Protecção de um transformador de potência permitindo transitórios devido à saturação

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para Obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e Computadores

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.

Analysis and implementation of a multi-ratio switched capacitor DC-DC converter for a supercapacitor power supply

An energy harvesting system requires an energy storing device to store the energy retrieved from the surrounding environment. This can either be a rechargeable battery or a supercapcitor. Due to the limited lifetime of rechargeable batteries, they need to be periodically replaced. Therefore, a supercapacitor, which has ideally a limitless number of charge/discharge cycles can be used to store the energy; however, a voltage regulator is required to obtain a constant output voltage as the supercapacitor discharges. This can be implemented by a Switched-Capacitor DC-DC converter which allows a complete integration in CMOS technology, although it requires several topologies in order to obtain a high efficiency. This thesis presents the complete analysis of four different topologies in order to determine expressions that allow to design and determine the optimum input voltage ranges for each topology. To better understand the parasitic effects, the implementation of the capacitors and the non-ideal effect of the switches, in 130 nm technology, were carefully studied. With these two analysis a multi-ratio SC DC-DC converter was designed with an output power of 2 mW, maximum efficiency of 77%, and a maximum output ripple, in the steady state, of 23 mV; for an input voltage swing of 2.3 V to 0.85 V. This proposed converter has four operation states that perform the conversion ratios of 1/2, 2/3, 1/1 and 3/2 and its clock frequency is automatically adjusted to produce a stable output voltage of 1 V. These features are implemented through two distinct controller circuits that use asynchronous time machines (ASM) to dynamically adjust the clock frequency and to select the active state of the converter. All the theoretical expressions as well as the behaviour of the whole system was verified using electrical simulations.

Green synthesis of 2-Oxazoline-based polymers with antimicrobial activity using scCO2

Using a green methodology, 17 different poly(2-oxazolines) were synthesized starting from four different oxazoline monomers. The polymerization reactions were conducted in supercritical carbon dioxide under a cationic ring-opening polymerization (CROP) mechanism using boron trifluoride diethyl etherate as the catalyst. The obtained living polymers were then end-capped with different types of amines, in order to confer them antimicrobial activity. For comparison, four polyoxazolines were end-capped with water, and by their hydrolysis the linear poly(ethyleneimine) (LPEI) was also produced. After functionalization the obtained polymers were isolated, purified and characterized by standard techniques (FT-IR, NMR, MALDI-TOF and GPC). The synthesized poly(2-oxazolines) revealed an unusual intrinsic blue photoluminescence. High concentration of carbonyl groups in the polymer backbone is appointed as a key structural factor for the presence of fluorescence and enlarges polyoxazolines’ potential applications. Microbiological assays were also performed in order to evaluate their antimicrobial profile against gram-positive Staphylococcus aureus NCTC8325-4 and gram-negative Escherichia coli AB1157 strains, two well known and difficult to control pathogens. The minimum inhibitory concentrations (MIC)s and killing rates of three synthesized polymers against both strains were determined. The end-capping with N,N-dimethyldodecylamine of living poly(2- methyl-2-oxazoline) and poly(bisoxazoline) led to materials with higher MIC values but fast killing rates (less than 5 minutes to achieve 100% killing for both bacterial species) than LPEI, a polymer which had a lower MIC value, but took a longer time to kill both E.coli and S.aureus cells. LPEI achieved 100% killing after 45 minutes in contact with E. coli and after 4 hours in contact with S.aureus. Such huge differences in the biocidal behavior of the different polymers can possibly underlie different mechanisms of action. In the future, studies to elucidate the obtained data will be performed to better understand the killing mechanisms of the polymers through the use of microbial cell biology techniques.

