Synthesis of Polymeric Nanoparticles for biomedical delivery applications

Polymeric nanoparticles (PNPs) have attracted considerable interest over the last few years due to their unique properties and behaviors provided by their small size. Such materials could be used in a wide range of applications such as diagnostics and drug delivery. Advantages of PNPs include controlled release, protection of drug molecules and its specific targeting, with concomitant increasing of the therapeutic index. In this work, novel sucrose and cholic acid based PNPs were prepared from different polymers, namely polyethylene glycol (PEG), poly(D,L-lactic-co-glycolic acid) (PLGA) and PLGA-co-PEG copolymer. In these PNP carriers, cholic acid will act as a drug incorporation site and the carbohydrate as targeting moiety. The uptake of nanoparticles into cells usually involves endocytotic processes, which depend primarily on their size and surface characteristics. These properties can be tuned by the nanoparticle preparation method. Therefore, the nanoprecipitation and the emulsion-solvent evaporation method were applied to prepare the PNPs. The influence of various parameters, such as concentration of the starting solution, evaporation method and solvent properties on the nanoparticle size, size distribution and morphology were studied. The PNPs were characterized by using atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM) and dynamic light scattering (DLS) to assess their size distribution and morphology. The PNPs obtained by nanoprecipitation ranged in size between 90 nm and 130 nm with a very low polydispersity index (PDI < 0.3). On the other hand, the PNPs produced by the emulsion-solvent evaporation method revealed particle sizes around 300 nm with a high PDI value. More detailed information was found in AFM and SEM images, which demonstrated that all these PNPs were regularly spherical. ζ-potential measurements were satisfactory and evidenced the importance of sucrose moiety on the polymeric system, which was responsible for the obtained negative surface charge, providing colloidal stability. The results of this study show that sucrose and cholic acid based polymeric conjugates can be successfully used to prepare PNPs with tunable physicochemical characteristics. In addition, it provides novel information about the materials used and the methods applied. It is hoped that this work will be useful for the development of novel carbohydrate based nanoparticles for biomedical applications, specifically for targeted drug delivery.

Desenvolvimento de aplicações de Sistemas de Informação Geográfica WEB para gestão de resíduos urbanos.

A gestão do território contribui para o desenvolvimento socioeconómico e para o alcance de necessidades coletivas. A gestão de recursos, por sua vez, é uma das vias para atingir tais propósitos, convocando agentes, entidades e serviços para a administração de um território. O crescimento social e económico e a expansão urbana das últimas décadas tiveram um impacto significativo no consumo de recursos e na decorrente produção de resíduos, fazendo da gestão dos mesmos um importante meio para a gestão de recursos, com contributo para a gestão do território. Neste contexto, surgem serviços de gestão de resíduos urbanos, que dependem de informação geográfica referente ao seu sistema e ao do ambiente territorial em que o mesmo se insere. Face ao dinamismo e às relações entre diversos fenómenos e elementos presentes no referido ambiente, o processo de gestão de resíduos urbanos torna-se um desafio cada vez mais exigente e heterogéneo, em matéria de decisão espacial. Por esse motivo, é indispensável possuir ferramentas que integrem vários dados e que possibilitem abordagens metodológicas orientadas para uma intervenção territorial mais realista. Para tal, existem diversos métodos e técnicas, assentes em Tecnologias de Informação e Comunicação, com uma considerável adesão a soluções de Sistemas de Informação Geográfica, dada a necessidade de manipular informação com carácter espacial referente à gestão de resíduos urbanos. No quadro atual da produção e da prestação de serviços através de rede digital, as plataformas Web desses Sistemas de Informação Geográfica constituem-se como um instrumento para gestão de resíduos. Considerando o exemplo do Gabinete de Estudos, Planeamento e Controlo, dos Serviços Intermunicipalizados de Águas e Resíduos dos Municípios de Loures e Odivelas, no presente Trabalho de Projeto, pretende-se avaliar a situação atual das metodologias e dos recursos tecnológicos que um serviço deste tipo possui, percebendo o contributo que aplicações de Sistemas de Informação Geográfica Web podem ter para a concretização da sua missão, na conjuntura atual da tecnologia, da informação e da comunicação na Administração Pública. Assim, o presente Trabalho de Projeto propõe também um modelo de desenvolvimento das referidas aplicações, assentes em Sistemas de Informação Geográfica Desktop e Web de código aberto, livres e gratuitos. As aplicações abarcam informação interna, referente ao sistema de resíduos urbanos, dos Serviços Intermunicipalizados de Águas e Resíduos dos Municípios de Loures e Odivelas, e informação externa diversa, referente ao seu território de intervenção. A integração e relação da informação interna e externa, com resultados nas aplicações, são apresentadas como possíveis meios de assistência aos procedimentos efetuados no Gabinete de Estudos, Planeamento e Controlo e à prestação efetiva do serviço de gestão de resíduos urbanos. Igualmente, é possível inferir a versatilidade, a aplicabilidade e o potencial de aplicações de Sistemas de Informação Geográfica, em diversas vertentes e escalas de gestão do território.

