Estabelecimento do perfil metabolómico volátil da urina e saliva, como estratégia não-invasiva, para a deteção de potenciais biomarcadores de diferentes tipos de cancro

Com este trabalho pretendeu-se estabelecer o perfil metabolómico volátil de amostras de fluidos biológicos, nomeadamente saliva e urina, de pacientes com cancro da mama e do pulmão e de indivíduos saudáveis (grupo controlo), utilizando a Microextração em Fase Sólida em modo headspace (HS-SPME) seguida de Cromatografia Gasosa acoplada à Espectrometria de Massa (GC-MS). Efetuou-se a comparação entre os perfis voláteis dos grupos estudados com o objetivo de identificar metabolitos que possam ser considerados como potenciais biomarcadores dos tipos de cancro em estudo. De modo a otimizar a metodologia extrativa, HS-SPME, foram avaliados os diferentes parâmetros experimentais com influência no processo extrativo. Os melhores resultados foram obtidos com a fibra CAR/PDMS, usando um volume de 2 mL de saliva acidificada, 10% NaCl (m/v) e 45 minutos de extração a uma temperatura de 37±1°C. Para a urina foi utilizada a mesma fibra, 4 mL de urina acidificada, 20% NaCl (m/v) e 60 minutos de extração a 50±1°C. Nas amostras de saliva e urina, foram identificados 243 e 500 metabolitos voláteis respetivamente, sendo estes pertencentes a diferentes famílias químicas. Posteriormente, utilizou-se a análise discriminante por mínimos quadrados parciais (PLS-DA) que permitiu observar uma boa separação entre os grupos controlo e oncológicos. Nas amostras salivares o grupo de pacientes com cancro da mama foi maioritariamente caracterizado pelo metabolito ácido benzeno carboxílico e o grupo de pacientes com cancro do pulmão pelo ácido hexanóico. Na urina o grupo de pacientes com cancro da mama foi maioritariamente caracterizado pelo metabolito 1-[2-(Isobutiriloxi)-1-metiletil]-2,2-dimetilpropil 2-metilpropanoato e o grupo de pacientes com cancro do pulmão pelo o-cimeno. Além da metodologia PLS-DA foi realizada a validação cruzada de monte carlo (MCCV) tendo-se obtido uma elevada taxa de classificação, sensibilidade e especificidade o que demonstra a robustez dos dados obtidos.

Contributo da exsudação de ácidos orgânicos para a tolerância ao alumínio em duas variedades de trigo da Madeira

O trigo encontra-se em terceiro lugar entre os cereais mais produzidos em todo o mundo. Um dos principais entraves ao seu cultivo e produção é a acidez dos solos, que proporciona a biodisponibilidade do alumínio, com a formação de catiões facilmente absorvidos que afetam o desenvolvimento radicular e podem levar à morte da planta. Algumas variedades de trigo desenvolveram a capacidade de tolerar a presença do alumínio. Esta tolerância pode resultar de diferentes estratégias, através da ação de diversos mecanismos, sendo que o presente trabalho pretende avaliar a importância da exsudação de ácidos orgânicos na tolerância ao alumínio por algumas variedades de trigo na Madeira. Ao longo deste trabalho foram analisados vários caracteres, cuja variação permite discriminar o comportamento de duas variedades regionais de trigo (Triticum aestivum erithrospermum Körn e Triticum aestivum var. milturum (Alef.) Velican) em condições de stress provocado pelo alumínio. As amostras de trigo foram colocadas em vasos herméticos na presença ou ausência da alumínio e o meio de crescimento final foi analisado para determinar a capacidade das plantas para exsudar malato e citrato. As plantas foram analisadas em relação a cinco marcadores moleculares para detetar a presença ou ausência do gene ALTM1 que codifica a proteína transmembranar de transporte do malato. Em resultado deste trabalho, conclui-se que uma das variedades regionais (T. aestivum erithrospermum) é tolerante ao alumínio e a outra (T. aestivum var. milturum) moderadamente tolerante. Ambas as variedades têm capacidade de exsudar ácidos orgânicos, ainda que a primeira tivesse uma exsudação mais proeminente. A variedade moderadamente tolerante apresentou uma taxa de alongamento radicular inferior e uma produção de calose superior devido à sua maior suscetibilidade ao alumínio. O gene ALMT1, responsável pelo transporte do malato do citoplasma para o exterior das células, foi detetado em ambas as variedades, levando a concluir que o que difere entre as variedades é a sua expressão.

