Gene delivery using dendrimer/pDNA complexes immobilized in electrospun fibers using the layer-by-layer technique

Tissue engineering is an important branch of regenerative medicine that uses cells, materials (scaffolds), and suitable biochemical and physicochemical factors to improve or replace specific biological functions. In particular, the control of cell behavior (namely, of cell adhesion, proliferation and differentiation) is a key aspect for the design of successful therapeutical approaches. In this study, poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) fiber mats were prepared using the electrospinning technology (the fiber diameters were in the micrometer range). Furthermore, the electrospun fiber mats thus formed were functionalized using the layer-by- layer (LbL) technique with chitosan and alginate (natural and biodegradable polyelectrolytes having opposite charges) as a mean for the immobilization of pDNA/dendrimer complexes. The polyelectrolyte multilayer deposition was confirmed by fluorescence spectroscopy using fluorescent-labeled polyelectrolytes. The electrospun fiber mats coated with chitosan and alginate were successfully loaded with complexes of pDNA and poly(amidoamine) (PAMAM) dendrimers (generation 5) and were able of releasing them in a controlled manner along time. In addition, these mats supported the adhesion and proliferation of NIH 3T3 cells and of human mesenchymal stem cells (hMSCs) in their surface. Transfection experiments using a pDNA encoding for luciferase showed the ability of the electrospun fiber mats to efficiently serve as gene delivery systems. When a pDNA encoding for bone morphogenetic protein-2 (BMP-2) was used, the osteoblastic differentiation of hMSCs cultured on the surface of the mats was promoted. Taken together, the results revealed that merging the electrospinning technique with the LbL technique, can be a suitable methodology for the creation of biological active matrices for bone tissue engineering.

Nanocatalysts for sustainable industrial processses

In Chapter 1, rhodium nanoparticles were supported on multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) and bound to the magnetic core-shell system Fe3O4@TiO2. The composite Fe3O4@TiO2-Rh-MWCNT and the intermediates were characterized by SEM, EDS and TEM. Their catalytic activity was studied using i) the hydrogenation transfer of nitroarenes and cyclohexene in the presence of hydrazine hydrate; ii) the reduction of 2-nitrophenol with NaBH4; and iii) the decoloration of pigments in the presence of hydrogen peroxide. The results were monitored by gas chromatography (i) and UV Visible (ii and iii). In the second chapter, the catalytic activity of six oxidovanadium(V) aroylhydrazone complexes, viz. [VOL1(OEt)][VOL1(OEt)(EtOH)] (1), [VOL2(OEt)] (2), [Et3NH][VO2L1] (3), [VO2(H2L2)]2·EtOH (4), [VOL1(µ -O)VOL1] (5) and [VOL2(µ -O)VOL2] (6) (H2L1 = 3,5-di-tert-butyl-2-hydroxybenzylidene)-2hydroxybenzohydrazide and H2L2 = 3,5-di-tert-butyl-2-hydroxybenzylidene)-2 aminobenzohydrazide), anchored on nanodiamonds with different treatments, was studied towards the microwave-assisted partial oxidation of 1-phenylethanol to acetophenone in the presence of tert-butyl hydroperoxide (TBHP) as oxidant. A high selectivity for acetophenone was achieved for the optimized conditions. The possibility of recycling and reuse the heterogeneous catalysts was also investigated. In chapter 3, the catalytic activity of gold nanoparticles supported at different metal oxides, such as Fe2O3, Al2O3 ZnO or TiO2, was studied for the above reaction. The effect of the support, quantity of the catalyst and temperature was investigated. The recyclability of the gold catalysts was also studied. In the last chapter, a new copper nanocomposite with functionalized mutiwalled carbon nanotubes (Cu-MWCNT) was synthesized using a microwave assisted polyol method. The characterization was performed using XRD and SEM. The catalytic activity of Cu-MWCNT was studied through the degradation of pigments, such as amaranth, brilliant blue, indigo, tartrazine and methylene blue.

Soluções de reabilitação e reforço com GFRP: aplicações na Região Autónoma da Madeira

Este trabalho consiste na apresentação de técnicas de reabilitação e reforço e a sua adaptação ao GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer). O foco incidiu sobre as estruturas degradadas pela corrosão das armaduras, e apresenta-se uma vasta gama de técnicas de intervenção. Encamisamento, proteção eletroquímica, adição de armaduras são as técnicas mais desenvolvidas ao longo do trabalho. São ainda abordados os tipos de produtos de recobrimento, as técnicas de aplicação do recobrimento, bem como as ferramentas com maior utilidade para a reabilitação e reforço. De seguida faz-se um breve resumo das características e potencialidades do material GFRP, aborda-se alguns dos principais fornecedores, fazendo uma descrição dos produtos comercializados por estes, e ainda uma análise de preços por metro linear de varão GFRP. Por fim apresenta-se um levantamento fotográfico realizado na Região Autónoma da Madeira, de estruturas que apresentem sinais claros de corrosão das armaduras, com o objetivo de perceber a aplicabilidade dos varões de GFRP na reabilitação das mesmas. Apresenta-se ainda, uma possível técnica de reabilitação/reforço para todos os casos apresentados, utilizando os varões de GFRP. O levantamento fotográfico tem ainda o objetivo de perceber as principais causas de deterioração de estruturas na região, e de criar uma base de estruturas a necessitar de intervenção urgente.