WEB TV. Uma proposta na área das ciências da comunicação

Este relatório descreve as fases essenciais do desenvolvimento de uma proposta para uma Web TV num contexto universitário e sugere um modelo multimédia baseado num princípio de folksonomia. Este projecto pretende ser uma mais valia na forma como o trabalho académico é divulgado e partilhado e visa ser um instrumento que dá visibilidade ao trabalho desenvolvido numa instituição académica, dinamiza a relação entre alunos e professores e torna possível a publicação dos mesmos para o publico em geral. Foi desenvolvido a pensar nas especificidades do Departamento de Ciências da Comunicação (DCC) da Faculdade de Ciências Sociais e Humanas da Universidade Nova de Lisboa (FCSH-UNL), sobretudo ao nível dos conteúdos de media produzidos nos ateliers e cadeiras práticas. Modelo que pode ser aplicado a outras instituições em contextos idênticos. A Web TV representa, no universo dos média, um conjunto muito alargado de aplicações que abrange a publicidade, o divertimento, o jornalismo e o ensino entre outras. O ensino é provavelmente a área em que a Web TV mais pode contribuir como meio privilegiado de divulgação e partilha de informação tanto dentro como fora de uma instituição universitária. Com a Web TV podem ser apresentados e criados os mais diversos conteúdos, como, por exemplo: conferências, aulas, documentários, teses e/ou qualquer outro conteúdo de texto ou multimédia que seja de natureza científica. As competências da Web 2.0, aplicadas na Web TV que proponho, conferem-lhe características únicas para a promoção e divulgação do conhecimento científico, revestindo assim este projecto de especial importância.

Fishing the key biological components of the bacterium Geobacter metallireducens for optimal biotechnological applications

Os resultados apresentados no capítulo 2 foram incluídos no artigo Dantas JM, Campelo LM, Duke NEC, Salgueiro CA, Pokkuluri PR (2015) "The structure of PccH from Geobacter sulfurreducens – a novel low reduction potential monoheme cytochrome essential for accepting electrons from an electrode", FEBS Journal, 282, 2215-2231.

Relatório de estágio na agência Ogilvy. A importância dos testes de usabilidade e do Responsive Web Design no desenvolvimento de projetos digitais

