A disposable glass-based immunosensor for monitoring the cancer biomarker CEA in urine

NanoPT 2014 International Conference, in Portugal, on February 12-14. Poster presentation based on topic Nanobio/Nanomedicine

Projecto de Instalação de Processamento de Material Feldspático. Caso de Estudo:Argemela

Feldspato é o nome dado a uma importante família de minerais, do grupo dos tectossilicatos, que compõem o material rochoso de mais de 60% da crusta terrestre. Estes minerais são constituintes essenciais da maior parte das rochas cristalinas e a sua importância é tal que o seu estudo constitui um capítulo fundamental da petrografia. Dada a sua grande incidência na crusta terrestre, os feldspatos ocorrem em diversos cenários geológicos, desde os depósitos pegmatitos, aos aplitos, granitos, sienitos nefelínicos e ainda areias feldspáticas. As suas características químicas, físicas e mineralógicas fazem com que este grupo de minerais esteja presente nas mais diversificadas indústrias, tais como a vidreira, cerâmica, tintas, borrachas, plásticos, abrasivos ligeiros, elétrodos de soldadura, entre outros. Em Portugal, as principais unidades produtoras de feldspatos encontram‐se distribuídas pelo Norte e Centro do país, mais concretamente pelos distritos de Viana do Castelo, Braga, Vila Real, Porto, Viseu e Guarda. Novos estudos geológicos acompanhados de prospeções, nomeadamente na região do maciço central, têm sido efetuados com vista à descoberta de novos depósitos com potencial para exploração deste importante mineral. O depósito aplítico da Argemela, no concelho do Fundão apresenta‐se como um depósito cujas dimensões e qualidade apresentadas indicam a possibilidade de exploração. Nesse sentido, o presente trabalho consiste em analisar e caracterizar os materiais presentes na quele depósito mineral, tendo em vista a respectiva aplicação industrial, e posteriormente propor uma instalação de processamento do material para que o mesmo seja comercializado. Também será objeto deste trabalho a análise da viabilidade económica do projeto, mais concretamente fazendo a previsão do investimento inicial de modo a somar os custos de produção correntes e avaliar o retorno com base na comercialização do material no modo “Ex Works”.

Dielectric study of triton X100: a glass-forming liquid

Dissertação para obtenção do grau de mestre em Engenharia de Materiais

Estudo electroquímico de compostos naturais e semicondutores com possível utilização em células foto voltaicas

