Digital microfluidic devices: the role of the dielectric layer

Digital microfluidics (DMF) is a field which has emerged in the last decade as a re-liable and versatile tool for sensing applications based on liquid reactions. DMF allows the discrete displacement of droplets, over an array of electrodes, by the application of voltage, and also the dispensing from a reservoir, mixing, merging and splitting fluidic operations. The main drawback of these devices is due to the need of high driving volt-ages for droplet operations. In this work, alternative dielectric layers combinations were studied aiming the reduction of these driving voltages. DMF chips were designed, pro-duced and optimized according to the theory of electrowetting-on-dielectric, adopting different combinations of parylene-C and tantalum pentoxide (Ta2O5) as dielectric ma-terials, and Teflon as hydrophobic layer. With both devices’ configurations, i.e., Parylene as single dielectric, and multilayer chips combining Parylene and Ta2O5, it was possible to perform all the fluidic opera-tions in the microliter down to hundreds of nanoliters range. Multilayer chips presented significant reduction on driving voltages for droplet op-erations in silicone oil filler medium: from 70 V (parylene only) down to 30 V (parylene/Ta2O5) for dispensing; and from 50 V (parylene only) down to 15 V (parylene/Ta2O5) for movement. Peroxidase colorimetric reactions were successfully performed as proof-of-concept, using multilayer configuration devices.

Determinação da protoporfirina-zinco por hematofluorímetro portátil : investigação sobre validade dos dados

RESUMO - A determinação da protoporfirina-zinco (PPZ) por meio de um hematofluorímetro portátil vem sendo descrita como apreciável contributo no contexto da vigilância de saúde de trabalhadores expostos a chumbo. Num estudo abrangendo 178 indivíduos (cerca de 60% dos quais referenciados como profissionalmente expostos àquele metal) foi testado o método e a técnica propostos e estudada a validade dos resultados assim obtidos. Concluiu-se que a determinação da PPZ em sangue colhido por punção capilar, por meio de hematofluorímetro portátil, oferece resultados fiáveis, permitindo, deste modo, o recurso a esta técnica de fácil execução e baixo custo.

Development of paper transistor with memory effect

This work will discuss the use of different paper membranes as both the substrate and dielectric for field-effect memory transistors. Three different nanofibrillated cellulose membranes (NFC) were used as the dielectric layer of the memory transistors (NFC), one with no additives, one with an added polymer PAE and one with added HCl. Gallium indium zinc oxide (GIZO) was used as the device’s semiconductor and gallium aluminium zinc oxide (GAZO) was used as the gate electrode. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) was used to access the water content of the paper membranes before and after vacuum. It was found that the devices recovered their water too quickly for a difference to be noticeable in FTIR. The transistor’s electrical performance tests yielded a maximum ION/IOFF ratio of around 3,52x105 and a maximum subthreshold swing of 0,804 V/decade. The retention time of the dielectric charge that grants the transistor its memory capabilities was accessed by the measurement of the drain current periodically during 144 days. During this period the mean drain current did not lower, leaving the retention time of the device indeterminate. These results were compared with similar devices revealing these devices to be at the top tier of the state-of-the-art.

A segurança dos consumidores

The present report, about consumer’s safety, shows the development of the knowledge on this particular subject and the actions carried out by entities that fight for the protection of consumer’s rights. The internship was based on the knowledge acquirement on the theoretical and practical aspects of the fight lead by the Direção Geral do Consumidor, together with other entities, towards the elimination or solely the reduction of risks caused by some products and services made available for the consumers or put on the market. During the internship, I counted with the support of my supervisor in the DGC, Dr. Ana Catarina Fonseca and, for the writing of the report, I had the help of my thesis advisor, Dr. Jorge Morais Carvalho, whenever I needed constructive criticism. My participation on the creation of the informative brochures about consumer’s safety, and the study of the legislation used by the DGC on the daily work, enabled me, effectively, to consolidate my guiding principles as a future professional on the matters of the creation of entities, private and public, which aim to ensure the protection of consumers’s rights, informing them of the possible risks or solving the already existing problems, removing dangerous products and services from the market.The report clarifies the action of the DGC on the protection of consumer’s safety, and enables some knowledge on the relations between the entities that work for the protection of the consumers and the market operators and on their work on identifying dangerous products and warning the consumers about it. The final part of this report contains information that allows us to form an idea of the importance that consumer safety has had in Cape Verde, compared with the laws of Portugal on the matter.

Nanomateriais manufaturados : avaliação de segurança através da caracterização dos seus efeitos genéticos