O presente relatório de estágio enquadra-se no método de avaliação final do Mestrado em Novos Media e Práticas Web, da Faculdade de Ciências Sociais e Humanas da Universidade Nova de Lisboa e pretende abordar o trabalho desenvolvido por mim durante o estágio curricular realizado na agência de comunicação e publicidade Ogilvy. O estágio decorreu entre novembro de 2014 e fevereiro de 2015, durante o qual desempenhei o cargo de online producer e fui supervisionada por Sara Cabral Fonseca, diretora de projeto. Todos os trabalhos tiveram como objetivo principal o acompanhamento e conhecimento do processo ligado ao desenvolvimento de projetos digitais, desde o briefing até à programação e conteúdo. Os trabalhos compreenderam a realização de testes de usabilidade em deskop e mobile dos sites e aplicações desenvolvidos pelo departamento digital da empresa, e também o apoio na realização de tarefas ligadas à gestão de conteúdos de vários websites. Este relatório resulta de todo o trabalho concretizado e pretende efetuar uma contextualização teórica ligada à importância dos testes de usabilidade e do Responsive Web Design (RWD) na implementação de projetos digitais.

QEAT: Pergunta, Responde e Interage. Projeto de Comunicação de Nutrição na Web

A nutrição e a alimentação. Dois conceitos tão pessoais quanto públicos, que geram discussão e abrem espaço a mitos e crenças. O interesse coletivo nestes assuntos é causa e consequência da grande quantidade de informação, por vezes pouco rigorosa, outras contraditória, disponível online. Impõe-se portanto não só a transmissão de informação fidedigna, que reflita o estado atual da ciência, mas também a criação de espaços de diálogo, capazes de suscitar sentido crítico, num contexto de interação e comunicação online. Contextualiza-se assim a relevância do projeto QEAT, uma plataforma de comunicação de ciência, assente numa matriz de Envolvimento Público da Ciência ou Public Engagement with Science (PES), na sua expressão em inglês. O QEAT pretende ser um espaço de referência online, que promove o diálogo ao serviço da informação sobre alimentação e nutrição. Uma plataforma onde há espaço para o esclarecimento, a discussão e a participação, reunindo especialistas e não especialistas na mesma missão de comunicar nutrição. O modelo eleito seguirá um formato de rede social de pergunta e resposta (SQ&A), aproveitando a interatividade e a transversalidade destes canais de comunicação, abrindo aos diferentes públicos a possibilidade de participar na plataforma com perguntas, ideias, conteúdos. Desta forma, as ciências da nutrição e alimentação serão o tópico dominante das conversas, abertas a todos os interessados, instigadas e moderadas pelos gestores da plataforma. O canal QEAT será alimentado por conteúdos coproduzidos por nutricionistas, cientistas e diferentes profissionais da comunicação, no âmbito do projeto, a par de conteúdos produzidos pelos utilizadores (user generated contents), sujeitos a uma votação, ou seja, um controlo de qualidade. Todos os contribuidores vão construindo a sua reputação de acordo com a validade dos conteúdos que produzem. Uma gestão de conteúdos que permite por um lado monitorizar a qualidade e o rigor da informação, mas também perceber os tópicos que interessam aos utilizadores, bem como as suas dúvidas. A implementação deste projeto procura criar um espaço de referência online capaz de funcionar como um repositório dinâmico de informação sobre nutrição; e fomentar uma relação bidirecional entre os diferentes públicos do projeto. Da persecução destes objetivos, espera-se que resultem novas ideias, conhecimentos e direções dos caminhos a tomar no sentido de uma comunicação responsável na área da nutrição.

Electrical characterization and modification of low dimensional oxide semiconductors for sensor applications