Hábitos e problemas do sono das crianças dos 2 a 10 anos

RESUMO: Enquadramento: O sono é cada vez mais reconhecido como um fator determinante na Saúde Infantil porque, quando desadequado, pode ter consequências na regulação emocional e do comportamento, nas funções cognitivas, no rendimento académico, na regulação do peso e no risco de lesões acidentais. Os hábitos e problemas do sono das crianças portuguesas não se encontram ainda bem caracterizados. Este conhecimento é importante para o desenvolvimento da investigação e para a promoção da saúde nesta área. Objetivos: Adaptar e validar o Children's Sleep Habits Questionnaire (CSHQ) para a cultura portuguesa; Caracterizar os hábitos de sono de uma amostra de crianças dos 2 aos 10 anos tendo em vista a obtenção de dados de referência; Estimar a prevalência dos problemas do sono na perspetiva dos pais; Avaliar se existem diferenças nos hábitos e problemas do sono entre as regiões de média-alta e baixa densidade populacional; Identificar potenciais consequências dos problemas do sono. Métodos: Foi realizado um estudo transversal, descritivo e correlacional. A versão portuguesa do questionário (CSHQ-PT) foi desenvolvida de acordo com as orientações previamente publicadas e validada numa amostra de 315 crianças dos 2 aos 10 anos. Para o estudo dos hábitos e problemas do sono, o CSHQ-PT foi distribuído aos pais de 2257 crianças recrutadas em 17 zonas de agrupamentos escolares (15 escolhidos de forma aleatória) das áreas da Grande Lisboa, Península de Setúbal e Alentejo, compreendendo zonas litorais e do interior, e de alta, média e baixa densidade populacional. Foram obtidos 1450 (64%) questionários válidos. Resultados: O CSHQ-PT mostrou propriedades psicométricas semelhantes às das versões de outros países e adequadas para a investigação. A avaliação dos hábitos de sono nos dias de semana mostrou que as crianças se deitam, em média, pelas 21h 44m (DP 38 min.). A necessidade da companhia dos pais para adormecer diminui com a idade, ocorrendo em 49% das crianças aos 2-3 anos e 10% aos 9-10 anos. O hábito de adormecer a ver televisão foi descrito em 15,8% das crianças. O tempo total de sono diário diminui com a idade, com uma diferença mais marcada dos 2 para os 3 anos e dos 3 para os 4 anos, quando a sesta se torna menos frequente. No fim de semana, 25% das crianças dormia pelo menos mais uma hora. As diferenças nos hábitos de sono entre regiões de média-alta e de baixa densidade populacional foram reduzidas, sem reflexo na duração média do sono. Considerando valores de referência de outros países, verificou-se que 10% das crianças estudadas tinha uma duração do sono dois desvios-padrão abaixo da média esperada para a idade. A prevalência dos problemas do sono na perspetiva dos pais foi de 10,4%, sem diferenças significativas entre classes etárias, subgrupos de nível educacional dos pais, nem entre zonas de média-alta e baixa densidade populacional. Estes problemas do sono mostraram-se associados, sobretudo, à duração do sono insuficiente, resistência em ir para a cama, dificuldade em adormecer sozinho, despertares noturnos frequentes e ocorrência de parassónias. A baixa prevalência de problemas do sono identificados pelos pais contrasta com cotações elevadas no CSHQ-PT que traduzem comportamentos-problema mais frequentes, que são bem aceites por alguns pais. O Índice de Perturbação do Sono foi mais elevado nas famílias com menor nível educacional. Em análise multivariada mostraram valor preditivo para a sonolência diurna: o tempo total de sono diário, a diferença da duração do sono noturno durante a semana e no fim de semana, a frequência de algumas parassónias e o hábito de adormecer a ver televisão. O rendimento escolar mostrou associação com os problemas do sono, que são mais frequentes nas crianças com dificuldades escolares e hiperatividade/problemas de atenção. A relação entre estas variáveis é complexa. Conclusões: Este estudo mostrou que os problemas comportamentais do sono e a privação de sono são frequentes na população estudada. Estes problemas têm consequências, uma vez que correspondem a uma frequência mais elevada de sintomas de sonolência diurna, por comparação com outros países. Perante este cenário, é muito importante reforçar a promoção de hábitos de sono saudáveis e continuar a estudar as consequências do sono desadequado nas crianças portuguesas. -----------ABSTRACT:Framework: Sleep is increasingly being recognized as important to Child Health, for inadequate sleep may impact behavioral and emotional regulation, cognitive functions, academic performance, weight regulation and the risk of accidental injuries. The sleep habits and sleep problems of Portuguese children are not well characterized. This knowledge is important to support further studies and health promotion actions. Objectives: Develop and validate a Portuguese version of the Children's Sleep Habits Questionnaire (CSHQ-PT); Characterize the sleep habits and problems in a sample of Portuguese children from the ages of 2 to 10 for future reference; Estimate the prevalence of parent-defined sleep problems; Assess whether there are differences in sleep habits and problems between regions of medium-high and low population densities; Identify potential consequences of sleep problems. Methods: We conducted a cross-sectional, descriptive and correlational study. The Portuguese version of the questionnaire (CSHQ-PT) was developed according to published guidelines and validated in a sample of 315 children from 2 to 10 years old (y.o.). In order to study sleep habits and problems we delivered the CSHQ-PT to 2257 children recruited from 17 school districts (15 were chosen randomly) in areas with low, medium and high population densities, including coastline and inland regions. 1450 (64%) valid questionnaires were obtained. Results: The CSHQ-PT demonstrated psychometric properties that were similar to the versions from other countries and adequate for research. The evaluation of sleep habits showed that on schooldays children go to bed, on average, at 21h 44m (SD 38 min.). The need of having the parent in the room at bedtime decreases with the age of the child, occurring in 49% of children with 2-3 y.o. and 10% of children between 9 and 10 y.o. The habit of going asleep while watching TV was reported in 15,8% of the children. Total sleep time diminishes with the age of the child, having a major decrease from 2 to 3 y.o. and from 3 to 4 y.o., along with less frequent naps. During the weekend, 25% of the children sleep at least one extra hour. Considering reference values from other series, we found that 10% of the children had a sleep duration two standard deviations below the mean for the age. The differences in sleep habits between regions of medium-high and low population densities are few, and there are no differences in average sleep durations. The prevalence of parent-defined sleep problems was 10.4%. There were no significant differences between age classes, parent education subgroups or between regions of medium-high and low population densities. These sleep problems were associated with insufficient sleep duration, bedtime resistance, difficulty in falling asleep alone, frequent night awakenings and the occurrence of parasomnias. The low prevalence of parent-defined sleep problems contrasts with high CSHQ scores meaning that problematic behaviors are more frequent, but acceptable to some parents. The Sleep Disturbance Score was higher in families with a lower educational level. In multivariate analysis, the following factors predicted the daytime somnolence score: total sleep time, the difference in night sleep duration between the weekend and school days, the frequency of some parasomnias and the habit of falling asleep while watching TV. School achievement showed a negative correlation with the sleep problems, which are more frequent in children with school difficulties and hyperactivity/attention problems. The relationship between these variables is complex. Conclusions: This study evidenced that behavioral sleep problems and sleep deprivation are common in our population. These sleep problems have consequences as they correspond to more symptoms of excessive daytime somnolence comparing to other countries. Therefore, we reinforce the importance of promoting healthy sleep habits and further study the consequences of inadequate sleep in Portuguese children.

