Heavy metal contamination in seafood and consumer exposure in the Gulf Cooperation Council

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Tecnologia e Segurança Alimentar

Barreiras e facilitadores à implementação de um modelo de gestão de cuidados em Saúde Mental

RESUMO: Enquadramento teórico - Os estudos epidemiológicos demonstram que apesar de todo o progresso científico, muitas pessoas continuam sem acesso aos Serviços de Saúde Mental (SSM) e que, em muitos casos, os cuidados não têm a qualidade suficiente. A experiência de vários países mostra que os processos de implementação de modelos de intervenção terapêutica, como é o da Gestão de Cuidados, são lentos e complexos, não dependendo somente do grau de efectividade ou da complexidade das práticas a implementar. O Modelo de Gestão de Cuidados (MGC), é definido como uma prática baseada na evidência, utilizada para ajudar os doentes nos seus processos de recuperação. As estratégias para implementar práticas baseadas na evidência são críticas para a melhoria dos serviços. Existem, apesar de toda a evidência, muitas barreiras à implementação. Ao constatarmos que as práticas validadas pela ciência estão longe de estar claramente disseminadas nos serviços de saúde mental, fundamentamos a necessidade de utilizar metodologia de implementação que, além da efectividade das práticas, permita uma efectividade da implementação. Para responder às necessidades de formação e no âmbito da implementação do Plano Nacional de Saúde Mental, foram formados, em Portugal, 170 profissionais de saúde mental provenientes de serviços públicos e do sector social, de todas as regiões de Portugal Continental. Considerando que estes profissionais adquiriram competências específicas no MGC, através de um programa de formação nacional idêntico para todos os serviços de saúde mental, investigámos o grau de implementação deste modelo, bem como os facilitadores e as barreiras à sua correcta implementação. Existem vários estudos internacionais sobre as barreiras e os facilitadores à implementação de práticas baseadas na evidência, embora a maior parte desses estudos seja baseado em entrevistas semi-estruturadas a profissionais. Por outro lado, não existem, em Portugal, estudos sobre as barreiras e os facilitadores à implementação de práticas de saúde mental. Objectivos 1. Estimar o grau da implementação do MGC nos serviços de saúde mental portugueses 2. Caracterizar as regiões onde a implementação do MGC tenha ocorrido em maior grau. 3. Identificar os factores facilitadores e as barreiras à implementação do MGC, entre as regiõesde saúde do país. 4. Explorar as relações entre a fidelidade da implementação, as barreiras e os facilitadores da implementação, a cultura organizacional e as características dos serviços de saúde mental. Metodologia Estudo observacional, transversal e descritivo, com características exploratórias. População: profissionais dos serviços de saúde mental públicos e do sector social que frequentaram o Programa Nacional de Formação em Saúde Mental Comunitária no curso “Cuidados Integrados e Recuperação”, da Coordenação Nacional para a Saúde Mental / Ministério da Saúde, entre Outubro de 2008 e Dezembro de 2009, (n=71). Avaliação Fidelidade de implementação do Modelo de Gestão de Cuidados - IMR-S (Illness Management and Recovery Scale); Qualidade das guidelines utilizadas na implementação do Modelo de Gestão de Cuidados - AGREE II-PT (Appraisal of Guidelines, for Research and Evaluation); Avaliação das Barreiras e Facilitadores à implementação do MGC - BaFAI (Barriers and Facilitators Assessment Instrument); Avaliação da Cultura Organizacional dos serviços de saúde mental - CVF-I (Competing Values Framework Instrument). Análise Estatística Para a descrição dos dados foram aplicados métodos de estatística descritiva. Para a comparação de subgrupos foram utilizados os testes de Mann Whitney e Kruskall-Wallis. Para a investigação de associações foram utilizados os métodos de correlação de Spearman e a Regressão Múltipla. O tratamento e análise dos dados foram realizados utilizando o programa estatístico IBM SPSS Statistics® para Mac/Apple® nas versões 19 e 20. Resultados Serviços: A articulação com os cuidados de saúde primários existe na maioria dos serviços (56.34%) e 77.46% dos serviços têm autonomia para definir os cuidados a prestar. A maioria dos serviços (63.38%) realiza duas ou mais reuniões clínicas por mês e a quase totalidade (95.77%) recebe estagiários e/ou internos. A área da investigação tem níveis considerados baixos, quando comparados com outros países da Europa, tanto para a globalidade das áreas de investigação (25.35%), como para as áreas psicossociais (22.54%). Considerando componentes fundamentais para a implementação de modelos de gestão de cuidados, os resultados nacionais indicam que 66.20% dos serviços fazem registos em processo clínico único. As percentagens de utilização de planos individuais de cuidados são globalmente baixas (46.48%). Por seu turno, a utilização de guidelines, nos serviços do país, tem uma percentagem média nacional de 57.75%. Profissionais: São, na sua maioria, do sexo feminino (69.01%), com idades entre os 25 e os 56 anos (média 38.9, ± 7.41). Pertencem, maioritariamente, aos grupos profissionais da enfermagem (23.94%) e da psicologia (49.30%). A formação dos profissionais é de nível superior em todos os grupos, com uma percentagem total de licenciados de 80.3%, tendo os restantes uma formação ao nível do mestrado. Apesar dos valores baixos (17%) de formação prévia em modelos de gestão de cuidados, 39% dos profissionais indicou utilizar algumas vertentes destes modelos na sua prática. Apesar de 97,18% dos profissionais ter participado em dois ou mais encontros científicos, num período de dois anos, apenas 38.03% apresentou alguma comunicação científica no mesmo intervalo. Guideline: Os resultados da avaliação da guideline do MGC indicaram percentagens mais altas, quanto à qualidade do seu desenvolvimento, nos Domínios 1 (Objectivo e finalidade, com 72.2%) e 4 (Clareza de Apresentação, 77.7%). O Domínio 5 (Aplicabilidade) foi pontuado no limite inferior do desenvolvimento com qualidade suficiente (54.1%), ao passo que a guideline obteve uma pontuação negativa nos Domínios 2 (Envolvimento das partes interessadas, com 41.6%) e 3 (Rigor do Desenvolvimento, com 28.1%). Adicionalmente não foi possível às avaliadoras cotar o Domínio 6 (Independência editorial), por ausência de referências neste contexto. A guideline teve uma avaliação global positiva (66%), com recomendação de aceitação com modificações. Cultura Organizacional: O perfil de liderança com maior frequência nos serviços de saúde mental portugueses foi o de Mentor (45.61%). As percentagens mais baixas pertenceram aos perfis Monitor e Inovador (3.51%). Na perspectiva da cultura organizacional dos serviços, apontuação mais alta foi a da Cultura das Relações Humanas (74.07%). A estratégia de liderança, com predomínio em todas as regiões, foi a estratégia de Flexibilidade (66.10%). Os resultados mostram que a única associação positivamente significativa com o grau da implementação do MGC é a do perfil Produtor, com um peso específico de 14.55% na prevalência dos perfis de liderança nos serviços de saúde mental portugueses. Barreiras: As barreiras à implementação da prática do MGC, identificadas pelos profissionais dos serviços de saúde mental, com percentagens mais altas nos totais do país, foram: o tempo (57.7%), o conhecimento sobre o modelo e a motivação (40.8%), a colaboração dos outros profissionais (33.7%), o número de contactos reduzidos com os doentes (35.2%), as insuficiências do ponto de vista dos espaços (70.4%) e dos instrumentos disponíveis (69%) para implementar o MGC. Existiu uma variação entre as regiões de saúde do país. Os resultados mostram que houve uma correlação negativa, de forma significativa, entre a implementação do MGC e as barreiras: da resistência à utilização de protocolos, do formato da prática, da necessidade de mais treino e da não cooperação dos profissionais. Foram encontradas diferenças estatisticamente significativas entre as barreiras à implementação e as características dos serviços, dos profissionais e da cultura organizacional. Implementação: A média nacional da fidelidade de implementação do MGC (41.48) teve valores aproximados aos de estudos similares. Na pontuação por regiões, a implementação com maior fidelidade ocorreu no Alentejo. Se considerarmos a implementação com fidelidade esta ocorreu em 57.75% dos serviços e uma boa implementação em 15.49%. Os métodos de regressão permitiram confirmar a capacidade preditiva das barreiras e da cultura organizacional quanto à fidelidade da implementação do MGC. Discussão: No universo das hipóteses inicialmente colocadas foi