As células foto voltaicas orgânicas ou células de Gräetzel (depois do seu descobridor) são aparelhos para a colecta de energia solar que utilizam um semicondutor inorgânico e uma molécula orgânica. Dita molécula orgânica é capaz de excitar-se na presença de radiação electromagnética e ceder esta energia através da doação de electrões a este semicondutor. Embora estas estruturas e o seu processo de fabrico sejam relativamente pouco onerosas, o aproveitamento da energia solar é ainda muito baixo. Para além desta deficiência, os corantes sintéticos sofrem de “bleaching” ou então são reduzidos ou oxidados facilmente quando não conseguem transferir a energia que foi absorvida ou quando é difícil voltar ao estado original por dificuldades no completamento de circulação de electrões. Neste trabalho pretende-se então estudar o comportamento de moléculas e misturas complexas de moléculas com capacidade para serem excitadas pela luz solar. Como a dita xcitação promove a transferência de um electrão, este processo será seguido pela técnica de Voltametria cíclica. Como substâncias absorventes de luz utilizaremos compostos naturais (principalmente flavonóides) puros, ou então na forma de complexos naturais extraídos de algumas plantas. Estas misturas de corantes serão extractos aquosos (infusões) de casca de laranja e limão assim como extractos de folhas de cerejeira, com o objectivo de proporcionar lternativas aos flavonóides utilizados neste estudo. A caracterização voltamétrica desta célula é feita em diferentes formas de iluminação. Sobre a célula assim formada faz-se incidir rimeiro luz de lâmpadas fluorescentes, depois luz ultra violeta e por fim sem qualquer tipo de luz incidente. Na base do fabrico da variante mais clássica destas células está o semicondutor óxido de itânio (TiO2), por ser uma substância muito comum e barata e com propriedades semicondutoras notáveis. Uma forma comum de melhorar a eficiência deste material é introduzir dopantes com o intuito de melhorar a eficiência do processo de transferência electrónica. Um segundo objectivo deste trabalho é o estudo de sistemas semicondutor/molécula foto activa. Semicondutores como ZnO, TiO2 e TiO2 dopado serão então estudados. O gels de TiO2 ou o TiO2 dopado serão depositados sobre lâminas de vidro comum, nas quais foi anteriormente depositado uma película de alumínio que serve de condutor (eléctrodo egativo). Uma outra variante será a utilização de óxido de zinco, um semicondutor de baixo custo que por sua vez vai ser depositado em lâminas de alumínio comercial. A nossa célula foto electroquímica será então formada por moléculas de corante, uma lâmina e um semicondutor (que funcionará como eléctrodo de trabalho), com ou sem electrólito/catalizador (solução de iodo/iodeto), e eléctrodos de referência de Ag/AgCl, e outro auxiliar de grafite. Um outro objectivo é fazer um pequeno estudo sobre influencia do catalisador I2/etilenodiamina no comportamento electroquímico da célula, de forma a poder utilizar o solvente (etilenodiamina) com menor volatilidade do que a água, que é empregada no par I2/I3.m A importância deste facto prende-se com a limitada vida destas células quando o electrólito/solvente é evaporado pelas altas temperaturas da radiação incidente.

Eco-efficient earthen plasters: The influence of the addition of natural fibers.

Clayish earth-based mortars are been recognized, all over the world, as eco-efficient products for plastering. Apart from being a product with low embodied energy when compared to other types of plasters, their application on the interior surface of walls may give a strong contribution for the health and comfort of inhabitants. As part of an ongoing research regarding earth-based plasters this work assesses the influence of the addition of two types of natural fibres – oat straw and typha fiber-wool – on the characteristics of plastering mortars made with a clayish earth. Mechanical and physical characteristics were tested, showing that addition of these fibers contribute to decrease linear drying shrinkage and thermal conductivity, as well as promoting the adhesion strength of plaster to the substrate. The improvement of mechanical resistance reveal to be dependent on the type of fiber added while the hygroscopic capacity of the plaster is maintained regardless of the fiber additions.

Design and characterization of novel biopolymeric structure using biocompatible ionic liquids

The main objective of this thesis was the development of polymeric structures from the dissolution of FucoPol, a bacterial exopolysaccharide (EPS), in a biocompatible ionic liquid, choline acetate. The FucoPol was produced by the bacteria Enterobacter A47 using glycerol as carbon source at controlled temperature and pH (30ºC and 7, respectively). At the end of 3 days it was produced 7 g/L of FucoPol. The net yield of Fucopol in glycerol (YP/S) was 0.22 g/g and the maximum productivity 2.37 g/L.d This polymer was characterized about its composition in sugars and acyl groups (by High-Performance Liquid Chromatography - HPLC), containing fucose (35 % mol), galactose (21 % mol), glucose (29 % mol), rhamnose (3% mol) and glucuronic acid (12% mol) as well as acetate (14.28 % mol), pyruvate (2.15 % mol) and succinate (1.80 % mol). Its content of water and ash was 15% p/p and 2% p/p, respectively, and the chemical bonds (determined by Infrared Spectroscopy - FT-IR) are consistent to the literature reports. However, due to limitations in Differential Scanning Calorimetry (DSC) equipment it was not possible to determine the glass transition temperature. In turn, the ionic liquid showed the typical behavior of a Newtonian fluid, glass transition temperature (determined by DSC) -98.03ºC and density 1.1031 g/cm3. The study of chemical bonds by FT-IR showed that amount of water (8.80%) influenced the visualization of the bands predicted to in view of their chemical structure. After the dissolution of the FucoPol in the ionic liquid at different temperatures (50, 60, 80 and 100 ° C) it was promoted the removal of this by the phase inversion method using deionized water as a solvent, followed by drying in an oven at 70 ° C. The mixtures before and after the phase inversion method were characterized through the studies mentioned above. In order to explore possible application field’s biocompatibility assays and collage on balsa wood tests were performed. It was found that the process of washing with water by the phase inversion method was not totally effective in removing the biocompatible ionic liquid, since all FucoPol – IL mixtures still contained ionic liquid in their composition as can be seen by the DSC results and FT-IR. In addition, washing the mixtures with water significantly altered the composition of FucoPol. However, these mixtures, that developed a viscous behavior typical of a non-Newtonian fluid (shear-thinning), have the potential to be applied in the biomedical field as well as biological glues.