Adesão à terapêutica medicamentosa em doentes com Diabetes Mellitus Tipo 2 : um estudo no ACES Almada e Seixal

RESUMO - A (não) adesão à terapêutica é um problema mundial que, para além de afetar diretamente a saúde dos indivíduos, afeta também os recursos económicos e sociais. Apesar da importância em aderir à terapêutica, largamente fundamentada na evidência científica, facto é que, em muitos casos, os doentes não o fazem. Assim, estudar as questões relacionadas com a adesão tem vindo a ganhar cada vez mais relevância e atualmente constitui um desafio para os sistemas de saúde, pois os mecanismos envolvidos no comportamento de adesão dos indivíduos são complexos. Deste modo, com este estudo pretendeu-se caracterizar uma amostra de indivíduos com diabetes mellitus tipo 2 e relacionar o seu nível de adesão à terapêutica medicamentosa com os fatores de não adesão. Este estudo foi desenvolvido no Agrupamento de Centros de Saúde (ACES) Almada e Seixal e nele participaram 151 diabéticos tipo 2. Para a recolha de dados utilizou-se o Questionário de Identificação de Fatores de Não Adesão adaptado de Cabral e Silva (2010) e a Medida de Adesão aos Tratamentos de Delgado e Lima (2001). Os resultados mostraram um perfil de participantes maioritariamente idosos, reformados, do género feminino, casados, com o ensino primário completo, rendimento mensal entre 301-1000 euros e tendencialmente aderentes à terapêutica medicamentosa. O (i) esquecimento, o (ii) preço da medicação, o (iii) número elevado de medicamentos para tomar de uma vez só, não perceber bem o que deve tomar e como e (v) adormecer antes da toma foram os fatores de não adesão relatados com mais frequência. Foram encontradas relações significativas entre o nível de adesão e o esquecimento, o preço da medicação o número elevado de medicamentos para tomar de uma vez só e adormecer antes da toma. Não encontrámos relações significativas entre o nível de adesão e os dados sociodemográficos, os fatores terapêuticos e o fator de não adesão “não perceber bem o que deve tomar e como”. No presente estudo são discutidos os resultados obtidos, consideradas algumas limitações e efetuadas propostas de investigações futuras.