possível verificar a variação da implementação do MGC entre as regiões do país. O estudo permitiu, adicionalmente, concluir pela existência de denominadores comuns de maior sucesso da implementação do MGC. Foi ainda possível verificar uma relação significativa, existente entre o grau de implementação e as dimensões das barreiras, a cultura organizacional e os recursos dos SSM (aqui definidos pelas características dos serviços e dos profissionais). De uma forma mais conclusiva podemos afirmar que existem outros factores, que não estão relacionados com a avaliação restrita dos recursos financeiros ou humanos, associados à qualidade da implementação de práticas baseadas na evidência, como o MGC. Exemplo disso são os achados referentes à região de saúde do Alentejo, onde a distância dos grandes centros urbanos e as conhecidas dificuldades de acessibilidade, combinadas com os problemas conhecidos da falta de recursos, não impediram que fosse a região com os valores mais altos da fidelidade de implementação. Conclusões: Foram encontradas inúmeras barreiras à implementação do MGC. Existem barreiras diferentes entre regiões, que resultam das características dos serviços, dos profissionais e da cultura organizacional. Para existir implementação é necessária a consideração de metodologias próprias que vão para além dos tradicionais programas de formação. As práticas baseadas na evidência, amplamente defendidas, exigem implementações baseadas na evidência.-------------ABSTRACT: Introduction - Several epidemiological studies show that, despite all scientific progress, many people still continue to have no access to mental health services and in many situations the quality of care is poor. The experiences of several countries show that progress towards case management implementation is slow and complex, depending not only from the degree of effectiveness or the complexity of the practice. Case management is defined as an evidence-based practice used to help patients in the recovery process. Strategies to implement evidence-based practices are critical to services improvement. There are many barriers to their implementation, despite all available evidence. Realising that practices of proved scientific value are far from being clearly implemented, justifies the need to use implementation methodologies that, beyond practice effectiveness, allow implementation effectiveness. To answer training needs and in the framework of the National Mental Health Plan implementation, 170 mental health (MH) professionals from portuguese public and private sectors were trained. Considering that case management skills were acquired, as a result of this training programme, we decided to study the degree of implementation in the services.Barriers and facilitators to the implementation were studied as well. There are several studies related with barriers and facilitators to the implementation of evidence-based practices, but most of them use semi-structured interviews with professionals. Additionally, there are no studies in Portugal related with barriers and facilitators to the implementation of mental health practices. Objectives1. Estimate the degree of case management implementation in Portuguese MH Services. 2.Describe regions where implementation occurred with higher fidelity degree. 3. Identify barriers and facilitators to case management implementation across country regions. 4. Explore the relationships between implementation, barriers and facilitators, organisational culture and services characteristics. Methodology - Cross sectional, descriptive study. Assessments - Implementation fidelity - IMR-S (Illness Management and Recovery Scale); Guideline quality - AGREE II-PT (Appraisal of Guidelines, for Research and Evaluation); Barriers and facilitators assessment - BaFAI (Barriers and Facilitators Assessment Instrument); Organisational culture assessment - CVF-I (Competing Values Framework Instrument). Statistical analysis - Descriptives and cross-tabs. Subgroups comparison: Mann-Witney and Kruskall-Wallis. Associations between variables were calculated using Spearman correlation's and Multiple Regression. Results - Services: Liaison with primary care is done in most services (56.34%) and 77.46% have autonomy to determine care. Most services have regular clinical meetings and almost all give internship training (95.77%). Research activity is low compared with other European countries, for both general and psychosocial research. Considering key components for the case management implementation, 66.20% of all services use single clinical records. The use of individual care plans is globally low (46.48%) and there is a use of guidelines in 57.75% of services. Human Resources: most are women (69.01%), with age ranging from 25-56 (average 39.9, SD 7.41). The majority are psychologists (49.30%) and nurses (23.94%). All have a university degree, 19.7% have a masters degree and 83% didn’t have any case management training before the above mentioned national training. Despite the low levels of preceding case management training, 39% have used model components in day-to-day practice and although 97.18% of the workforce have attended scientific meetings in the last 2 years, only 38.03% presented communications in the same period. Guideline: Results show that higher scores were obtained in Domain 1. Scope and Purpose (72.2.%),and Domain 4. Clarity of presentation (77.7%). Domain 5. pplicability scored near low boundary (54.1%) and negative scores were found in Domain 2. Stakeholder Involvement (41.6%) and Domain 3. Rigour of Development (28.1%). Global score was 66% and the guideline was recommended with modifications. Organisational Culture: The most frequent leadership profile was the Mentor profile (45.61%). Lower scores belonged to Innovator and Monitor profiles (3.51%). On the organisational culture overall, higher scores were found in the Human Relations culture (74.07%). The higher leadership strategy was the strategy of flexibility (66.10%). The results additionally showed that the only leadership profile associated with case management implementation was the Producer profile, representing 14.55% of all leadership profiles in the country.Barriers: The barriers identified by MH professionals, with high percentages, were: lack of time (57.7%), knowledge and motivation (40.8%), other colleagues cooperation (33.7%), low number of contacts with patients (35.2%), lack of facilities (70.4%) and lack of instruments (69%) to implement case management, varying across regions. Results show that there was a negative correlation between implementation and the following barriers: using protocols, practice format, need for more training and lack of cooperation from colleagues. Additionally, statistical differences were found between barriers to implementation and: services characteristics, workforce characteristics, organisational culture. Implementation: The national average results of case management implementation fidelity was (41.48), close to values found in similar studies. In the regional scores South Region Alentejo had the highest implementation score. If we look at minimum scores to assume implementation fidelity, these occurred in 57.75% of services and a good implementation occurred in 15.49% of these. Regression methods allowed to confirm that implementation score prediction was possible using the combination of barriers and organisational culture scores. Discussion - Considering the initial study hypotheses, it was possible to confirm the variation of case management implementation across country regions. Additionally, we could conclude that common denominators exist when successful implementation occurred. It was possible to observe a significant relationship between implementation degree and the dimensions of barriers, organisational culture and services resources (defined as professionals and services characteristics). In a more conclusive way, we can say that there are factors, other than financial and human resources, that are associated with evidence based practices implementation like case management. An example is the Alentejo region, were the distance from urban centres, and the known difficulties associated with accessibility, plus the lack of financial and human resources, have not impeded the regional higher score on implementation. Conclusions: Case management implementation had several barriers to implementation. There are different barriers across country regions, resulting from organisational culture, services and professionals characteristics. To reach implementation it is necessary to consider specific methodologies that go beyond traditional training programs and evident practices, widely promoted. Evidence-based practices require evidence-based implementations.

