Advanced image processing techniques for detection and quantification of drusen

Dissertation presented to obtain the degree of Doctor of Philosophy in Electrical Engineering, speciality on Perceptional Systems, by the Universidade Nova de Lisboa, Faculty of Sciences and Technology

Homogneous time resolved fluorescence: a new technique for detection and quantifications of infliximab in autoimmune patients

RESUMO:As terapias biológicas revolucionaram o tratamento das doenças autoimunes nos últimos anos. Tipicamente têm como alvos mediadores importantes no mecanismo das doenças. Os antagonistas do fator de necrose tumoral-α (TNF-α) são um grupo de agentes biológicos muito prescrito, pois estão indicados no tratamento de doenças imuno-mediadas comuns, tais como artrite reumatoide, artrite idiopática juvenil, artrite psoriática, espondilite anquilosante, doença de Crohn e colite ulcerosa. Com o uso frequente de inibidores do TNF-α, tem-se tornado evidente que estes agentes têm um potencial imunogénico importante, que pode comprometer o prognóstico a longo prazo dos doentes cronicamente tratados. A produção de anticorpos anti-fármaco parece causar falência terapêutica secundária em muitos doentes. Um dos efeitos dos anticorpos anti-fármaco é o aumento da eliminação do fármaco. A eliminação do fármaco, por sua vez, varia entre indivíduos, refletindo diferentes perfis farmacocinéticos. A determinação dos níveis séricos mínimos do agente anti-TNF-α é assim muito informativa e pode auxiliar nas decisões terapêuticas. Contudo, os testes imunológicos para determinar as concentrações séricas do fármaco não estão facilmente disponíveis na prática clínica. De forma a investigar uma nova técnica potencialmente fidedigna e prática para a deteção e quantificação dos agentes biológicos anti-TNF-α, foi testada a técnica por HTRF (homogeneous time-resolved fluorescence resonance energy transfer) para a determinação de concentrações séricas de infliximab. Apesar de apresentar algumas limitações relacionadas com as condições de leitura da fluorescência, esta técnica provou obter resultados próximos das concentrações obtidas por ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) bridging. Adicionalmente, tem a vantagem de ser de execução muito mais fácil e rápida. Deste modo, a técnica por HTRF poderá ser otimizada e tornar-se uma valiosa ferramenta laboratorial para orientar as decisões terapêuticas em doentes autoimunes com falência da terapêutica anti-TNF-α.--------- ABSTRACT: Biologic therapies revolutionized the treatment of autoimmune diseases in the last years. Typically, they target important disease mediators. Tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) antagonists constitute a very prescribed group of biologic agents as they are indicated for the treatment of common immune-mediated diseases, such as rheumatoid arthritis, juvenile idiopathic arthritis, psoriatic arthritis, ankylosing spondylitis, Crohn’s disease and ulcerative colitis. With the increasing use of TNF-α inhibitors it has been noticed that they have an important immunogenic potential that can compromise long-term outcomes in chronically treated patients. The production of anti-drug antibodies seems to cause secondary therapeutic failure in many patients. One of the effects of anti-drug antibodies is the enhancement of drug clearance. Drug clearance, in turn, varies among individuals, reflecting different pharmacokinetic profiles. Determination of serum anti-TNF-α drug trough levels is though very informative and could support treatment decisions. However, immunologic assays to determine drug serum concentrations are not readily available in clinical practice. In order to investigate a potentially reliable and practical new technique for detection and quantification of anti-TNF-α biologic agents, homogeneous time-resolved fluorescence resonance energy transfer (HTRF) technique was tested for determination of serum infliximab concentrations. Although presenting some limitations related with fluorescence reading conditions, this technique proved to give results close to the concentrations obtained by the widely used bridging enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). In addition, it has the advantage of being much easier and faster to perform. Thus, HTRF technique can be optimized and become a valuable laboratorial tool to guide treatment decisions in autoimmune patients with anti-TNF-α therapy failure.