New bacterial cellulose nanocomposites prepared by in situ radical polymerization of methacrylate monomers

Bacterial cellulose/polymethacrylate nanocomposites have received attention in numerous areas of study and in a variety of applications. The attractive properties of methacrylate polymers and bacterial cellulose, BC, allow the synthesis of new nanocomposites with distinct characteristics. In this study, BC/poly(glycidylmethacrylate) (BC/PGMA) and BC/poly(ethyleneglycol)methacrylate (BC/PPEGMA) nanocomposites were prepared through in situ free radical polymerization of GMA and PEGMA, respectively. Ammonium persulphate (APS) was used as an initiator and N,N’methylenebisacrilamide (MBA) was used as a crosslinker in BC/PGMA. Chemical composition, morphology, thermal stability, water absorption, mechanic and surface properties were determined through specific characterization techniques. The optimal polymerization was obtained at (1:2) for BC/PGMA, (1:2:0.2) ratio for BC/GMA/MBA and (1:20) for BC/PPEGMA, with 0.5% of initiator at 60 ºC during 6 h. A maximum of 67% and 87% of incorporation percentage was obtained, respectively, for the nanocomposites BC/PGMA/MBA and BC/PPEGMA. BC/PGMA nanocomposites exhibited an increase of roughness and compactation of the three-dimensional structure, an improvement in the thermal and mechanical properties, and a decrease in their swelling ability and crystallinity. On the other hand, BC/PPEGMA showed a decrease of stiffness of three-dimensional structure, improvement in thermal and mechanical properties, an increase in their swelling ability and a decrease the crystallinity. Both BC/polymethacrylate nanocomposites exhibited a basic surface character. The acid treatment showed to be a suitable strategy to modifiy BC/PGMA nanocomposites through epoxide ring-opening reaction mechanism. Nanocomposites became more compact, smooth and with more water retention ability. A decrease in the thermal and mechanical proprieties was observed. The new nanocomposites acquired properties useful to biomedical applications or/and removal of heavy metals due to the presence of functional groups.

Novo sistema hidropónico aplicado à produção do tomate cereja (Lycopersicum esculentum Mill. var Moscatel RZ)

A hidroponia é uma técnica poderosa na utilização eficiente dos recursos agrícolas, pois permite um ganho quer na produtividade, quer na qualidade do fruto. Atualmente os sistemas hidropónicos utilizados em plantas de médio porte não são os mais adequados, sendo esta uma área a explorar. Neste trabalho criou-se um novo sistema hidropónico (Deep Large Flow Technique- DLFT) para aplicação a plantas de médio porte e avaliou-se o seu impacto no crescimento, produtividade, biomassa e qualidade do tomate cereja (Solanum lycopersicum var. Moscatel RZ). O sistema de cultivo tradicional (solo) e semi-hidropónico (suporte com fibra de coco) serviram como base de comparação. Observou-se que após 31 dias as plantas cultivadas no novo sistema hidropónico obtiveram um crescimento acentuado, apresentando 3x mais frutos. Em termos de produtividade, os sistemas hidropónicos foram iguais, sendo o sistema tradicional 4x inferior. O total de biomassa foi significativamente maior no novo sistema hidropónico, com mais 20% e 88% que o sistema semi-hidropónico e tradicional, respetivamente. As plantas produzidas no sistema DLFT apresentaram frutos com qualidade superior, com um rácio de monossacarídeos/acidez de 6,6 mg/g. O conteúdo total de ácidos gordos nos frutos cultivados com este sistema foi 39% e 44% superior aos do semihidropónico e do tradicional. Contrariamente, o conteúdo de flavonóides foi inferior nos frutos cultivados com o novo sistema hidropónico, tendo os frutos do sistema tradicional e do sistema semi-hidropónico 40% e 10% maior teor desta família de compostos. Os resultados obtidos neste estudo demonstram que a utilização do novo sistema hidropónico na produção de plantas de médio porte, aumenta o crescimento, a acumulação de biomassa e a qualidade do fruto. Assim, permite ao produtor reduzir os custos, rentabilizar a produção (menor tempo de produção), valorizar a biomassa da planta e aumentar a qualidade do produto. Também, através dos teores de carotenóides, ácidos gordos e polifenóis poderá inferir-se que ocorreu um menor impato dos stressses abióticos subjacentes aos sistemas nas plantas produzidas pelo sistema DLFT.