Dimensionamento de betões autocompactáveis coloridos com agregados britados vulcânicos

A incorporação de pigmentos na composição do betão é uma técnica aplicada como alternativa arquitetónica à pintura ou colocação de revestimentos em edifícios. Tratando-se de um betão à vista importa considerar cuidados adicionais na sua aplicação para assegurar a homogeneidade e qualidade do acabamento superficial. Utilizando betões autocompactáveis, não só a homogeneidade do material é aumentada devido à eliminação da compactação, como também o acabamento superficial é melhorado devido à maior capacidade de preenchimento dos moldes que estes betões apresentam. Neste trabalho dimensionam-se cinco composições de betão autocompactável colorido utilizando agregados britados vulcânicos correntemente utilizados no fabrico de betão na Região Autónoma da Madeira. Para o dimensionamento dos betões, realizaram-se vários estudos em pastas, de seguida em argamassas e finalmente em betões. Com o estudo das pastas obtiveram-se as primeiras informações sobre o efeito da introdução de pigmentos. Depois estudaram-se argamassas que continham o mesmo volume de areia relativo mas incorporando pastas com diferentes cores. Identificaram-se as pastas que conduziam a argamassas com propriedades reológicas semelhantes às da argamassa da composição considerada como referência. Nos betões começou-se por produzir uma composição de betão autocompactável de referência que foi caracterizada em termos de autocompactabilidade pelos ensaios de espalhamento, caixa L, funil V e segregação. Finalmente, realizaram-se composições de betões coloridos cujos conteúdos em agregados e finos eram os mesmos que os da composição de referência mas substituindo parcialmente o volume de água por igual volume de pigmentos. Os resultados mostraram que a incorporação de pigmentos conduz a uma ligeira perda de trabalhabilidade, sendo essa perda de trabalhabilidade facilmente compensada com um aumento da dosagem de superplastificante, cujo volume adicionado é substituído pela remoção de igual volume de água.

A aprendizagem da geometria com recurso aos materiais manipuláveis no 7º ano de escolaridade

O presente estudo tem por objectivo compreender como é que os alunos se apropriam dos conceitos da Geometria do sétimo ano de escolaridade quando usam materiais manipuláveis. Com este propósito formularam-se as seguintes questões: (1) Quais os processos matemáticos utilizados pelos alunos ao realizarem tarefas recorrendo aos materiais manipuláveis? (2) Como é que os materiais manipuláveis promovem o desenvolvimento dos conhecimentos geométricos? (3) Qual o contributo dado pelos materiais manipuláveis no desenvolvimento de determinadas competências matemáticas nos alunos? (4) Qual é o desempenho matemático dos alunos ao trabalharem, cooperativamente, em tarefas com recurso a materiais manipuláveis? Tendo em vista os objectivos do estudo, analisou-se o trabalho de uma turma do sétimo ano de escolaridade em torno da realização de dez tarefas que compreendiam o uso de diferentes materiais manipuláveis e, dentro da turma, estudaram-se dois grupos em particular. A investigação segue uma metodologia qualitativa de natureza interpretativa. Os dados foram recolhidos pela investigadora através de registos escritos feitos a partir da observação directa realizada nas aulas, de registos escritos e audiovisuais do trabalho dos alunos, e de um questionário aplicado aos mesmos no final da experiência. A análise dos dados e a disposição das conclusões foram estabelecidas conforme o papel dos materiais manipuláveis no aperfeiçoamento de processos matemáticos, na aprendizagem de conhecimentos geométricos, no desenvolvimento de competências matemáticas e no desempenho matemático dos alunos. Das conclusões que emergem do estudo destacam-se: - A realização das tarefas por parte dos alunos, com recurso aos materiais manipuláveis, parece ter contribuído para o aperfeiçoamento de alguns processos matemáticos, o que parece evidenciar que desenvolveram a aptidão na sua apropriação e aplicabilidade. O facto de poderem tocar, mover ou manipular estes materiais, enfatizam a forma como aprendem Matemática valorizando os processos utilizados nas suas experiências de construção da aprendizagem. As tarefas cujo enunciado apelou directamente à investigação e à descoberta foram aquelas que desencadearam a utilização de um maior número de processos matemáticos. - Os vários conceitos geométricos foram apreendidos de forma significativa pelos alunos, pois a aprendizagem foi feita a partir da sua própria experiência. A utilização de materiais manipuláveis facilitou as interacções entre os alunos, originando mais momentos de partilha e discussão dos seus raciocínios e processos. - Os alunos trabalharam ao nível do desenvolvimento de competências principalmente, competência de pensamento matemático, pois contactaram e dominaram modos matemáticos de pensamento; competência de raciocínio matemático, que implica estar apto a raciocinar matematicamente; competência em instrumentos e acessórios, que implica estar apto a fazer uso e estabelecer relações com instrumentos e acessórios matemáticos; competência de comunicação que envolve estar apto a comunicar em, com e sobre a matemática e competência de cooperação. - Os dados parecem sugerir que houve uma evolução no desempenho dos alunos a vários níveis, nomeadamente: no trabalho cooperativo, no envolvimento da tarefa e nas interacções estabelecidas.