Implementation of a pilot project for the treatment and prevention of substance abuse in children and adolescents : strengthening families for parents and youths 12-16

RESUMO: Antecendentes: Uma avaliação dos serviços de abuso de substâncias em Barbados identificou a necessidade de programas e serviços que são projetados especificamente para crianças e adolescentes. Objetivo: Realizar programa com base em evidências para reduzir a incidência de abuso de drogas entre crianças e adolescentes por meio do fortalecimento da unidade familiar através de parentalidade positiva, de maior funcionamento familiar e de resistência dos jovens. Método: Dois projetos-piloto foram realizadas com base no programa "Fortalecer as Famílias para Pais e Jovens de 12 a 16 anos (SFPY). O programa de nove semanas foi empregado como uma intervenção para criar laços familiares mais fortes, aumentar a resistência dos jovens e reduzir o abuso de drogas entre crianças e adolescentes de idades de 11 a 16 anos. A decisão foi tomada para incluir participantes de 11 anos desde que as crianças possam estar no primeiro ano da escola secundária nessa idade. IMPLEMENTATION OF SUBSTANCE ABUSE PILOT PROJECT FOR CHILDREN AND ADOLESCENTS 5 Resultados: Quinze famílias participaram em dois projetos-piloto e a avaliação final mostrou que os jovens após o programa, geralmente tornaram-se mais positivos sobre o seu lugar na unidade familiar e sentiram que sua participação no programa foi benéfica. Os pais, da mesma forma, relataram que eles conquistaram, com o programa uma relação mais positiva, uma melhor compreensão das necessidades, e consciência das mudanças de desenvolvimento de seus jovens. Desta forma, considera-se que o programa atingiu o resultado desejado de criar unidades familiares mais fortes. Conclusão: O Projeto Piloto “SFPY” foi bem sucedido em fazer pais e jovens mais conscientes de suas necessidades individuais e de responsabilidades dentro da unidade familiar. Como resultado, o relacionamentos das respectivas famílias melhorou. Estudos baseados em evidências têm demonstrado que um relação familiar mais forte diminui a incidência de uso e abuso de drogas na população adolescente, aumentando os fatores de proteção e diminuindo os fatores de risco. A implementação do programa, que foi desenvolvido e testado no ambiente norte-americano, demonstrou que era transferível para a sociedade de Barbados. No entanto, seu impacto total só pode ser determinado através de um estudo comparativo envolvendo um grupo de controle e / ou uma intervenção alternativa ao abuso de substâncias. Portanto, é recomendável que um estudo comparativo da intervenção SFPY deve envolver uma amostra representativa de adolescentes que estão em estágio de desenvolvimento anterior mais cedo. Evidências já demonstram que o programa é mais eficaz, com impacto mais longo sobre os jovens que participam em uma idade maisABSTRACT:Background: An evaluation of substance abuse services in Barbados has identified the need for programmes and services that are specifically designed for children and adolescents. Aim: To conduct an evidence-based programme to reduce the incidence of substance abuse among children and adolescents by strengthening the family unit through positive parenting, enhanced family functioning and youth resilience. Method: Two pilot projects were conducted based on the ‘Strengthening Families for Parents and Youths 12– 16’ (SFPY) programme. The nine-week programme was employed as an intervention to create stronger family connections, increase youth resiliency and reduce drug abuse among children and adolescents between the ages of 11 to 16. The decision was made to include participants from age 11 since children may be in the first year of secondary school at this age. IMPLEMENTATION OF SUBSTANCE ABUSE PILOT PROJECT FOR CHILDREN AND ADOLESCENTS 3 Results: Fifteen families participated in two pilot projects and an evaluation conducted at the conclusion showed that the youth were generally more positive about their perceived place in the family unit and felt that the being in the programme was generally beneficial. The parents similarly reported they had a more positive relationship with their youths and also had a better understanding of their needs, and an awareness of their developmental changes. This affirmed that the programme had achieved its desired outcome to create stronger family units. Conclusion: The SFPY Pilot Project was successful in making parents and youths more aware of their individual needs and responsibilities within the family unit. As a result relationships within their respective families were strengthened. Evidence-based studies have shown that enhanced family functioning decreases the incidence of substance use and abuse in the adolescent population by increasing protective factors and decreasing risk factors. The implementation of the programme, which was developed and tested in the North American environment, demonstrated that it was transferable to the Barbadian society. However, its full impact can only be determined through a comparative study involving a control group and/or an alternative substance abuse intervention. It is therefore recommended that a comparative study of the SFPY intervention should be delivered to a representative sample of adolescents who are at an earlier developmental stage. Evidence has shown that the programme is more effective, with longer impact on youths who participate at a younger age.