Ionic liquids as catalysts of lignocellulosic biomass processing

The present work is devoted to study the pre-treatment of lignocellulosic biomass, especially wheat straw, by the application of the acidic ionic liquid (IL) such as 1-butyl-3-methylimidazolium hydrogen sulphate. The ability of this IL to hydrolysis and conversion of biomass was scrutinised. The pre-treatment with hydrogen sulphate-based IL allowed to obtain a liquor rich in hemicellulosic sugars, furans and organic acids, and a solid fraction mainly constituted by cellulose and lignin. Quantitative and qualitative analyses of the produced liquors were made by capillary electrophoresis and high-performance liquid chromatography. Pre-treatment conditions were set to produce xylose or furfural. Specific range of temperatures from 70 to 175 °C and residence times from 20.0 to 163.3 min were studied by fixing parameters such as biomass/IL ratio (10 % (w/w)) and water content (1.25 % (w/w)) in the pre-treatment process. Statistical modelling was applied to maximise the xylose and furfural concentrations. For the purpose of reaction condition comparison the severity factor for studied ionic liquid was proposed and applied in this work. Optimum conditions for xylose production were identified to be at 125 °C and 82.1 min, at which 16.7 % (w/w) xylose yield was attained. Furfural was preferably formed at higher pre-treatment temperatures and longer reaction time (161 °C and 104.5 min) reaching 30.7 % (w/w) maximum yield. The influence of water content on the optimum xylose formation was also studied. Pre-treatments with 5 and 10 % (w/w) water content were performed and an increase of 100 % and 140 % of xylose yield was observed, respectively, while the conversion into furfural maintained unchanged.

Exposição profissional ao chumbo : análise da indução de efeitos genotóxicos

RESUMO - A exposição contínua a substâncias químicas tem consequências para a saúde humana, algumas das quais não estão ainda totalmente estabelecidas. A toxicologia ocupacional é uma área interdisciplinar que envolve conhecimentos de higiene e de medicina ocupacional, de epidemiologia e de toxicologia e que tem por principal objectivo prevenir a ocorrência de efeitos adversos decorrentes do ambiente ocupacional sendo um dos seus principais papéis fornecer o máximo de dados que possam contribuir para o conhecimento dos potenciais efeitos na saúde. O chumbo é um tóxico de características cumulativas que provoca na saúde efeitos principalmente sistémicos, ou seja, o efeito tóxico manifesta-se em locais afastados do contacto inicial que resultam essencialmente de exposições crónicas, resultantes de períodos de exposição mais ou menos longos ao metal (entre meses e anos). Pode interagir com diferentes órgãos e tecidos, ligando-se a moléculas e constituintes celulares. Uma vez que não possui qualquer função fisiológica, a presença do chumbo no organismo humano resulta numa série de efeitos prejudiciais que afectam diversos órgãos e sistemas. A toxicidade do chumbo manifesta-se em diversos órgãos e tecidos, nomeadamente no sistema hematopoiético, no sistema nervoso, no rim, no aparelho reprodutor, no sistema cardiovascular, no sistema endócrino e no sistema imunitário. Da interferência do chumbo com o funcionamento de alguns sistemas biológicos resultam um conjunto de alterações fundamentais ao nível dos processos de transporte através das membranas, da integridade estrutural e funcional das enzimas e de várias vias metabólicas, em especial da fosforilação oxidativa e da síntese do heme sendo os primeiros efeitos bioquímicos do chumbo detectados a partir de valores de plumbémia inferiores a 10 μg/dL. As medidas de higiene e segurança actualmente em vigor nos países desenvolvidos asseguram que os casos de intoxicação grave são cada vez menos frequentes. No entanto, o risco de exposição a nível ocupacional existe em todas as actividades que envolvem materiais que o contenham como as explorações mineiras, as fundições primária e secundária, a produção de baterias de chumbo ácido, a produção de vidro com pigmentos de chumbo, as soldaduras de reparação automóvel e a instrução de tiro. Desde 2006 o chumbo é considerado pela International Agency for Research on Cancer (IARC) uma substância carcinogénica do grupo 2A (provável carcinogénio para o ser humano). Considera-se, assim, que o chumbo tem, inequivocamente, capacidade de induzir cancro em animais experimentais mas que, embora haja fortes indícios de que os mecanismos que medeiam a carcinogénese desses compostos ocorrem no ser humano, os dados disponíveis ainda não podem assegurar essa relação. Com este estudo pretendeu-se contribuir para o conhecimento da toxicidade do chumbo através do estudo da exposição ao chumbo e da influência da susceptibilidade individual (em industrias sem co-exposição significativa a outros agentes conhecidos ou suspeitos de serem carcinogénicos). Pretendeu-se estudar o caso através de uma abordagem múltipla que permitisse relacionar diferentes tipos de marcadores biológicos uma vez que a monitorização biológica integra todas as possíveis vias de entrada no organismo (para além da via respiratória), eventuais exposições fora do contexto estritamente profissional assim como uma série de factores intrínsecos individuais (relacionados com modos de via, de natureza fisiológica e comportamentais). Sendo a co-exposição a outros compostos com propriedades genotóxicas e carcinogénicas uma questão difícil de tornear quando se quer avaliar o potencial genotóxico do chumbo em populações expostas, ocupacional ou ambientalmente este estudo tem a vantagem de ter sido efectuado em populações sem co-exposição conhecida a outras substâncias deste tipo, permitindo concluir sobre os efeitos resultantes apenas da exposição a chumbo na população humana, contribuindo para explicar algumas das aparentes inconsistências e contradições entre diferentes estudos sobre este tema. Os indicadores de exposição usados foram: indicadores de dose interna (doseamento de chumbo e de PPZ no sangue), indicadores de efeitos adversos no heme e genotóxicos (actividade da ALAD, teste do cometa e mutação em TCR) e indicadores de susceptibilidade (polimorfismos genéticos de ALAD e VDR) através de uma abordagem estatística de comparação directa de sub-grupos previamente definidos na população e da aplicação de um modelo de regressão múltipla. Este estudo revelou que os níveis de plumbémia na população portuguesa baixaram significativamente nos últimos 10 anos, tanto na população ocupacionalmente exposta como na população em geral e que a presença do genótipo B-B (do gene VDR) é preditiva das variações de plumbémia, quando comparada com o genótipo mais frequente na população, B-b; ao contrário, o genótipo b-b não aparenta ter influência em nenhum dos marcadores estudados. No que diz respeito a efeitos genotóxicos concluiu-se que estes não se manifestaram na população estudada, levando a concluir que nos níveis de exposição estudados, o chumbo não tem capacidade de induzir este tipo de efeitos per si levando ao reforço da hipótese, já levantada por outros autores, de que o mecanismo de genotoxicidade do chumbo seja essencialmente de promoção de processos de genotoxicidade desencadeados por outros agentes. A realização de estudos de efeitos genotóxicos e de stress oxidativo desenhados de forma a comparar grupos de trabalhadores expostos apenas a chumbo com grupos de trabalhadores com o mesmo nível de exposição a chumbo, mas com co-exposição a outros agentes reconhecidamente carcinogénicos poderá ajudar a aumentar o conhecimento deste efeito do chumbo na saúde humana.

