Influence of curing conditions in lime-metakaolin blended mortars – A mineralogical and mechanical study

3rd Historic Mortars Conference, 11-14 September 2013, Glasgow, Scotland

Pyruvate kinase and glucose-6-phosphate dehydrogenase deficies and their association with malaria - population genetics and proteomic studies

A malária é reconhecida como uma das principais forças selectivas a actuar na história recente no genoma humano. Inúmeros polimorfismos genéticos têm sido descritos como protectores contra a gravidade da malária, como o alelo HbS (designado de traço falciforme) e o alelo G6PD A- (associado à deficiência de G6PD). Mais recentemente, também a deficiência de PK foi associada com a protecção contra a malária. Evidências desta associação foram obtidas em estudos com modelos de roedor e estudos in vitro utilizando GV humanos deficientes em PK. Até à data, não foram obtidos dados em populações humanas que revelem esta associação: ainda não foi identificada uma variante de PK com uma prevalência elevada em regiões endémicas de malária e não foram identificadas marcas de selecção na região do gene que codifica para a PK (gene PKLR). Além disso, os mecanismos subjacentes à protecção contra a malária por deficiências enzimáticas dos GV não estão bem esclarecidos. Assim, os objectivos do presente estudo foram: investigar os polimorfismos genéticos humanos com associação com a malária em Cabo Verde; pesquisar marcas de selecção da malária na região do gene PKLR em populações Africanas; determinar a frequência da deficiência em PK e identificar uma eventual variante da enzima que possa estar sob selecção positiva em regiões endémicas de malária; avaliar o efeito das duas deficiências enzimáticas (PK e G6PD) na invasão e maturação do parasita em culturas in vitro de Plasmodium usando GV normais e deficientes; e analisar o perfil proteómico de GV infectados e não infectados, normais e com deficiência (em PK e G6PD), bem como de parasitas isolados de GV tanto deficientes como normais. Em Cabo Verde (área epidémica), não foram identificadas marcas de selecção pela malária, através da análise dos vários polimorfismos. No entanto, quando a análise foi realizada em dois países endémicos (Angola e Moçambique), foram detectadas várias marcas de selecção: a genotipagem de microssatélites (STRs) e polimorfismos de base única (SNPs) localizados na vizinhança do gene PKLR revelou uma diferenciação consideravelmente maior entre as populações Africana e Europeia (Portuguesa), do que a diferenciação determinada aquando da utilização de marcadores genéticos neutros. Além disso, uma região genómica de maior amplitude apresentou um Desequilíbrio de Ligação (LD) significativo no grupo de malária não grave (e não no grupo de malária grave), sugerindo que a malária poderá estar a exercer pressão selectiva sobre a região do genoma humano que envolve o gene PKLR. No estudo que incidiu na determinação da prevalência da deficiência de PK no continente Africano (realizado em Moçambique), esta revelou-se elevada - 4,1% - sendo o valor mais elevado descrito até ao momento a nível mundial para esta enzimopatia. Na pesquisa de mutações que pudessem estar na causa deste fenótipo (baixa actividade de PK), foi identificada uma mutação não sinónima 829G>A (277Glu>Lys), significativamente associada à baixa actividade enzimática. Esta mutação foi também identificada em Angola, São Tomé e Príncipe e Guiné Equatorial, onde a frequência de portadores heterozigóticos foi entre 2,6 e 6,7% (valores que se encontram entre os mais elevados descritos globalmente para mutações associadas à deficiência em PK). Não foi possível concluir acerca da associação entre a deficiência de PK e o grau de severidade da malária e da associação entre o alelo 829A e a mesma, devido ao baixo número de amostras. Os resultados dos ensaios de invasão/maturação do parasita sugeriram que, nos GV com deficiência de PK ou G6PD, a invasão (onde está envolvida a membrana do GV hospedeiro e o complexo apical do parasita) é mais relevante para a eventual protecção contra a malária do que a maturação. Os resultados da análise proteómica revelaram respostas diferentes por parte do parasita nas duas condições de crescimento (GV com deficiência de PK e GV com deficiência de G6PD). Esta resposta parece ser proporcional à gravidade da deficiência enzimática. Nos parasitas que cresceram em GV deficientes em G6PD (provenientes de um indivíduo assintomático), a principal alteração observada (relativamente às condições normais) foi o aumento do número de proteínas de choque térmico e chaperones, mostrando que os parasitas responderam às condições de stress oxidativo, aumentando a expressão de moléculas de protecção. Nos parasitas que cresceram em condições de deficit de PK (GV de indivíduo com crises hemolíticas regulares, dependente de transfusões sanguíneas), houve alteração da expressão de um maior número de proteínas (relativamente ao observado em condições normais), em que a maioria apresentou uma repressão da expressão. Os processos biológicos mais representados nesta resposta do parasita foram a digestão da hemoglobina e a troca de proteínas entre hospedeiro e parasita/remodelação da superfície do GV. Além disso, uma elevada percentagem destas proteínas com expressão alterada está relacionada com as fendas de Maurer, que desempenham um papel importante na patologia da infecção malárica. É colocada a hipótese de que a protecção contra a malária em GV deficientes em PK está relacionada com o processo de remodelação da membrana dos GV pelo parasita, o que pode condicionar a invasão por novos parasitas e a própria virulência da malária. Os resultados da análise do proteoma dos GV contribuirão para confirmar esta hipótese.