This work reviews the recent research on ion and UV irradiation of β-

Switching mode power amplifier for bluetooth applications

Modern fully integrated transceivers architectures, require circuits with low area, low cost, low power, and high efficiency. A key block in modern transceivers is the power amplifier, which is deeply studied in this thesis. First, we study the implementation of a classical Class-A amplifier, describing the basic operation of an RF power amplifier, and analysing the influence of the real models of the reactive components in its operation. Secondly, the Class-E amplifier is deeply studied. The different types of implementations are reviewed and theoretical equations are derived and compared with simulations. There were selected four modes of operation for the Class-E amplifier, in order to perform the implementation of the output stage, and the subsequent comparison of results. This led to the selection of the mode with the best trade-off between efficiency and harmonics distortion, lower power consumption and higher output power. The optimal choice was a parallel circuit containing an inductor with a finite value. To complete the implementation of the PA in switching mode, a driver was implemented. The final block (output stage together with the driver) got 20 % total efficiency (PAE) transmitting 8 dBm output power to a 50 W load with a total harmonic distortion (THD) of 3 % and a total consumption of 28 mW. All implementations are designed using standard 130 nm CMOS technology. The operating frequency is 2.4 GHz and it was considered an 1.2 V DC power supply. The proposed circuit is intended to be used in a Bluetooth transmitter, however, it has a wider range of applications.

Minimal computation structures for visual information applications based on printed electronics

In the early nineties, Mark Weiser wrote a series of seminal papers that introduced the concept of Ubiquitous Computing. According to Weiser, computers require too much attention from the user, drawing his focus from the tasks at hand. Instead of being the centre of attention, computers should be so natural that they would vanish into the human environment. Computers become not only truly pervasive but also effectively invisible and unobtrusive to the user. This requires not only for smaller, cheaper and low power consumption computers, but also for equally convenient display solutions that can be harmoniously integrated into our surroundings. With the advent of Printed Electronics, new ways to link the physical and the digital worlds became available. By combining common printing techniques such as inkjet printing with electro-optical functional inks, it is starting to be possible not only to mass-produce extremely thin, flexible and cost effective electronic circuits but also to introduce electronic functionalities into products where it was previously unavailable. Indeed, Printed Electronics is enabling the creation of novel sensing and display elements for interactive devices, free of form factor. At the same time, the rise in the availability and affordability of digital fabrication technologies, namely of 3D printers, to the average consumer is fostering a new industrial (digital) revolution and the democratisation of innovation. Nowadays, end-users are already able to custom design and manufacture on demand their own physical products, according to their own needs. In the future, they will be able to fabricate interactive digital devices with user-specific form and functionality from the comfort of their homes. This thesis explores how task-specific, low computation, interactive devices capable of presenting dynamic visual information can be created using Printed Electronics technologies, whilst following an approach based on the ideals behind Personal Fabrication. Focus is given on the use of printed electrochromic displays as a medium for delivering dynamic digital information. According to the architecture of the displays, several approaches are highlighted and categorised. Furthermore, a pictorial computation model based on extended cellular automata principles is used to programme dynamic simulation models into matrix-based electrochromic displays. Envisaged applications include the modelling of physical, chemical, biological, and environmental phenomena.

Improvement of a photoautotrophic chassis robustness for synthetic biology applications

Cyanobacteria are photoautotrophic microorganisms with great potential for the biotechnological industry due to their low nutrient requirements, photosynthetic capacities and metabolic plasticity. In biotechnology, the energy sector is one of the main targets for their utilization, especially to produce the so called third generation biofuels, which are regarded as one of the best replacements for petroleum-based fuels. Although, several issues could be solved, others arise from the use of cyanobacteria, namely the need for high amounts of freshwater and contamination/predation by other microorganisms that affect cultivation efficiencies. The cultivation of cyanobacteria in seawater could solve this issue, since it has a very stable and rich chemical composition. Among cyanobacteria, the model microorganism Synechocystis sp. PCC 6803 is one of the most studied with its genome fully sequenced and genomic, transcriptomic and proteomic data available to better predict its phenotypic behaviors/characteristics. Despite suitable for genetic engineering and implementation as a microbial cell factory, Synechocystis’ growth rate is negatively affected by increasing salinity levels. Therefore, it is important to improve. To achieve this, several strategies involving the constitutive overexpression of the native genes encoding the proteins involved in the production of the compatible solute glucosylglycerol were implemented, following synthetic biology principles. A preliminary transcription analysis of selected mutants revealed that the assembled synthetic devices are functional at the transcriptional level. However, under different salinities, the mutants did not show improved robustness to salinity in terms of growth, compared with the wild-type. Nevertheless, some mutants carrying synthetic devices appear to have a better physiological response under seawater’s NaCl concentration than in 0% (w/v) NaCl.