Epidemiologia da insónia em adolescentes : do diagnóstico de situação à intervenção

RESUMO - Introdução: Os problemas do sono, designadamente a insónia, os sintomas de insónia, os padrões de sono inadequados e a sonolência diurna, são frequentes na adolescência. Estes problemas estão frequentemente associados a múltiplos fatores, entre os quais estilos de vida e fatores ambientais, e apresentam consequências significativas na vida do adolescente e posteriormente na idade adulta. O sono e as suas perturbações deveriam constituir uma preocupação para os profissionais da saúde e da educação com o objetivo de tornar os hábitos de sono saudáveis num estilo de vida - com benefícios calculáveis como os associados a outros estilos de vida saudáveis (alimentação e exercício físico). Em Portugal, os estudos sobre problemas do sono em adolescentes são escassos, bem como as intervenções individuais e comunitárias no âmbito da higiene do sono. Os objetivos desta investigação foram estimar a prevalência de insónia e de sintomas de insónia em adolescentes, identificar fatores de risco e protetores dos sintomas de insónia, analisar as repercussões dos sintomas de insónia, caracterizar os padrões de sono dos adolescentes do distrito de Viseu e elaborar uma proposta de intervenção destinada à promoção da higiene do sono adaptada às características dos adolescentes do distrito de Viseu. Métodos: Realizou-se um estudo transversal onde se avaliaram alunos de vinte e seis escolas públicas do terceiro ciclo e secundário do distrito de Viseu, durante ano letivo 2011/2012. A recolha dos dados foi efetuada através de um questionário autoaplicado e respondido pelos alunos em sala de aula. Foram considerados elegíveis para participar no estudo todos os alunos que frequentassem entre o 7.º e o 12.º ano de escolaridade e tivessem idades entre os 12 e os 18 anos. Dos 9237 questionários distribuídos recolheu-se 7581 (82,1%). Foram excluídos da análise os questionários relativos a adolescentes com idade inferior a 12 ou superior a 18 anos e os questionários devolvidos por preencher. A amostra global foi constituída por 6919 adolescentes, sendo 3668 (53,2%) do sexo feminino. A insónia foi definida com base na presença, no mês prévio, dos sintomas de insónia definidos nos critérios do DSM-IV (dificuldade em adormecer, dificuldade em manter o sono, acordar muito cedo e ter dificuldade em voltar a adormecer e sono não reparador) com uma frequência de pelo menos três vezes por semana e associados a consequências no dia-a-dia. A qualidade de vida foi avaliada com recurso à escala de qualidade de vida SF-36; a sintomatologia depressiva através do Inventário de Depressão de Beck para adolescentes (BDI-II) e a sonolência diurna utilizando a Escala de Sonolência de Epworth (ESE). Para responder ao último objetivo foi elaborada uma proposta de intervenção individual e comunitária no âmbito da higiene do sono. A proposta resulta da evidência científica, dos resultados da presente investigação e de reuniões com profissionais da saúde e da educação. Resultados: No total da amostra, a prevalência de insónia foi de 8,3% e de sintomas de insónia foi de 21,4%. A prevalência de insónia foi superior no sexo feminino (10,1% vs. 5,9%; p<0,001) assim como a prevalência de sintomas de insónia (25,6% vs. 15,8%; p<0,001). Individualmente, todos os sintomas foram mais prevalentes no sexo feminino, sendo a diferença estatisticamente significativa (p<0,001). Em média os adolescentes dormiam, durante a semana, 8:04±1:13 horas. A prevalência de sono insuficiente (< 8 horas) foi de 29%. Apenas 6,4% dos adolescentes indicaram que se deitavam todas as noites à mesma hora. A prevalência de sintomatologia depressiva foi de 20,9% (26,0% nas raparigas e 15,1% nos rapazes, p<0,001). A prevalência de sonolência diurna foi de 33,1%, apresentando o sexo feminino um risco superior (OR=1,40; IC95%: 1,27-1,55). A prevalência de sintomatologia depressiva e de sonolência diurna foi superior entre os adolescentes com sintomas de insónia (48,2% vs. 18,8%, p<0,001 e 42,4% vs. 33,0%, p<0,001, respetivamente). Os adolescentes com sintomas de insónia apresentavam igualmente pior qualidade de vida. Em relação a outras repercussões no dia-a-dia, foram os adolescentes com sintomas de insónia que referiam mais vezes sentir dificuldade em levantar-se de manhã, acordar com cefaleias, acordar cansado e recorrer a medicação para dormir. Nos rapazes os sintomas de insónia associaram-se com o IMC. Após o ajustamento para o sexo e idade com recurso à regressão logística verificou-se uma associação entre sintomas de insónia e sexo feminino [OR ajustado(idade)= 1,82; IC95%: 1,56-2,13], idade ≥16 anos [OR ajustado(sexo)= 1,17; IC95%: 1,01-1,35], residência urbana (OR ajustado= 1,30; IC95%: 1,04-1,63), consumo de café (OR ajustado= 1,40; IC95%: 1,20-1,63), consumo de bebidas alcoólicas (OR ajustado= 1,21; IC95%: 1,03-1,41) e sintomatologia depressiva (OR ajustado= 3,59; IC95%: 3,04-4,24). Quanto à escolaridade dos pais, verificou-se uma redução do risco com o aumento da escolaridade dos pais (5º-6º ano OR ajustado= 0,82; IC95%: 0,64- 1,05; 7º-12º ano OR ajustado= 0,77; IC95%: 0,61-0,97; >12º ano OR ajustado= 0,64; IC95%: 0,47-0,87). Após uma análise multivariada, o modelo preditivo para a ocorrência de sintomas de insónia incluiu as variáveis sexo feminino, viver em meio urbano, consumir café e apresentar sintomatologia depressiva. Este modelo apresenta uma especificidade de 84,2% e uma sensibilidade de 63,6%. O sono insuficiente associou-se, após ajuste para o sexo e idade, com o ano de escolaridade, estado civil dos pais, determinados estilos de vida (consumo de café, tabagismo, consumo de álcool, consumo de outras drogas, sair à noite, presença de TV no quarto e número de horas despendido a ver televisão e no computador), latência do sono, sesta > 30 minutos, horários de sono irregulares e com a toma de medicamentos para dormir. Os resultados deste estudo constituem um diagnóstico de situação relativamente aos problemas de sono em adolescentes no distrito de Viseu. Tendo por base os princípios da Carta de Ottawa relativamente à promoção da saúde, a proposta elaborada visa a implementação de estratégias de prevenção agrupadas em intervenções individuais, comunitárias e sobre os planos curriculares. As intervenções baseiam-se na utilização das tecnologias da informação e comunicação, no contexto da nova arquitetura na esfera pública da saúde conducente aos sistemas personalizados de informação em saúde (SPIS). Conclusões: Registou-se uma elevada prevalência de insónia e sintomas de insónia entre os adolescentes do distrito de Viseu, superior no sexo feminino. A presença de sintomas de insónia esteve associada, sobretudo, a determinados estilos de vida e à ausência de higiene do sono. Os problemas de sono em adolescentes, devido à sua frequência e repercussões, devem constituir uma preocupação em termos de saúde pública e constituir uma prioridade nas estratégias de educação para a saúde. Os 9 princípios da intervenção delineada visam uma abordagem preventiva de problemas de sono - através da ação conjunta de profissionais da saúde e da educação, de elementos da comunidade e com o indispensável envolvimento dos adolescentes e da família -, procurando instituir os hábitos de sono saudáveis como um estilo de vida.