Tradução e validação para Portugal do Patient Activation Measure 13 : em pessoas com Diabetes Mellitus tipo 2

RESUMO - Introdução: A Diabetes Mellitus Tipo 2 (DM2) tem uma elevada prevalência em todo o mundo, com impacto significativo a nível de Saúde Pública, na vida dos doentes e nos custos que lhe são associados. O Patiente Activation Measure 13 (PAM13) é um questionário que possibilita a avaliação das crenças, conhecimentos, motivação e capacidades de uma pessoa em relação à sua saúde; pelo que a sua utilização na DM2 é pertinente. Objetivos: Traduzir o PAM 13, versão curta, para Português de Portugal; Estabelecer as propriedades psicométricas da versão Portuguesa do PAM 13 (PAM13-P); Validar a PAM 13-P num grupo de pessoas com DM2. Material e métodos: O processo de tradução e adaptação cultural do questionário foi composto pelas fases: 1-Tradução, 2-Reconciliação e síntese, 3-Back translation, 4-Rever e sintetizar a Back translation, 5-Harmonização, 6-Revisão do comité de peritos, 7-Cognitive debriefing e 8-Avaliação final. Para validar o PAM13-P realizou-se um estudo observacional transversal analítico com uma amostra de conveniência, de pessoas com DM2, seguidas na Associação Protectora dos Diabéticos de Portugal. O questionário foi de autopreenchimento e foi consultado o processo clínico para obtenção da HbA1c. O tratamento estatístico foi realizado através do SPSS 21® e Winsteps v3.8.1®. Resultados e discussão: O processo de tradução e adaptação cultural foi realizado de acordo com as guidelines. Foram realizados 3 painéis de e-Delphi, com 21 participantes de áreas distintas, tendo-se obtido bons níveis de concordância. As principais modificações realizadas ao questionário foram a simplificação da linguagem e dos itens, obtendo-se as equivalências necessárias. O PAM13-P foi aplicado a 201 pessoas, sendo que a taxa de resposta foi de 83%. Na amostra analisada 57.3% eram homens. Obtiveram-se as médias de idade 67.1 anos e de duração de diabetes 17.3 anos. A média do score do PAM foi 58.5±10.1(41.8-90.5) pontos e 49,7% da amostra estava no nível 3 de ativação. Relativamente aos itens verificou-se que os itens mais difíceis foram o 13(56.1) e o 8(55.4) e o com menor dificuldade foi 4(38.5). As categorias de resposta tiveram um bom ajuste ao Modelo de Rasch. O ajustamento dos itens foi infit entre 0.779-1.177 e outfit entre 0.794-1.315. A fiabilidade dos indivíduos variou entre 0.77(real) e 0.83(modelo) e dos itens foi de 0.97 (real e modelo). O Alfa de Cronbach foi bom (α=0.82). Estas estatísticas foram semelhantes aos da validação do PAM13. Existiu uma relação entre o score do PAM e os itens de validação em 51%. Das variáveis analisadas, existia um relação do nível de ativação com a idade e com a HbA1c. Conclusões: O PAM13-P foi traduzido e adaptado culturalmente para Português e foi validado em pessoas com DM2, sendo as propriedades psicométricas boas.