Influence of the molecular weight in mechanical properties and degradation kinetics of chitosan inverted colloidal crystals

Tissue engineering arises from the need to regenerate organs and tissues, requiring the development of scaffolds, which can provide an optimum environment for tissue growth. In this work, chitosan with different molecular weights was used to develop biodegradable 3D inverted colloidal crystals (ICC) structures for bone regeneration, exhibiting uniform pore size and interconnected network. Moreover, in vitro tests were conducted by studying the influence of the molecular weight in the degradation kinetics and mechanical properties. The production of ICC included four major stages: fabrication of microspheres; assembly into a cohesive structure, polymeric solution infiltration and microsphere removal. Chitosan’s degree of deacetylation was determined by infrared spectroscopy and molecular weight was obtained via capillary viscometry. In order to understand the effect of the molecular weight in ICC structures, the mass loss and mechanical properties were analyzed after degradation with lysozyme. Structure morphology observation before and after degradation was performed by scanning electron microscopy. Cellular adhesion and proliferation tests were carried out to evaluate ICC in vitro response. Overall, medium molecular weight ICC revealed the best balance in terms of mechanical properties, degradation rate, morphology and biological behaviour.

Characterization tests for insulation boards made from corn cob and natural glues

In recent years there has been a growing interest in developing news solutions for more ecologic and efficient construction, including natural, renewable and local materials, thus contributing in the search for more efficient, economic and environmentally friendly construction. Several authors have assessed the possibility of using various agricultural sub products or wastes, as part of the effort of the scientific community to find alternative and more ecologic construction materials. Corn cob is an agricultural waste from a very important worldwide crop. Natural glues are made from natural materials, non-mineral, that can be used as such or after some modifications to achieve the behaviour and performance required. Two examples of these natural glues are casein and wheat flour-based glues that were used in the present study. Boards with different compositions were manufactured, having as variables the type of glue, the dimension of the corn cob particles and the features of the pressing process. The tests boards were characterized with physical and mechanical tests, such as thermal conductivity (λ) with a ISOMET 2104 and 60 mm diameter contact probe, density (ρ) based on EN 1602:2013, surface hardness (SH) with a PCE Shore A durometer, surface resistance (SR) with a PROCEQ PT pendular sclerometer, bending behaviour (σ) based on EN 12089:2013, compression behaviour (σ10) based on EN 826:2013 and resilience (R) based on EN 1094-1:2008, with a Zwick Rowell bending equipment with 2 kN and 50 kN load cells (Fig. 1), dynamic modulus of elasticity (Ed) with a Zeus Resonance Meter equipment (Fig. 5) based on NP EN 14146:2006 and water vapour permeability (δ) based on EN 12086:2013. The various boards produced were characterized according to the tests and the ones with the best results were C8_c8 (casein glue, grain size 2,38-4,76 mm, cold pressing for 8 hours), C8_c4 (casein glue, grain size 2,38-4,76 mm, cold pressing for 4 hours), F8_h0.5 (wheat flour glue, grain size 2,38-4,76 mm, hot pressing for 0,5 hours), FEV8_h0.5 (wheat flour, egg white and vinegar glue, grain size 2,38-4,76 mm, hot pressing for 0,5 hours) and FEVH68_c4 (wheat flour, egg white, vinegar and 6 g of sodium hydroxide glue, grain size 2,38-4,76 mm, cold pressing for 4 hours). Taking into account the various boards produced and respective test results the type of glue and the pressure and pressing time are very important factors which strongly influence the final product. The results obtained confirmed the initial hypotheses that these boards have potential as a thermal and, eventually, acoustic insulation material, to use as coating or intermediate layer on walls, floors or false ceilings. This type of board has a high mechanical resistance when compared with traditional insulating materials.The integrity of these boards seems to be maintained even in higher humidity environments. However, due to biological susceptibility and sensitivity to water, they would be more adequate for application in dry interior conditions.

Evaluation of mechanical soft-abrasive blasting and chemical cleaning methods on alkyd-paint graffiti made on carbonate stones

In the context of this dissertation several studies were developed resulting in submission and publication “Evaluation of mechanical soft-abrasive blasting and chemical cleaning methods on alkyd-paint graffiti made on calcareous stones” to Journal of Cultural Heritage. (http://dx.doi.org/10.101 /j.culher.2014.10.004)