Storage of water molecules into biomimetic heterostructures: the role of roughness

The development of devices based on heterostructured thin films of biomolecules conveys a huge contribution on biomedical field. However, to achieve high efficiency of these devices, the storage of water molecules into these heterostructures, in order to maintain the biological molecules hydrated, is mandatory. Such hydrated environment may be achieved with lipids molecules which have the ability to rearrange spontaneously into vesicles creating a stable barrier between two aqueous compartments. Yet it is necessary to find conditions that lead to the immobilization of whole vesicles on the heterostructures. In this work, the conditions that govern the deposition of open and closed liposomes of 1.2-dipalmitoyl-sn-Glycero-3-[Phospho-rac-(1-glycerol)] (sodium Salt) (DPPG) onto polyelectrolytes cushions prepared by the layer-by-layer (LbL) method were analyzed. Electronic transitions of DPPG molecules as well as absorption coefficients were obtained by vacuum ultraviolet spectroscopy, while the elemental composition of the heterostructures was characterized by x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The presence of water molecules in the films was inferred by XPS and infrared spectroscopy. Quartz crystal microbalance (QCM) data analysis allowed to conclude that, in certain cases, the DPPG adsorbed amount is dependent of the bilayers number already adsorbed. Moreover, the adsorption kinetics curves of both adsorbed amount and surface roughness allowed to determine the kinetics parameters that are related with adsorption processes namely, electrostatic forces, liposomes diffusion and lipids re-organization on surface. Scaling exponents attained from atomic force microscopy images statistical analysis demonstrate that DPPG vesicles adsorption mechanism is ruled by the diffusion Villain model confirming that adsorption is governed by electrostatic forces. The power spectral density treatment enabled a thorough description of the accessible surface of the samples as well as of its inner structural properties. These outcomes proved that surface roughness influences the adsorption of DPPG liposomes onto surfaces covered by a polyelectrolyte layer. Thus, low roughness was shown to induce liposome rupture creating a lipid bilayer while high roughness allows the adsorption of whole liposomes. In addition, the fraction of open liposomes calculated from the normalized maximum adsorbed amounts decreases with the cushion roughness increase, allowing us to conclude that the surface roughness is a crucial variable that governs the adsorption of open or whole liposomes. This conclusion is fundamental for the development of well-designed sensors based on functional biomolecules incorporated in liposomes. Indeed, LbL films composed of polyelectrolytes and liposomes with and without melanin encapsulated were successfully applied to sensors of olive oil.