Unravelling the role of alpha 2,6 sialic acid on mouse dentritic cells functions

RESUMO: As células dendríticas (CDs) são fundamentais na imunomodulação e iniciação de respostas imunes adaptativas, enquanto os ácidos siálicos (Sias) são potenciais imunomoduladores. Estas células expressam níveis elevados da sialiltransferase ST6Gal-1, que transfere Sias para a posição terminal de oligossacáridos. De facto, a maturação de CDs está associada a uma diminuição da sialilação na sua superfície celular. Apesar de ter função biológica desconhecida, a forma solúvel, extracelular de ST6Gal-1 aumenta em cancros e inflamação. Ainda assim, esta foi recentemente identificada como moduladora da hematopoiese. Considerando o importante papel das CDs na iniciação de respostas anticancerígenas, uma ligação entre a sialilação extrínseca induzida por ST6Gal-1 extracelular e o seu papel na modulação de CDs deve ser identificada. Neste trabalho hipotetizou-se que a sialilação α2,6 extrínseca de CDs diminui o seu perfil de maturação mediante ativação por lipopolissacarídeo (LPS). O objetivo principal foi sialilar extrinsecamente em α2,6 CDs da medula óssea de murganhos, avaliando os seus perfis de maturação e de libertação de citocinas, após estimulação com LPS (por Citometria de Fluxo e ELISA, respetivamente). Ao contrário da hipótese, o perfil celular não foi modulado, usando várias abordagens. Por outro lado, a consequência da falta de α2,6 Sias na maturação de CDs foi avaliada analisando: 1) CDs da medula óssea de murganhos tratadas com sialidase, 2) CDs da medula óssea e 3) CDs das vias aéreas, ambas de murganhos deficientes em ST6Gal-1, comparando com a estirpe selvagem. Estes resultados sugerem que a perta total de α2,6 Sias se relaciona com o aumento da expressão do complexo de histocompatibilidade principal de classe II. Apesar de controverso, é provável existirem mecanismos inerentes à ativação por LPS, reduzindo a eficácia de ST6Gal-1 extracelular. Por outro lado, a modificação no perfil de CDs de murganhos deficientes em ST6Gal-1 poderá relacionar-se com uma predisposição para um estado inflamatório severo. Com isto, o trabalho desenvolvido abriu futuras linhas de investigação, nomeadamente explorar outros fatores envolvidos na (de)sialilação α2,6 de CDs, podendo ter impacto em imunoterapia com uso de CDs.--------------------------ABSTRACT: Dendritic cells (DCs) are vital for immunomodulation and the initiation of adaptive immune responses, whereas sialic acids (Sias) are potential immunomodulators. These cells express high levels of sialyltransferase ST6Gal-1, responsible for transferring Sias to the terminal position of oligosaccharide chains. Indeed, DCs’ maturation is associated with decreased cell surface sialylation. Although its biological significance is unknown, the soluble, extracellular form of ST6Gal-1 increases in cancers and inflammation. However, extracellular ST6Gal-1 was recently identified as modulator of hematopoiesis. Considering that DCs play a crucial role in the initiation of a productive anti-cancer immune response, a link between extrinsic sialylation by the extracellular ST6Gal-1 on DC function needs to be investigated. We hypothesize that extrinsic α2,6 sialylation of DCs diminishes their maturation features upon lipopolysaccharide (LPS) stimulation. The main goal was to extrinsically α2,6 sialylate mice bone marrow derived DCs (BMDCs) and to evaluate their maturation and cytokine profiles upon LPS stimulation (by Flow Cytometry and ELISA, respectively). Unlike the hypothesis, we observed that BMDCs’ profile is not modulated, even using several approaches. In contrast, the consequence of lacking cell surface α2,6 Sias in DC maturation was assessed by analysing: 1) sialidase treated BMDCs, 2) BMDCs from mice lacking ST6Gal-1 and 3) DCs from mice airways, comparing wild type with ST6Gal-1 knockout mice. These results suggest that overall lack in α2,6 Sias is related with increased expression of major histocompatibility class II (MHC-II). Although appearing to be controversial findings, other intracellular mechanisms might be occurring upon LPS-induced BMDC activation, probably reducing extracellular ST6Gal-1 effect. In opposite, the modification observed in DC profile of ST6Gal-1 knockout mice might be related to its predisposition to a more severe inflammatory status. With this, the developed work opened future lines of investigation, namely exploring other factors involved in α2,6 (de)sialylation of DC, which might have influence in immunotherapy using DCs.