RESUMO - Os nanomateriais manufaturados (NMs), isto é, fabricados deliberadamente para fins específicos, apresentam propriedades físico-químicas únicas como a dimensão, área superficial ou funcionalização, que lhes conferem caraterísticas mecânicas, óticas, elétricas e magnéticas muito vantajosas para aplicações industriais e biomédicas. Efetivamente, a tecnologia baseada nos NMs, ou nanotecnologia, foi identificada como uma key enabling technology, impulsionadora do crescimento económico dos países industrializados, devido ao seu potencial para melhorar a qualidade e desempenho de muitos tipos de produtos e de processos. Contudo, a expansão da utilização de NMs contrasta com a insuficiente avaliação de risco para a saúde humana e para o ambiente, sendo considerados como um risco emergente para a saúde pública. As incertezas sobre a segurança dos NMs para a saúde pública advêm sobretudo de estudos epidemiológicos em humanos expostos a nanomateriais produzidos como consequência dos processos e atividades humanas e da poluição. Uma das principais preocupações relativamente aos efeitos adversos dos NMs na saúde humana é o seu potencial efeito carcinogénico, que é sugerido por alguns estudos experimentais, como no caso dos nanomateriais de dióxido de titânio ou dos nanotubos de carbono. Para avaliar em curto termo as propriedades carcinogénicas de um composto, utilizam-se frequentemente ensaios de genotoxicidade em linhas celulares de mamífero ou ensaios em modelos animais, em que se analisa uma variedade de lesões genéticas potencialmente relacionados com o processo de carcinogénese. No entanto, a investigação sobre as propriedades genotóxicas dos NMs não foi, até hoje, conclusiva. O presente estudo tem por objectivo principal caracterizar os efeitos genotóxicos associados à exposição a nanomateriais manufaturados, de forma a contribuir para a avaliação da sua segurança. Constituíram objectivos específicos deste estudo: i) avaliar a genotoxicidade dos NMs em três tipos de células humanas expostas in vitro: linfócitos humanos primários, linha celular de epitélio brônquico humano (BEAS-2B) e linha celular de adenocarcinoma epitelial de pulmão humano (A549); ii) avaliar a sua genotoxicidade num modelo de ratinho transgénico; iii) investigar alguns mecanismos de acção que poderão contribuir para a genotoxicidade dos nanomateriais, como a contribuição de lesões oxidativas para a genotoxicidade induzida pelos NMs in vitro, e a investigação da sua bioacumulação e localização celular in vivo. Foram analisados os efeitos genotóxicos associados à exposição a duas classes de NMs, dióxido de titânio e nanotubos de carbono de parede múltipla, bem como a um NM de óxido de zinco, candidato a ser utlilizado como controlo positivo de dimensão nanométrica. Os xx NMs utilizados foram previamente caracterizados com detalhe relativamente às suas características físico-químicas e também relativamente à sua dispersão em meio aquoso e no meio de cultura. A metodologia incluiu ensaios de citotoxicidade e de genotoxicidade in vitro, designadamente, ensaios de quebras no DNA (ensaio do cometa) e nos cromossomas (ensaio do micronúcleo) em células humanas expostas a várias concentrações de NMs, por comparação com células não expostas. Também foram realizados ensaios in vivo de quebras no DNA, quebras cromossómicas e ainda um ensaio de mutações em vários órgãos de grupos de ratinhos transgénicos LacZ, expostos por via intravenosa a duas doses de dióxido de titânio. Foi investigada a existência de uma relação dose-resposta após exposição das células humanas ou dos animais a NMs. A contribuição de lesões oxidativas para a genotoxicidade após exposição das células aos NMs in vitro foi explorada através do ensaio do cometa modificado com enzima. Realizaram-se estudos histológicos e citológicos para deteção e localização celular dos NMs nos órgãos-alvo dos ratinhos expostos in vivo. Os resultados demonstraram efeitos genotóxicos em alguns dos NMs analisados em células humanas. No entanto, os efeitos genotóxicos, quando positivos, foram em níveis reduzidos, ainda que superiores aos valores dos controlos, e a sua reprodutibilidade era dependente do sistema experimental utilizado. Para outros NMs, a evidência de genotoxicidade revelou-se equívoca, conduzindo à necessidade de esclarecimento através de ensaios in vivo. Para esse fim, recorreu-se a uma análise integrada de múltiplos parâmetros num modelo animal, o ratinho transgénico baseado em plasmídeo contendo o gene LacZ exposto a um NM de dióxido de titânio, NM-102. Embora tenha sido demonstrada a exposição e a acumulação do NM no fígado, não se observaram efeitos genotóxicos nem no fígado, nem no baço nem no sangue dos ratinhos expostos a esse NM. Neste estudo concluiu-se que algumas formas de dióxido de titânio e nanotubos de carbono de parede múltipla produzem efeitos genotóxicos em células humanas, contribuindo para o conjunto de evidências sobre o efeito genotóxico desses NMs. As diferenças observadas relativamente à genotoxicidade entre NMs do mesmo tipo, mas distintos em algumas das suas características físico-quimicas, aparentemente não são negligenciáveis, pelo que os resultados obtidos para um NM não devem ser generalizados ao grupo correspondente. Para além disso, a genotoxicidade equívoca verificada para o NM-102 em células humanas expostas in vitro, não foi confirmada no modelo in vivo, pelo que o valor preditivo da utilização dos ensaios in vitro para a identificação de NMs com efeitos genotóxicos (e portanto potencialmente carcinogénicos) ainda tem de ser esclarecido antes de ser possível extrapolar as conclusões para a saúde humana. Por sua vez, como a informação aqui produzida pelas metodologias in vitro e in vivo não reflete os efeitos de exposição continua ou prolongada, que poderá conduzir a efeitos genotóxicos distintos, esta xxi deverá ser complementada com outras linhas de evidência relativamente à segurança dos NMs. Perante a incerteza dos níveis de exposição real do organismo humano e do ambiente, a segurança da utilização dos NMs não pode ser garantida a longo prazo e, tendo em conta a elevada produção e utilização destes NMs, são prementes futuros estudos de monitorização ambiental e humana.