Métodos estatísticos aplicados à modelação de dados oncológicos

RESUMO: A estrutura demográfica portuguesa é marcada por baixas taxas de natalidade e mortalidade, onde a população idosa representa uma fatia cada vez mais representativa, fruto de uma maior longevidade. A incidência do cancro, na sua generalidade, é maior precisamente nessa classe etária. A par de outras doenças igualmente lesivas (e.g. cardiovasculares, degenerativas) cuja incidência aumenta com a idade, o cancro merece relevo. Estudos epidemiológicos apresentam o cancro como líder mundial na mortalidade. Em países desenvolvidos, o seu peso representa 25% do número total de óbitos, percentagem essa que mais que duplica noutros países. A obesidade, a baixa ingestão de frutas e vegetais, o sedentarismo, o consumo de tabaco e a ingestão de álcool, configuram-se como cinco dos fatores de risco presentes em 30% das mortes diagnosticadas por cancro. A nível mundial e, em particular no Sul de Portugal, os cancros do estômago, recto e cólon apresentam elevadas taxas de incidência e de mortalidade. Do ponto de vista estritamente económico, o cancro é a doença que mais recursos consome enquanto que do ponto de vista físico e psicológico é uma doença que não limita o seu raio de ação ao doente. O cancro é, portanto, uma doença sempre atual e cada vez mais presente, pois reflete os hábitos e o ambiente de uma sociedade, não obstante as características intrínsecas a cada indivíduo. A adoção de metodologia estatística aplicada à modelação de dados oncológicos é, sobretudo, valiosa e pertinente quando a informação é oriunda de Registos de Cancro de Base Populacional (RCBP). A pertinência é justificada pelo fato destes registos permitirem aferir numa população específica, o risco desta sofrer e/ou vir a sofrer de uma dada neoplasia. O peso que as neoplasias do estômago, cólon e recto assumem foi um dos elementos que motivou o presente estudo que tem por objetivo analisar tendências, projeções, sobrevivências relativas e a distribuição espacial destas neoplasias. Foram considerados neste estudo todos os casos diagnosticados no período 1998-2006, pelo RCBP da região sul de Portugal (ROR-Sul). O estudo descritivo inicial das taxas de incidência e da tendência em cada uma das referidas neoplasias teve como base uma única variável temporal - o ano de diagnóstico - também designada por período. Todavia, uma metodologia que contemple apenas uma única variável temporal é limitativa. No cancro, para além do período, a idade à data do diagnóstico e a coorte de nascimento, são variáveis temporais que poderão prestar um contributo adicional na caracterização das taxas de incidência. A relevância assumida por estas variáveis temporais justificou a sua inclusão numaclasse de modelos designada por modelos Idade-Período-Coorte (Age-Period-Cohort models - APC), utilizada na modelação das taxas de incidência para as neoplasias em estudo. Os referidos modelos permitem ultrapassar o problema de relações não lineares e/ou de mudanças súbitas na tendência linear das taxas. Nos modelos APC foram consideradas a abordagem clássica e a abordagem com recurso a funções suavizadoras. A modelação das taxas foi estratificada por sexo. Foram ainda estudados os respectivos submodelos (apenas com uma ou duas variáveis temporais). Conhecido o comportamento das taxas de incidência, uma questão subsequente prende-se com a sua projeção em períodos futuros. Porém, o efeito de mudanças estruturais na população, ao qual Portugal não é alheio, altera substancialmente o número esperado de casos futuros com cancro. Estimativas da incidência de cancro a nível mundial obtidas a partir de projeções demográficas apontam para um aumento de 25% dos casos de cancro nas próximas duas décadas. Embora a projeção da incidência esteja associada a alguma incerteza, as projeções auxiliam no planeamento de políticas de saúde para a afetação de recursos e permitem a avaliação de cenários e de intervenções que tenham como objetivo a redução do impacto do cancro. O desconhecimento de projeções da taxa de incidência destas neoplasias na área abrangida pelo ROR-Sul, levou à utilização de modelos de projeção que diferem entre si quanto à sua estrutura, linearidade (ou não) dos seus coeficientes e comportamento das taxas na série histórica de dados (e.g. crescente, decrescente ou estável). Os referidos modelos pautaram-se por duas abordagens: (i)modelos lineares no que concerne ao tempo e (ii) extrapolação de efeitos temporais identificados pelos modelos APC para períodos futuros. Foi feita a projeção das taxas de incidência para os anos de 2007 a 2010 tendo em conta o género, idade e neoplasia. É ainda apresentada uma estimativa do impacto económico destas neoplasias no período de projeção. Uma questão pertinente e habitual no contexto clínico e a que o presente estudo pretende dar resposta, reside em saber qual a contribuição da neoplasia em si para a sobrevivência do doente. Nesse sentido, a mortalidade por causa específica é habitualmente utilizada para estimar a mortalidade atribuível apenas ao cancro em estudo. Porém, existem muitas situações em que a causa de morte é desconhecida e, mesmo que esta informação esteja disponível através dos certificados de óbito, não é fácil distinguir os casos em que a principal causa de morte é devida ao cancro. A sobrevivência relativa surge como uma medida objetiva que não necessita do conhecimento da causa específica da morte para o seu cálculo e dar-nos-á uma estimativa da probabilidade de sobrevivência caso o cancro em análise, num cenário hipotético, seja a única causa de morte. Desconhecida a principal causa de morte nos casos diagnosticados com cancro no registo ROR-Sul, foi determinada a sobrevivência relativa para cada uma das neoplasias em estudo, para um período de follow-up de 5 anos, tendo em conta o sexo, a idade e cada uma das regiões que constituem o registo. Foi adotada uma análise por período e as abordagens convencional e por modelos. No epílogo deste estudo, é analisada a influência da variabilidade espaço-temporal nas taxas de incidência. O longo período de latência das doenças oncológicas, a dificuldade em identificar mudanças súbitas no comportamento das taxas, populações com dimensão e riscos reduzidos, são alguns dos elementos que dificultam a análise da variação temporal das taxas. Nalguns casos, estas variações podem ser reflexo de flutuações aleatórias. O efeito da componente temporal aferida pelos modelos APC dá-nos um retrato incompleto da incidência do cancro. A etiologia desta doença, quando conhecida, está associada com alguma frequência a fatores de risco tais como condições socioeconómicas, hábitos alimentares e estilo de vida, atividade profissional, localização geográfica e componente genética. O “contributo”, dos fatores de risco é, por vezes, determinante e não deve ser ignorado. Surge, assim, a necessidade em complementar o estudo temporal das taxas com uma abordagem de cariz espacial. Assim, procurar-se-á aferir se as variações nas taxas de incidência observadas entre os concelhos inseridos na área do registo ROR-Sul poderiam ser explicadas quer pela variabilidade temporal e geográfica quer por fatores socioeconómicos ou, ainda, pelos desiguais estilos de vida. Foram utilizados os Modelos Bayesianos Hierárquicos Espaço-Temporais com o objetivo de identificar tendências espaço-temporais nas taxas de incidência bem como quantificar alguns fatores de risco ajustados à influência simultânea da região e do tempo. Os resultados obtidos pela implementação de todas estas metodologias considera-se ser uma mais valia para o conhecimento destas neoplasias em Portugal.------------ABSTRACT: mortality rates, with the elderly being an increasingly representative sector of the population, mainly due to greater longevity. The incidence of cancer, in general, is greater precisely in that age group. Alongside with other equally damaging diseases (e.g. cardiovascular,degenerative), whose incidence rates increases with age, cancer is of special note. In epidemiological studies, cancer is the global leader in mortality. In developed countries its weight represents 25% of the total number of deaths, with this percentage being doubled in other countries. Obesity, a reduce consumption of fruit and vegetables, physical inactivity, smoking and alcohol consumption, are the five risk factors present in 30% of deaths due to cancer. Globally, and in particular in the South of Portugal, the stomach, rectum and colon cancer have high incidence and mortality rates. From a strictly economic perspective, cancer is the disease that consumes more resources, while from a physical and psychological point of view, it is a disease that is not limited to the patient. Cancer is therefore na up to date disease and one of increased importance, since it reflects the habits and the environment of a society, regardless the intrinsic characteristics of each individual. The adoption of statistical methodology applied to cancer data modelling is especially valuable and relevant when the information comes from population-based cancer registries (PBCR). In such cases, these registries allow for the assessment of the risk and the suffering associated to a given neoplasm in a specific population. The weight that stomach, colon and rectum cancers assume in Portugal was one of the motivations of the present study, that focus on analyzing trends, projections, relative survival and spatial distribution of these neoplasms. The data considered in this study, are all cases diagnosed between 1998 and 2006, by the PBCR of Portugal, ROR-Sul.Only year of diagnosis, also called period, was the only time variable considered in the initial descriptive analysis of the incidence rates and trends for each of the three neoplasms considered. However, a methodology that only considers one single time variable will probably fall short on the conclusions that could be drawn from the data under study. In cancer, apart from the variable period, the age at diagnosis and the birth cohort are also temporal variables and may provide an additional contribution to the characterization of the incidence. The relevance assumed by these temporal variables justified its inclusion in a class of models called Age-Period-Cohort models (APC). This class of models was used for the analysis of the incidence rates of the three cancers under study. APC models allow to model nonlinearity and/or sudden changes in linear relationships of rate trends. Two approaches of APC models were considered: the classical and the one using smoothing functions. The models were stratified by gender and, when justified, further studies explored other sub-models where only one or two temporal variables were considered. After the analysis of the incidence rates, a subsequent goal is related to their projections in future periods. Although the effect of structural changes in the population, of which Portugal is not oblivious, may substantially change the expected number of future cancer cases, the results of these projections could help planning health policies with the proper allocation of resources, allowing for the evaluation of scenarios and interventions that aim to reduce the impact of cancer in a population. Worth noting that cancer incidence worldwide obtained from demographic projections point out to an increase of 25% of cancer cases in the next two decades. The lack of projections of incidence rates of the three cancers under study in the area covered by ROR-Sul, led us to use a variety of forecasting models that differ in the nature and structure. For example, linearity or nonlinearity in their coefficients and the trend of the incidence rates in historical data series (e.g. increasing, decreasing or stable).The models followed two approaches: (i) linear models regarding time and (ii) extrapolation of temporal effects identified by the APC models for future periods. The study provide incidence rates projections and the numbers of newly diagnosed cases for the year, 2007 to 2010, taking into account gender, age and the type of cancer. In addition, an estimate of the economic impact of these neoplasms is presented for the projection period considered. This research also try to address a relevant and common clinical question in these type of studies, regarding the contribution of the type of cancer to the patient survival. In such studies, the primary cause of death is commonly used to estimate the mortality specifically due to the cancer. However, there are many situations in which the cause of death is unknown, or, even if this information is available through the death certificates, it is not easy to distinguish the cases where the primary cause of death is the cancer. With this in mind, the relative survival is an alternative measure that does not need the knowledge of the specific cause of death to be calculated. This estimate will represent the survival probability in the hypothetical scenario of a certain cancer be the only cause of death. For the patients with unknown cause of death that were diagnosed with cancer in the ROR-Sul, the relative survival was calculated for each of the cancers under study, for a follow-up period of 5 years, considering gender, age and each one of the regions that are part the registry. A period analysis was undertaken, considering both the conventional and the model approaches. In final part of this study, we analyzed the influence of space-time variability in the incidence rates. The long latency period of oncologic diseases, the difficulty in identifying subtle changes in the rates behavior, populations of reduced size and low risk are some of the elements that can be a challenge in the analysis of temporal variations in rates, that, in some cases, can reflect simple random fluctuations. The effect of the temporal component measured by the APC models gives an incomplete picture of the cancer incidence. The etiology of this disease, when known, is frequently associated to risk factors such as socioeconomic conditions, eating habits and lifestyle, occupation, geographic location and genetic component. The "contribution"of such risk factors is sometimes decisive in the evolution of the disease and should not be ignored. Therefore, there was the need to consider an additional approach in this study, one of spatial nature, addressing the fact that changes in incidence rates observed in the ROR-Sul area, could be explained either by temporal and geographical variability or by unequal socio-economic or lifestyle factors. Thus, Bayesian hierarchical space-time models were used with the purpose of identifying space-time trends in incidence rates together with the the analysis of the effect of the risk factors considered in the study. The results obtained and the implementation of all these methodologies are considered to be an added value to the knowledge of these neoplasms in Portugal.