Control of a white organic light emitting diode’s emission parameters using a single doped RGB active layer

White Color tuning is an attractive feature that Organic Light Emitting Diodes (OLEDs) offer. Up until now, there hasn’t been any report that mix both color tuning abilities with device stability. In this work, White OLEDs (W-OLEDs) based on a single RGB blend composed of a blue emitting N,N′-Di(1-naphthyl)-N,N′-diphenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine (NPB) doped with a green emitting Coumarin-153 and a red emitting 4-(Dicyanomethylene)-2-methyl-6-(4-dimethylaminostyryl)-4H-pyran (DCM1) dyes were produced. The final device structure was ITO/Blend/Bathocuproine (BCP)/ Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminium (Alq3)/Al with an emission area of 0.25 cm2. The effects of the changing in DCM1’s concentration (from 0.5% to 1% wt.) allowed a tuning in the final white color resulting in devices capable of emitting a wide range of tunes – from cool to warm – while also keeping a low device complexity and a high stabilitty. Moreover, an explanation on the optoelectrical behavior of the device is presented. The best electroluminescense (EL) points toward 160 cd/m2 of brightness and 1.1 cd/A of efficiency, both prompted to being enhanced. An Impedance Spectroscopy (IS) analysis allowed to study both the effects of BCP as a Hole Blocking Layer and as an aging probe of the device. Finally, as a proof of concept, the emission was increased 9 and 64 times proving this structure can be effectively applied for general lighting.

Analysis of a controversial decision process: the case of the pumped hydro storage power plant Atdorf in Germany

Based on the report for the unit “Métodos Interactivos de Participação e Decisão A” (Interactive methods of participation and decision A), coordinated by Prof. Lia Maldonado Teles de Vasconcelos and Prof. Nuno Miguel Ribeiro Videira Costa. This unit was provided for the PhD Program in Technology Assessment in 2015/2016.