Materiais manipuláveis usados em sala de aula de matemática na aprendizagem dos conteúdos programáticos do 7º ano

Este trabalho foi elaborado com o objectivo reflectir e descrever o meu estágio do curso de Mestrado de Ensino em Matemática do 3.º Ciclo do Ensino Básico e Secundário, no Ano Lectivo 2010/2011. O tema escolhido foi a utilização dos materiais manipuláveis em sala de aula de Matemática, nas turmas do 7.º 5 e 7.º 6, da Escola Básica do 2.º e 3.º Ciclos de São Roque. O uso de materiais manipuláveis foi uma ajuda fundamental para reflectir quanto à metodologia feita do tipo qualitativa aos alunos envolvidos ao longo do processo da aprendizagem de alguns conteúdos do novo programa de 7.º Ano, com o cuidado particular de preparar as propostas de trabalho segundo as capacidades transversais publicadas no projecto das Metas de Aprendizagem para o 3.º Ciclo, homologado em 2007 e implementado no ano lectivo 2010/2011, pelo Ministério da Educação.

Materiais manipuláveis no processo ensino/aprendizagem da matemática: aprender explorando e construindo

O presente relatório surgiu no âmbito do Mestrado em Ensino de Matemática do 3º Ciclo do Ensino Básico e Secundário da Universidade da Madeira no ano letivo de 2011/ 2012 e tem como principal objetivo relatar, de forma clara e sucinta, o trabalho desenvolvido ao longo do estágio pedagógico, bem como analisar e compreender de que forma os materiais manipuláveis poderão contribuir para a aprendizagem da Matemática. Cada vez mais, verifica-se um enorme esforço e preocupação, por parte dos docentes e da comunidade escolar, em encontrar meios para incentivar os alunos a aprender. E, devido às exigências da sociedade atual, nasce a necessidade de construir novos contextos de aprendizagem, de acordo com as novas modalidades, para desta forma se alcançar um ensino/ aprendizagem de qualidade. Como tal, muitos são os desafios colocados ao professor, cujo dever consiste em encontrar resposta para as seguintes questões: Como devemos ensinar Matemática? Quais são as melhores estratégias para motivar o aluno? Como ensiná-lo a pensar e a ser autónomo? Contudo, desde os primeiros anos de escolaridade, existe uma preocupação crescente em associar os conteúdos aprendidos na escola com os objetos do dia-a-dia dos alunos, para que desta forma estes sintam uma maior proximidade com os conteúdo, associando-os a algo que lhes é familiar. Deste modo, no ensino/ aprendizagem da Matemática é importante a utilização de materiais manipuláveis, na procura e na construção de conceitos, uma vez que, a partir destes, o aluno cria uma maior ligação entre o concreto e o abstrato, compreendendo mais facilmente os conteúdos matemáticos trabalhados.

Materiais manipuláveis: mediadores na aprendizagem significativa da matemática

Este trabalho foi elaborado no âmbito do Mestrado em Ensino da Matemática no 3º Ciclo do Ensino Básico e Secundário da Universidade da Madeira, no ano letivo de 2011/2012. Tem como objetivo apresentar em traços gerais, o trabalho realizado pelo meu grupo de estágio e em particular o trabalho que desenvolvi ao longo da Prática Pedagógica. Neste âmbito será analisada a atividade de ensino da matemática, desenvolvida numa turma do Curso de Educação e Formação em Técnico de Bar, tipo II, equivalente ao 9º ano de escolaridade, quando em contacto com uma estratégia de ensino, baseada na exploração de materiais em concreto, que visa facilitar a compreensão dos conceitos envolvidos, para uma consequente aprendizagem significativa da matemática. Neste estudo destaca-se a importância da motivação no processo de ensino/ aprendizagem. Para tal, analisaremos o comportamento destes alunos num ambiente dinâmico, onde estes são envolvidos numa atividade e participam ativamente na construção do seu conhecimento.