VO2 thin films and nanoparticles for energy-saving applications in architectural elements

Vanadium dioxide (VO2) is a promising material with large interest in construction industry and architecture, due to its thermochromic properties. This material may be used to create "smart" coatings that result in improvements in the buildings energy efficiency, by reducing heat exchanges and, consequently, the need for acclimatization. In this work, VO2 thin films and coatings were produced and tested in laboratory, to apply in architectural elements, such as glass, rooftop tiles and exterior paints. Thin films were produced by RF magnetron sputtering and VO2 nanoparticles were obtained through hydrothermal synthesis, aiming to create "smart" windows and tiles, respectively. These coatings have demonstrated the capability to modulate the transmittance of infrared radiation by around 20%. The VO2 nanoparticle coatings were successfully applied on ceramic tiles. The critical temperature was reduced to around 40ºC by tungsten doping. Ultimately, two identical house models were built, in order to test the VO2 coatings, in real atmospheric conditions during one of the hottest months of the year, in Portugal – August.

Cell functional enviromics: applications to Pichia pastoris

The present PhD thesis develops the cell functional enviromics (CFE) method to investigate the relationship between environment and cellular physiology. CFE may be defined as the envirome-wide cellular function reconstruction through the collection and systems-level analysis of dynamic envirome data. Throughout the thesis, CFE is illustrated by two main applications to cultures of a constitutive P. pastoris X33 strain expressing a scFv antibody fragment. The first application addresses the challenge of culture media development. A dataset was built from 26 shake flask experiments, with variations in trace elements concentrations and basal medium dilution based on the standard BSM+PTM1. Protein yield showed high sensitivity to culture medium variations, while biomass was essentially determined by BSM dilution. High scFv yield was associated with high overall metabolic fluxes through central carbon pathways concomitantly with a relative shift of carbon flux from biosynthetic towards energy-generating pathways. CFE identified three cellular functions (growth, energy generation and by-product formation) that together described 98.8% of the variance in observed fluxes. Analyses of how medium factors relate to identified cellular functions showed iron and manganese at concentrations close to PTM1 inhibit overall metabolic activity. The second application addresses bioreactor operation. Pilot 50 L fed-batch cultivations, followed by 1H-NMR exometabolite profiling, allowed the acquisition of data for 21 environmental factors over time. CFE identified five major metabolic pathway groups that are frequently activated by the environment. The resulting functional enviromics map may serve as template for future optimization of media composition and feeding strategies for Pichia pastoris. The present PhD thesis is a step forward towards establishing the foundations of CFE that is still at its infancy. The methods developed herein are a contribution for changing the culture media and process development paradigm towards a holistic and systematic discipline in the future.

Enhancing fan experience during live sports broadcasts through second screen applications

When sports fans attend live sports events, they usually engage in social experiences with friends, family members and other fans at the venue sharing the same affiliation. However, fans watching the same event through a live television broadcast end up not feeling so emotionally connected with the athletes and other fans as they would if they were watching it live, together with thousands of other fans. With this in mind, we seek to create mobile applications that deliver engaging social experiences involving remote fans watching live broadcasted sports events. Taking into account the growing use of mobile devices when watching TV broadcasts, these mobile applications explore the second screen concept, which allows users to interact with content that complements the TV broadcast. Within this context, we present a set of second screen application prototypes developed to test our concepts, the corresponding user studies and results, as well as suggestions on how to apply the prototypes’ concepts not only in different sports, but also during TV shows and electronic sports. Finally, we also present the challenges we faced and the guidelines we followed during the development and evaluation phases, which may give a considerable contribution to the development of future second screen applications for live broadcasted events.