Análise da relação entre intensidade da actividade física realiada com a sensação subjectiva de esforço na população com idade igual ou superior a 75 anos

RESUMO: Objectivo: O objectivo geral do estudo é analisar a relação entre intensidade da actividade física (AF) realizada pela população idosa com 75 anos ou mais, com a respectiva sensação subjectiva de esforço (SSE). Introdução: Em Portugal, e de acordo o Instituto Nacional de Estatística, em 2011 cerca de 19% da população tem mais de 65 anos. Em 2050, as estimativas apontam que esta percentagem seja de 25%, ou seja, um quarto do país. O envelhecimento propicía um declínio físico e funcional, e para o retardar estão recomendados 150 minutos por semana de AF moderada. A forma como tem sido avaliada a AF tem por base um pressuposto de comparação com valores de gasto energético de uma população com uma média de 40 anos. É fundamental a realização de estudos que analisem a associação entre o nível de intensidade de AF com a SSE, para aferir se esta comparação é transponível para esta faixa etária. Metodologia: Trata-se de um estudo observacional analítico transversal, com uma amostra constituída por 39 participantes, com uma mediana 77,0 anos de idade (percentil 25: 76,0; percentil 75: 80,0), sendo a mínima 75 e a máxima 86 anos. As variáveis são a SSE e a intensidade de cada actividade realizada. O protocolo de avaliação foi constituído pelo questionário de caracterização sóciodemográfica, Diário de AF e a Escala de Borg RPE 6-20. Resultados: Existe uma associação negativa significativa entre a idade e o gasto energético total (rs = -0,365, p=0,022) e uma associação negativa, moderada e significativa entre a idade e a SSE reportada média (rs = -0,521, p=0,001) e máxima (rs = -0,465, p=0,003). Observou-se uma associação positiva e significativa entre a SSE máxima diária e o tempo total dedicado a actividades físicas (r=0,367 e p=0,022) e o gasto energético total (r=0,569, p<0,001). Verificou-se igualmente que quanto maior o gasto energético total diário, maior a média da SSE (r=0,411; p=0,009). Existe uma concordância moderada e significativa (Kappa=0,475; p<0,001) entre a sensação reportada pelo participante e a classificação atribuída em cada actividade pelo Compêndio de Actividades Físicas (Ainsworth et al, 1993). No entanto, com uma tendência para a subestimação dos MET’s atribuídos a cada actividade Conclusão: Os resultados do estudo sugerem que existe uma associação positiva e significativa entre intensidade da AF realizada e a SSE, aquando da realização da mesma actividade. Apesar desta associação ser moderada, este estudo sugere que a classificação que o Compêndio utiliza não é directamente aplicável à população idosa com 75 anos ou mais.-------------ABSTRACT: Purpose: The overall objective of the study is to analyze the relationship between intensity of physical activity performed by the elderly population with 75 years or more with their subjective feeling of effort. Background: In Portugal, according with data from Instituto Português de Estatística, in 2011 aproximately 19% of the population has more than 65 years old. In 2050, estimates suggest that this percentage will be 25%, which means a quarter of the country. The way in which physical activity has been evaluated is based on a comparing assumption with values of energy expenditure in a population with an average of 40 years. It is critical to conduct studies to examine the association between the level of intensity of physical activity with the subjective feeling of effort, to assess whether this comparison is applied to this age group. Methods: This is a cross sectional observational study with a sample of 39 participants, with a median age of 77.0 years (25th percentile: 76.0; 75th percentile: 80.0), with the minimum age 75 years and maximum age 86 years. The variables are the subjective feeling of physical effort and intensity of each activity. It was applied one protocol evaluation consisting of a questionnaire of sociodemographic characteristics, A journal of physical activities and Borg RPE 6-20 scale. Results: There is a significant negative association between age and total energy expenditure (rs = -0.365, p = 0.022) and a negative, moderate and significant association between age and average (rs = -0.521, p = 0.001) and maximum subjective feeling of exertion reported (rs = -0.465, p = 0.003). There was a significant positive association between the subjective feeling of daily maximum effort and total time spent on physical activity (r = 0.367 and p = 0.022) and total energy expenditure (r = 0.569, p <0.001). It was also found that the higher the total daily energy expenditure, the higher the average of the subjective sense of effort (r = 0.411, p = 0.009). There is a moderate and significant correlation (kappa = 0.475, p <0.001) between the sensation reported by the participant and the rank assigned to each activity by Compendium of Physical Activities (Ainsworth et al, 1993). However, there is a tendency to over-estimate the subjective feeling of effort, or underestimation of METs assigned to each activity Conclusion: Study results suggest a positive and significant association between the level of intensity of physical activity and the subjective feeling of exertion, within the same activity. Even though this association is moderated, this study suggests that the Compendium of Physical Activities rating doesn’t suit for individuals with 75 years old or more.