Aplicação da engenharia natural na estabilização de taludes

Na presente dissertação iremos demonstrar alternativas viáveis presentes na engenharia natural. Apesar da apresentação destas técnicas, não queremos defender as soluções da engenharia natural em detrimento da engenharia tradicional. Assim, vão ser descritas técnicas em ambas as áreas para uma melhor compreensão das duas técnicas, de forma a garantir uma maior otimização dos recursos e do local de construção. O objetivo é fornecer alternativas adicionais, e incentivar uma integração entre as duas técnicas. Os sistemas vivos presentes no local de construção podem ser ótimos materiais de construção. Assim a engenharia natural e a utilização de materiais vivos, para aliviar problemas ambientais, como deslizamentos em encostas e margens fluviais são uma resposta viável para estes problemas. As ocorrências de deslizamentos de terra são muito comuns tal como os processos naturais em montanhas tectonicamente ativas, como nos Himalaias. Os taludes são áreas geralmente acentuadas, expostos a fenómenos erosivos e por isso comum a ocorrência de movimentos de vertente. Esta abordagem de estabilização de taludes requer uma verdadeira parceria entre várias disciplinas, incluindo geotecnia, hidrologia, geologia, biologia, engenharia civil, arquitetura e paisagística. Esta dissertação, visa fazer um estudo da problemática ligada à instabilidade de taludes, dando exemplos de algumas soluções realizáveis na área da engenharia natural para o controlo e estabilização de taludes e encostas.

A influência do tipo de envidraçados e da inércia térmica dos materiais na prevenção de situações de sobreaquecimento no verão: uma análise baseada no RCCTE

A importância dos vãos envidraçados deve-se não só à sua contribuição para o isolamento térmico da habitação, mas também, por permitirem obter uma otimização dos ganhos solares, maximizando-os no inverno e minimizando-os no verão, contribuindo deste modo para a melhoria das condições de conforto e diminuição dos consumos energéticos. Sendo os vãos envidraçados elementos bastante favoráveis às trocas de calor, tornase necessário conhecer de que forma as diferentes soluções envidraçadas existentes no mercado, e proteções solares/oclusão noturna, podem influenciar o desempenho térmico dos edifícios. Com a crescente tendência de utilização do vidro na construção torna-se ainda mais importante uma escolha criteriosa das soluções para os vãos envidraçados. Este trabalho contribui para a avaliação da influência do tipo de envidraçados e da inércia térmica dos materiais, na prevenção de situações de sobreaquecimento no verão, com base no RCCTE (Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios), bem como para identificar a melhor relação custo/benefício das soluções. Como caso de estudo, considerou-se uma moradia unifamiliar, simulando diferentes soluções envidraçadas e analisado o seu impacto na moradia. A metodologia consistiu numa análise paramétrica e económica, sustentada no RCCTE e direcionada para a influência dos envidraçados na prevenção do sobreaquecimento no verão. Para a análise da viabilidade económica das soluções propostas, recorreu-se à metodologia definida pela ADENE (Agência para a Energia), pelo cálculo dos custos de exploração e períodos de retorno do investimento, e também o método VAL (Valor Atual Líquido) que pressupõe uma análise do investimento ao longo do tempo. Com este trabalho, conclui-se que um projeto cuidado dos vãos envidraçados e uma seleção criteriosa dos elementos construtivos, aliados a uma análise inerente ao custo/benefício, contribui significativamente para a escolha adequada das soluções construtivas a adotar, de forma a privilegiar o conforto térmico, o desempenho energético dos edifícios e a conservação de energia.

A motivação dos alunos face à utilização de materiais manipuláveis na aula de matemática: um estudo realizado no 8º ano

O presente trabalho foi elaborado no âmbito do Mestrado em Ensino da Matemática no 3º Ciclo do Ensino Básico e Secundário, da Universidade da Madeira, no ano letivo de 2012/2013. Tem como objetivo analisar e refletir sobre o trabalho implementado nas duas turmas do 8º ano que me foram atribuídas, incidindo sobre a motivação dos alunos face à presença de outros materiais além do típico caderno de exercícios e do manual na aula de matemática. Deste modo, relatarei algumas aulas onde foram propostas atividades com recurso a materiais manipuláveis, jogos e computadores. Esta pesquisa foi realizada com base numa avaliação qualitativa que incidiu sobre a observação direta do trabalho desenvolvido pelos alunos, através dos registos escritos e de gravações de vídeo e áudio de algumas aulas, de forma a poder transmitir com maior exatidão a postura e o empenho dos alunos no decurso destas atividades.