Enrichment of bioactive compounds in microalgae for aquaculture

Microalgae are promising microorganisms for the production of food and fine chemicals. Several species of microalgae are used in aquaculture with the purpose of transfer bioactive compounds up to the aquatic food chain. The main objective of this project was to develop a stress–inducement strategy in order to enhance the biochemical productivity of Nannochloropsis gaditana, Rhodomonas marina and Isochrysis sp. for aquaculture purposes having in account their growth and organizational differences. In this regard, two experiments were design: the first one consisted on the alteration of overall nutrient availabilities in growth medium; and the second one comprised changes in nitrogen and sulfur concentrations maintaining the concentrations of the other nutrients present in a commercial growth medium (Nutribloom plus), which is frequently used in aquaculture. Microalgae dried biomass was characterized biochemically and elemental analysis was also performed for all samples. In first experimental design: linear trends between nutrient availability in growth media and microalgae protein content were obtained; optimum productivities of eicosapentaenoic (EPA) and docosahexaenoic acids (DHA) were attained for both R. marina and N. gaditana in growth media enriched with 1000 L L-1 of nutrient solution whereas for Isochrysis sp. the double of Nutribloom plus was needed; the decrease of glucans and total monosaccharides with nutrient availability for R. marina and Isochrysis sp. showed the occurrence of a possible depletion of carbohydrates towards lipids and proteins biosynthesis. Second experimental desing: N. gaditana exhibited the highest variation in their biochemical composition against the applied perturbation; variations observed for microalgae in their biochemical composition were reflected in their elemental stoichiometry; in N. gaditana the highest nitrogen concentrations lead to overall maximum productivities of the biochemical parameters. The results of the present work show two stress-inducement strategies for microalgae that may constitute a base for further investigations on their biochemical enhancement.

Use of novel biomarkers (Homocysteine, vitamin B6, B9 and B12) on the assessing the progression of cardiovascular disease

A large number of evidences correlate elevated levels of homocysteine (Hcys) with a higher cardiovascular diseases (CVDs) risk, especially, atherosclerosis. Similarly, abnormal low levels of the vitamins B6, B9 and B12 are associated to an instability in the methionine cycle with an over production of Hcys. Thus, biomedical sciences are looking forward for a cheaper, faster, precise and accurate analytical methodology to quantify these compounds in a suitable format for the clinical environment. Therefore the objective of this study was the development of a simple, inexpensive and appropriate methodology to use at the clinical level. To achieve this goal, a procedure integrating a digitally controlled (eVol®) microextraction by packed sorbent (MEPS) and an ultra performance liquid chromatography (UPLC) coupled to a photodiode array detector (PDA) was developed to identify and quantify Hcys vitamins B6, B9 and B12. Although different conditions were assayed, we were not able to combine Hcys with the vitamins in the same analytical procedure, and so we proceeded to the optimization of two methods differing only in the composition of the gradient of the mobile phase and the injected volume. It was found that MEPS did not bring any benefit to the quantification of the Hcys in the plasma. Therefore, we developed and validate an alternative method that uses the direct injection of treated plasma (reduced and precipitated). This same method was evaluated in terms of selectivity, linearity, limit of detection (LOD), limit of quantification (LOQ), matrix effect and precision (intra-and inter-day) and applied to the determination of Hcys in a group composed by patients presenting augmented CVD risk. Good results in terms of selectivity and linearity (R2> 0.9968) were obtained, being the values of LOD and LOQ 0.007 and 0.21 mol / L, respectively. The intra-day precision (1.23-3.32%), inter-day precision (5.43-6.99%) and the recovery rate (82.5 to 93.1%) of this method were satisfactory. The matrix effect (>120%) was, however, higher than we were waiting for. Using this methodology it was possible to determine the amount of Hcys in real plasma samples from individuals presenting augmented CVD risk. Regarding the methodology developed for vitamins, despite the optimization of the extraction technique and the chromatographic conditions, it was found that the levels usually present in plasma are far below the sensitivity we obtained. Therefore, further optimizations of the methodology developed are needed. As conclusion, part of the objectives of this study was achieved with the development of a quick, simple and cheaper method for the quantification of Hcys.

