentido, o principal objetivo desta tese foi estabelecer uma metodologia de avaliação preliminar de potenciais jazigos de shale gas (estudo de afloramentos com base numa litoestratigrafia de alta resolução), que foi posteriormente aplicada na Formação de Vale das Fontes (Bacia Lusitânica, Portugal). Esta tese tem a particularidade de contribuir, não só para o aprofundamento da informação a nível geoquímico do local, mas também na abordagem inovadora que permitiu a caracterização petrofísica da Formação de Vale das Fontes. Para a aplicação da metodologia estabelecida, foi necessária a realização dos seguintes ensaios laboratoriais: Rock-Eval 6, picnometria de gás hélio, ensaio de resistência a compressão simples, Darcypress e a difracção de raios-X, aplicando o método de Rietveld. Os resultados obtidos na análise petrofísica mostram uma formação rochosa de baixa porosidade que segundo a classificação ISRM, e classificada como ”Resistente”, para alem de revelar comportamento dúctil e elevado índice de fragilidade. A permeabilidade média obtida situa a Formação no intervalo correspondente as permeabilidades atribuídas aos jazigos de tigh gas, indicando a necessidade de fracturação hidráulica, no caso de uma eventual exploração de hidrocarbonetos, enquanto a difracção de raios-X destaca a calcite, o quartzo e os filossilicatos como os minerais mais presentes na Formação. Do ponto de vista geoquímico, os resultados obtidos mostram que apesar do considerável teor médio de carbono orgânico total, a natureza da matéria orgânica analisada e maioritariamente imatura, composta, principalmente, por querogénio do tipo IV, o que indica a incapacidade de a formação gerar hidrocarbonetos em quantidades economicamente exploráveis.