Analysis of metabolic flux distributions in relation to the extracellular environment in Avian cells

Continuous cell lines that proliferate in chemically defined and simple media have been highly regarded as suitable alternatives for vaccine production. One such cell line is the AG1.CR.pIX avian cell line developed by PROBIOGEN. This cell line can be cultivated in a fully scalable suspension culture and adapted to grow in chemically defined, calf serum free, medium [1]–[5]. The medium composition and cultivation strategy are important factors for reaching high virus titers. In this project, a series of computational methods was used to simulate the cell’s response to different environments. The study is based on the metabolic model of the central metabolism proposed in [1]. In a first step, Metabolic Flux Analysis (MFA) was used along with measured uptake and secretion fluxes to estimate intracellular flux values. The network and data were found to be consistent. In a second step, Flux Balance Analysis (FBA) was performed to access the cell’s biological objective. The objective that resulted in the best predicted results fit to the experimental data was the minimization of oxidative phosphorylation. Employing this objective, in the next step Flux Variability Analysis (FVA) was used to characterize the flux solution space. Furthermore, various scenarios, where a reaction deletion (elimination of the compound from the media) was simulated, were performed and the flux solution space for each scenario was calculated. Growth restrictions caused by essential and non-essential amino acids were accurately predicted. Fluxes related to the essential amino acids uptake and catabolism, the lipid synthesis and ATP production via TCA were found to be essential to exponential growth. Finally, the data gathered during the previous steps were analyzed using principal component analysis (PCA), in order to assess potential changes in the physiological state of the cell. Three metabolic states were found, which correspond to zero, partial and maximum biomass growth rate. Elimination of non-essential amino acids or pyruvate from the media showed no impact on the cell’s assumed normal metabolic state.

An agent-based simulator to estimate domestic energy use

Throughout recent years, there has been an increase in the population size, as well as a fast economic growth, which has led to an increase of the energy demand that comes mainly from fossil fuels. In order to reduce the ecological footprint, governments have implemented sustainable measures and it is expected that by 2035 the energy produced from renewable energy sources, such as wind and solar would be responsible for one-third of the energy produced globally. However, since the energy produced from renewable sources is governed by the availability of the respective primary energy source there is often a mismatch between production and demand, which could be solved by adding flexibility on the demand side through demand response (DR). DR programs influence the end-user electricity usage by changing its cost along the time. Under this scenario the user needs to estimate the energy demand and on-site production in advance to plan its energy demand according to the energy price. This work focuses on the development of an agent-based electrical simulator, capable of: (a) estimating the energy demand and on-site generation with a 1-min time resolution for a 24-h period, (b) calculating the energy price for a given scenario, (c) making suggestions on how to maximize the usage of renewable energy produced on-site and to lower the electricity costs by rescheduling the use of certain appliances. The results show that this simulator allows reducing the energy bill by 11% and almost doubling the use of renewable energy produced on-site.

Development and modulation of magnetic responsive supported ionic liquid membranes

The work presented in this thesis aims at developing a new separation process based on the application of supported magnetic ionic liquid membranes, SMILMs, using magnetic ionic liquids, MILs. MILs have attracted growing interest due to their ability to change their physicochemical characteristics when exposed to variable magnetic field conditions. The magnetic responsive behavior of MILs is thus expected to contribute for the development of more efficient separation processes, such as supported liquid membranes, where MILs may be used as a selective carrier. Driven by the MILs behavior, these membranes are expected to switch reversibly their permeability and selectivity by in situ and non-invasive adjustment of the conditions (e.g. intensity, direction vector and uniformity) of an external applied magnetic field. The development of these magnetic responsive membrane processes were anticipated by studies, performed along the first stage of this PhD work, aiming at getting a deep knowledge on the influence of magnetic field on MILs properties. The influence of the magnetic field on the molecular dynamics and structural rearrangement of MILs ionic network was assessed through a 1H-NMR technique. Through the 1H-NMR relaxometry analysis it was possible to estimate the self-diffusion profiles of two different model MILs, [Aliquat][FeCl4] and [P66614][FeCl4]. A comparative analysis was established between the behavior of magnetic and non-magnetic ionic liquids, MILs and ILs, to facilitate the perception of the magnetic field impact on MILs properties. In contrast to ILs, MILs show a specific relaxation mechanism, characterized by the magnetic dependence of their self-diffusion coefficients. MILs self-diffusion coefficients increased in the presence of magnetic field whereas ILs self-diffusion was not affected. In order to understand the reasons underlying the magnetic dependence of MILs self-diffusion, studies were performed to investigate the influence of the magnetic field on MILs’ viscosity. It was observed that the MIL´s viscosity decreases with the increase of the magnetic field, explaining the increase of MILs self-diffusion according to the modified Stokes- Einstein equation. Different gas and liquid transport studies were therefore performed aiming to determine the influence of the magnetic behavior of MILs on solute transport through SMILMs. Gas permeation studies were performed using pure CO2 andN2 gas streams and air, using a series of phosphonium cation based MILs, containing different paramagnetic anions. Transport studies were conducted in the presence and absence of magnetic field at a maximum intensity of 1.5T. The results revealed that gas permeability increased in the presence of the magnetic field, however, without affecting the membrane selectivity. The increase of gas permeability through SMILMs was related to the decrease of the MILs viscosity under magnetic field conditions.(...)