Os efeitos do plasma não térmico à pressão atmosférica no desenvolvimento larval e anomalias morfológicas de Drosophila Melanogaster

O plasma não térmico nos cuidados de saúde é um campo emergente que tem as suas raízes na ciência de plasmas. Este tipo de investigação tem crescido rapidamente e é agora objeto de um amplo esforço de pesquisa interdisciplinar envolvendo a medicina, a biologia, a física, a química e a engenharia. Têm sido feitos vários trabalhos de modo a elucidar quais as interações das espécies produzidas pelo plasma com os sistemas vivos. É evidente que o mecanismo da interação do plasma com os sistemas vivos é complexo, em parte devido à complexidade do plasma mas principalmente devido à enorme complexidade da biologia. O principal objetivo desta dissertação foi observar os efeitos do plasma não térmico à pressão atmosférica (PNTPAs) no desenvolvimento larval e anomalias morfológicas de Drosophila melanogaster. Para o efeito, foram expostas e analisadas fenotipicamente 2.566 larvas após exposição, dos diferentes estádios (1.º, 2.º e 3.º) de desenvolvimento. Os testes foram realizados com aplicações de plasma com e sem ultra violeta, em duas linhas diferentes de Drosophila; uma linha selvagem preparada por nós e uma linha laboratorial. A análise fenotípica revelou que após exposição as larvas apresentavam alterações no fenótipo e no comportamento que não foram observadas no controlo, nomeadamente anomalias nas mudas, traqueias partidas, formação de massas melanóticas que podiam persistir até à fase adulta, excesso de gotículas lipídicas, atraso no desenvolvimento, comportamento de não alimentação e formação de pupa imatura que levava à formação de pupa precoce e morte pupal. Na fase pupal, as anomalias mais comuns estavam relacionadas com a forma do pupário (causadas pela pipação prematura), apresentando um desenvolvimento aberrante. Entre os vários fenótipos observados, o mais significativo foi o criptocefálico (alterações na eversão dos discos imaginais) levando à morte pupal. Nos adultos, as principais anomalias morfológicas foram registadas na formação e segmentação das patas, na forma e padrão das nervuras das asas e na formação do tórax. A similaridade destes resultados com trabalhos publicados relacionados com a hormona esteróide ecdisona indicam que provavelmente o PNTPA poderá ter influenciado a biossíntese e/ou a regulação da ecdisona, a principal hormona que regula o desenvolvimento e a metamorfose em Drosophila.