Development and validation of gold nanoprobes for human SNP detection towards commercial application

Conventional molecular techniques for detection and characterization of relevant nucleic acid (i.e. DNA) sequences are, nowadays, cumbersome, expensive and with reduced portability. The main objective of this dissertation consisted in the optimization and validation of a fast and low-cost colorimetric nanodiagnostic methodology for the detection of single nucleotide polymorphisms (SNPs). This was done considering SNPs associated to obesity of commercial interest for STAB VIDA, and subsequent evaluation of other clinically relevant targets. Also, integration of this methodology into a microfluidic platform envisaging portability and application on points-of-care (POC) was achieved. To warrant success in pursuing these objectives, the experimental work was divided in four sections: i) genetic association of SNPs to obesity in the Portuguese population; ii) optimization and validation of the non-cross-linking approach for complete genotype characterization of these SNPs; iii) incorporation into a microfluidic platform; and iv) translation to other relevant commercial targets. FTO dbSNP rs#:9939609 carriers had higher body mass index (BMI), total body fat mass, waist perimeter and 2.5 times higher risk to obesity. AuNPs functionalized with thiolated oligonucleotides (Au-nanoprobes) were used via the non-cross-linking to validate a diagnostics approach against the gold standard technique - Sanger Sequencing - with high levels of sensitivity (87.50%) and specificity (91.67%). A proof-of-concept POC microfluidic device was assembled towards incorporation of the molecular detection strategy. In conclusion a successful framework was developed and validated for the detection of SNPs with commercial interest for STAB VIDA, towards future translation into a POC device.

Prevalência da C.trachomatis entre homens que fazem sexo com homens (HSH) que frequentam um centro clínico comunitário alternativo em Barcelona

RESUMO - Enquadramento: A infeção por Chlamydia trachomatis (CT) é considerada um grave problema de Saúde Pública. É causa de infeções sintomáticas tanto no homem como na mulher, bem como, de infeções assintomáticas que podem ter consequências muito graves a longo prazo. A presença de CT sem tratamento aumenta o risco de transmissão do vírus da imunodeficiência humana. Existem vários estudos publicados de prevalência da CT por todo o mundo, no entanto, estudos de prevalência da CT em populações assintomáticas, envolvendo homens que fazem sexo com homens (HSH) são raros na Europa. Assim, o presente estudo, ao estimar a prevalência e ao descrever as caraterísticas epidemiológicas e de conduta dos HSH, pretende contribuir para o plano de ação contra as IST´s e VIH na Catalunha, através de estratégias concretas para deteção e prevenção da CT. Métodos: Trata-se de um estudo observacional, transversal de prevalência da CT em HSH utentes de um serviço comunitário em Barcelona, com recurso a técnicas de diagnóstico de biologia molecular e a um questionário. Durante Março e Junho de 2015, foram recrutados 200 voluntários de um serviço comunitário em Barcelona que foram testados para CT e NG em três locais anatómicos através de uma PCR em tempo real utilizando o ensaio Anyplex™ CT/NG Real-time Detection. Resultados: O presente estudo permitiu uma caraterização da situação atual quanto á prevalência e aos fatores de risco associados á infeção por CT em HSH. A prevalência nesta população específica foi de 12,6% e os fatores risco associados foram o facto de serem VIH e praticarem sexo anal insertivo/recetivo com parceiro estável. Conclusões: Os resultados obtidos reforçam a necessidade do desenvolvimento de estratégias adequadas de controlo e prevenção da CT nesta população de risco, tais como: rastreios frequentes e tratamento dos casos positivos para quebrar a cadeia de transmissão, promoção da saúde, educação e notificação dos parceiros sexuais. Também demonstram a importância destes rastreios nos três locais anatómicos: uretra, reto e faringe.

Cochineal, a precious source of red: cochineal dyes characterization by high performance liquid chromatography with diode array detection and principal component analysis

Presented at Faculdade de Ciências e Tecnologias, Universidade de Lisboa, to obtain the Master Degree in Conservation and Restoration of Textiles

Analysing and visualising areal crime data. A case study of residential burglary in San Francisco, USA

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

Spatial analysis of crime evolution in Portugal between 1995 and 2013

The main objective of this survey was to perform descriptive analysis of crime evolution in Portugal between 1995 and 2013. The main focus of this survey was to analyse spatial crime evolution patterns in Portuguese NUTS III regions. Most important crime types have been included into analysis. The main idea was to uncover relation between local patterns and global crime evolution; to define regions which have contributed to global crime evolution of some specific crime types and to define how they have contributed. There were many statistical reports and scientific papers which have analysed some particular crime types, but one global spatial-temporal analysis has not been found. Principal Component Analysis and multidimensional descriptive data analysis technique STATIS have been the base of the analysis. The results of this survey has shown that strong spatial and temporal crime patterns exist. It was possible to describe global crime evolution patterns and to define crime evolution patterns in NUTS III regions. It was possible to define three to four groups of crimes where each group shows similar spatial crime dynamics.