The role of α2,3- and α2,6-sialylation

RESUMO: Os glicoconjugados que decoram a superfície celular e os lípidos e proteínas secretados ocupam o ponto de encontro onde normalmente ocorrem interacções críticas homólogas (hospedeiro-hospedeiro) e heterólogas (hospedeiro-patogénio). Apesar de ser largamente aceite que os glicanos são parte integrante do processo de imunidade, continua a não ser claro qual o papel que os glicanos, em toda a sua diversidade, tomam no quadro geral da imunidade. Os glicanos, que são frequentemente terminados por resíduos de ácido siálico, podem ser alterados por factores externos, tais como patogénios, ou por acontecimentos fisiológicos celulares específicos. Normalmente em posição terminal, as glico-estruturas que contêm ácido siálico assumem um papel fundamental numa quantidade substancial de receptores imunes envolvidos na adesividade e tráfico celular, tal como as Selectinas e as Siglecs, das quais se sabe apresentarem uma relevante função imune. À altura do início desta tese, era sabido que os ácidos siálicos expressos à superfície das células poderiam modular mecanismos importantes nas respostas imunes adaptativas. Considerando a posição de charneira que as células dendríticas (DCs) ocupam na transição da resposta imune inata para a adaptativa, antecipámos que os ácidos siálicos poderiam também modular mecanismos relevantes nas DCs humanas. As DCs têm uma função muito relevante na verificação e captura antigénica, migração para os gânglios linfáticos e apresentação antigénica aos linfócitos, uma sequência de funções que conduz, em ultima instância, à indução da resposta inata adaptativa. Considerando estas premissas, a nossa hipótese principal foi que os ácidos siálicos podem influenciar funções relevantes das DCs, tais como captura de antigénios, maturação, migração para os gânglios linfáticos e apresentação antigénica às células Para testar esta hipótese, dividimos o trabalho em quatro partes: 1) Analisámos os glicanos sialilados de superfície, expressos durante a diferenciação de monócitos humanos em DCs (moDCs). Os nossos dados mostraram que a expressão dos glicanos com ligações em O (O-glicanos) e sialilados em α2,3, assim como glicanos com ligações em N (N-glicanos) sialilados em α2,6 e α2,3 aumentou durante o processo de diferenciação das moDCs. Contribuindo para esta nova configuração glicosídica, três sialiltransferases (STs) poderão estar envolvidas: a ST6Gal-1 correlaciona-se com a expressão aumentada de N-glicanos sialilados em α2,6; a ST3Gal-1 contribui para a sialilação em α2,3 de O-glicanos, em especial de antigénios T; e a ST3Gal-4 poderá ser responsável pelo aumento de N-glicanos sialilados em α2,3. Após estímulo e consequente maturação das moDCs, ambos os níveis de expressão génica de ST6Gal-1 e ST3Gal-4 são negativamente modificados sendo, também, que a expressão de ST3Gal-1 varia consoante o estímulo. 2) Estudámos posteriormente as consequências da modulação dos ácidos siálicos de superfície nas funções das DCs. Observámos que a remoção dos ácidos siálicos de superfície diminui significativamente a capacidade de macropinocitose e endocitose mediada por receptores nas moDCs. Em contrapartida, o tratamento com sialidase aumentou significativamente a capacidade das moDCs para fagocitar Escherichia coli. Determinou-se também que este mecanismo requer a existência de ácido siálico presente nas E. coli indicando um mecanismo de interacção hospedeiro-patogénio dependente de ácido siálico em ambas as partes envolvidas. As moDCs tratadas com sialidase também apresentam um nível superior de expressão de moléculas de MHC e moléculas co-estimulatórias, sugerindo um fenótipo celular mais maduro. Recorrendo ao modelo de ratinho, utilizaram-se DCs derivadas de células da medula (BMDCs) de ratinhos deficientes em ST3Gal-1 e ST6Gal-1. Estes ensaios revelaram que quer a endocitose quer a maturação são influenciadas por modificações 37 nos glicanos sialilados em α2,3 ou α2,6. A detecção e quantificação de proteínas Nglicosiladas e sialiladas em α2,6 apontou para um potencial envolvimento de integrinas β2 nestes mecanismos. 3) O efeito da sialilação em α2,6 na migração das DCs para os gânglios linfáticos foi também analisado. Observámos que BMDCs deficientes para ST6Gal-1 apresentam uma redução de cerca de 50% nos níveis de migração das DCs para os gânglios linfáticos, tal como aferido em ensaios de inflamação in situ e estudos de transferência adoptiva de células. Uma redução dos níveis deste tipo de migração foi também observada quando BMDCs nativas foram transferidas para ratinhos receptores deficientes em ST6Gal-1. São, contudo, necessários mais ensaios de forma a identificar as moléculas envolvidas neste processo. 4) Por último, analisámos o impacto da sialilação na estimulação antigénica das DCs às células T. Assim, concluiu-se que moDCs tratadas com sialidase apresentam um nível de expressão superior de IL-12, TNF-ɑ, IL-6 e IL-10, e activação do factor de transcrição nuclear kappa B (NF-κB). As DCs tratadas com sialidase induziram uma maior proliferação nas células T, com expressão correspondente de interferão-γ. Este dado sugere que a remoção de ácidos siálicos de superfície contribui para o desenvolvimento de uma resposta pro-inflamatória do tipo 1 por células T auxiliares (resposta Th1). Considerando estes dados no seu todo, concluímos que o ácido siálico tem um papel marcante nas funções imunes das DCs. Alterações à concentração de ácido siálico à superfície das células podem alterar a endocitose/fagocitose, maturação, migração para os tecidos e gânglios linfáticos e capacidade estimulatória para com as células T. Complementando estes dados, as ligações glicosídicas de ácidos siálicos criados por ST6Gal-1 e ST3Gal-1 são funcionalmente relevantes. A modulação programada da sialilação do glicocálice, mediada por sialidases individuais ou sialiltransferases é uma possibilidade aceitável para a melhoria da fagocitose por DCs e da sua potência imunológica. Este facto tem um significado particular para imunoterapias baseadas em DCs, podendo provar-se decisivo para a sua eficiência e aplicabilidade num futuro muito próximo.