Estudo do perfil bioquímico da população hemodialisada diabética da Região da Madeira

A Diabetes Mellitus, em especial a do tipo 2, é uma das causas mais frequentes na insuficiência  renal crónica, e uma das diversas complicações que podem ocorrer num individuo diabético é a  nefropatia diabética. A nefropatia diabética é uma doença que se caracteriza pela falência renal  e leva a que alguns dos pacientes com esta doença tenham de realizar o tratamento de  hemodiálise. O objectivo principal deste estudo foi a caracterização do perfil bioquímico da  população hemodialisada diabética e não diabética. Realizou‐se um estudo retrospectivo a  doentes que realizaram hemodiálise, no período de Novembro de 2004 a Julho de 2005, na  Unidade de Hemodiálise do Hospital dos Marmeleiros do Centro Hospitalar do Funchal e na  Nefromar, Unidade de Hemodiálise da Clínica de Santa Catarina.  Este estudo envolveu uma amostragem de 267, em que 115 eram hemodialisados com os  níveis da glicose inferiores a 150 mg/dl, constituindo o GTND, 60 eram hemodialisados com  níveis  de  glicose  iguais  ou  superiores  a  150  mg/dl,  constituindo  o  GTD  e,  finalmente,  os  restantes  92  indivíduos  saudáveis  e  que  não  realizam  hemodiálise,  o  GC.  Os  parâmetros  analisados foram a creatinina, a ureia, a glicose, as proteínas totais, a albumina, o colesterol, o  HDL‐c, LDL‐c e triglicerídeos, o sódio, o potássio e o cloro.  A análise dos parâmetros bioquímicos revelou uma maior frequência de hemodialisados no  sexo masculino, com idades superiores aos sessenta anos, o que está de acordo com estudos  efectuados anteriormente.  Os resultados mostraram que os parâmetros creatinina e ureia, são os que apresentam mais  alterações  nos  doentes  hemodialisados,  devido  terem  sido  determinados  em  pré‐diálise.  Verificou‐se que os níveis colesterol total, de LDL‐c e os triglicerídeos são mais elevados nos  grupos teste, em especial no GTD.   Das análises de correlações verificou‐se haver uma relação entre a glicose e os níveis elevados  de colesterol, LDL‐c e triglicerídeos e também com os níveis baixos de HDL‐c.Os restantes  parâmetros analisados com a excepção da glicose, não mostraram diferenças significativas  entre os grupos em estudo 

Estabelecimento da composição volátil do nutriente FNI 210 usado pela Ceratitis capitata (Wiedemann, 1824) e dos extratos de diferentes espécies de plantas avaliação do potencial atrativo e repelente das plantas: avaliação do potencial atrativo e repelente das plantas

A mosca da fruta é uma das principais pragas agrícolas. Neste trabalho determinou-se a composição volátil do nutriente FNI 210 (proteína alimentar) e dos extratos de cinco plantas: Cedronella canariensis, Eucalyptus globulus, Laurus novocanariensis, Myrtus communis e Ruta chalepensis e avaliou-se o seu potencial atrativo e repelente em moscas adultas num olfatómetro em Y. A composição volátil do nutriente e dos extratos foi semelhante à encontrada por outros autores e apresentou compostos atrativos para a mosca da fruta. Nos bioensaios com o olfatómetro as moscas foram atraídas à proteína mas a percentagem média de respostas variou de acordo com o sexo, estado sexual, idade e número de indivíduos por grupo sendo mais alta aos 8 dias em grupos de 5. No geral, as fêmeas virgens responderam mais do que as não virgens e mais do que os machos virgens. O número de insetos que se dirigiram à proteína foi superior na primeira repetição nos primeiros 10 e 20 minutos. Contudo, em todos os bioensaios houve um número elevado de indivíduos não responderam. Nos bioensaios das plantas a resposta do mesmo grupo de 5 indivíduos com 8 dias foi testada três vezes no olfatómetro pela ordem seguinte: sem amostra, com proteína e com extrato de planta. Nos três casos as respostas dos adultos variaram de acordo com o sexo e estado sexual. As percentagens médias de respostas aos extratos foram superiores às obtidas nos ensaios sem amostra e menores que à proteína, á exceção do extrato de L. novocanariensis que apresentou um potencial atrativo superior ao da proteína nos machos virgens. Nos testes com o extrato, as respostas ao braço com amostra foram superiores ao braço sem amostra, à exceção das respostas das fêmeas não virgens ao extrato de R. chalepensis, o que sugere ser esta a única planta com potencial repelente.