-------------------------------ABSTRACT: Glycans decorating cell surface and secreted proteins and lipids occupy the junction where critical host–host and host-pathogen interactions occur. In spite of the wide acceptance that glycans are centrally implicated in immunity, exactly how glycans and their variety and variability contribute to the overall immune response remains poorly defined. Glycans, frequently terminated by sialic acid residues, may be modified by external factors such as pathogens or upon specific physiological cellular events. The terminal, privileged positions of sialic acid-modified structures makes them key, fundamental determinants for a number of immune receptors with known involvement in cellular adhesiveness and cell trafficking, such as Selectins and Siglecs, with known relevant immune functions. At the time this thesis was initiated, it was established that sialic acids expressed at cell surface could modulate important mechanisms of the adaptive immune responses. Given the key role of dendritic cells (DCs) in the transition from innate to the adaptive immune responses, we anticipated that sialic acids could also modulate important mechanisms of human DCs. DCs have a relevant role in antigen screening and uptake, migration to lymph nodes and antigen presentation to lymphocytes, ultimately triggering the adaptive immune response. Therefore, our primary hypothesis was that sialic acids may modulate DC functions, such as antigen uptake, maturation, homing to lymph nodes and antigen presentation to T cells. To test this hypothesis, we divided our work in four parts. 1) Surface sialylated glycans expressed during differentiation from human monocytes to DCs (moDCs) were analyzed. Our data showed that α2,3-sialylated O-glycans and α2,6- and α2,3-sialylated N-glycans expression increased during moDC differentiation. Three main sialyltransferases (STs) are committed with this new glycan configuration: ST6Gal- 1 correlates with the increased expression of α2,6-sialylated N-glycans; ST3Gal-1 32 contributes for the α2,3-sialylation of O-glycans, especially T antigens; and ST3Gal-4 may contribute for the increased α2,3-sialylated N-glycans. Upon moDC maturation, ST6Gal-1 and ST3Gal-4 are downregulated and ST3Gal-1 is altered in a stimulus dependent manner. 2) We subsequently analyzed the consequences of the modulation of cell surface sialic acids in DC functions. We observed that removing surface sialic acid by sialidase significantly decreased the capacity of moDCs to micropinocytose and receptormediated endocytose. In contrast, treatment with a sialidase significantly improved the capacity of moDCs to phagocytose Escherichia coli. The improved phagocytosis mechanism required E. coli sialic acids, indicating a mechanism of host–pathogen interaction dependent on sialic acid moieties. Sialidase-treated moDCs have increased expression of MHC and co-stimulatory molecules, suggesting a more mature phenotype. Experiments using mouse bone marrow-derived DCs (BMDCs) from ST3Gal-1-/- and ST6Gal-1-/- strains indicated that endocytosis and maturation are influenced by changes in either α2,3 or α2,6-sialylated glycans. The analysis of α2,6-sialylated, N-glycosylated proteins, strongly suggested the potential involvement of β2 integrins, underlying these mechanisms. 3) The effect of α2,6-sialylation in DC homing to lymph nodes was also analyzed. We observed that BMDCs deficient for ST6Gal-1 have an almost 50% reduction in DC homing, as assayed by in situ inflammation and adoptive transfer studies. A reduction in DC homing was also observed when wild type BMDCs were transferred into ST6Gal-1-/- recipient mice. Further investigations are necessary to identify the molecules involved in this process. 4) Finally, we also analyzed the impact of sialylation on DCs ability to prime T cells. Sialidase-treated moDCs show increased gene expression of IL-12, TNF-α, IL-6 and IL- 10 cytokines, and activation of the transcription factor nuclear factor-κB. Sialidase33 treated DCs induced a higher proliferative response of T cells with concomitant higher expression of interferon-γ, suggesting that the clearance of cell surface sialic acids contributes to the development of a T helper type 1 proinflammatory response. Together, our data strongly support sialic acid’s relevance in DC immune functions. Alterations of cell surface sialic acid content can alter the endocytosis/phagocytosis, maturation, migration/homing and the ability for T cell priming in human DCs. Moreover, sialic acid linkages created by ST6Gal-1 and ST3Gal-1 are functionally relevant. The engineering of cell surface sialylation, mediated by individual sialidases or sialyltransferases is a likely possibility to fine tune DC phagocytosis and immunological potency, with particular significance to DC-based therapies.