Using glass-fibre reinforced polymer composites in the production of sustainable water storage vessels

The present work focuses on the use of the life cycle assessment (LCA) and life cycle costing (LCC)methodologies to evaluate environmental and economic impacts of polymers and polymer composites materials and products. Initially a literature review is performed in order to assess the scope and limitations of existing LCA and LCC studies on these topics. Then, a case study, based on the production of a water storage glass-fibre reinforced polymer (GFRP) composite storage tank, is presented. The storage tank was evaluated via a LCA/LCC integrated model, a novel way of analysing the life cycle (LC) environmental and economic performances of structural products. The overarching conclusion of the review is that the environmental and economic performances of polymers composites in non-mobile applications are seldom assessed and never in a combined integrated way.

Energy harvesting device based on a metallic glass/PVDF magnetoelectric laminated composite

A flexible and low cost energy harvester device based on the magnetoelectric (ME) effect has been designed using Fe64Co17Si7B12 as amorphous magnetostrictive ribbons and PVDF as the piezoelectric element. Sandwich-type laminated composite of 3 cm long has been fabricated by gluing these ribbons to the PVDF with the Devcon 5 minute epoxy. Good power output and power density of 6.4 μW and 1.5 mW/cm3, respectively, have been obtained through a multiplier circuit. All values have been measured at the magnetomechanical resonance of the laminate. The effect of the length of the ME laminate on the power output has been also studied, exhibiting a decay as the length of the ME laminate does. Nevertheless, good performance of such device has been obtained for a 0.5 cm long device, working already at 337 KHz, within the low radio frequency (LRF) range.

Metallic glass/PVDF magnetoelectric energy harvester working up to the radiofrequency range

Companies and researchers involved in developing miniaturized electronic devices face the basic problem of the needed batteries size, finite life of time and environmental pollution caused by their final deposition. The current trends to overcome this situation point towards Energy Harvesting technology. These harvesters (or scavengers) store the energy from sources present in the ambient (as wind, solar, electromagnetic, etc) and are costless for us. Piezoelectric devices are the ones that show a higher power density, and materials as ceramic PZT or polymeric PVDF have already demonstrated their ability to act as such energy harvester elements. Combinations between piezoelectric and electromagnetic mechanism have been also extensively investigated. Nevertheless, the power generated by these combinations is limited under the application of small magnetic fields, reducing the performance of the energy harvester [1]. In the last years the appearance of magnetoelectric (ME) devices, in which the piezoelectric deformation is driven by the magnetostrictive element, enables to extract the energy of very small electromagnetic signals through the generated magnetoelectric voltage at the piezoelectric element. However, very little work has been done testing PVDF polymer as piezoelectric constituent of the ME energy harvester device, and only to be proposed as a possibility of application [2]. Among the advantages of using piezopolymers for vibrational energy harvesting we can remember that they are ductile, resilient to shock, deformable and lightweight. In this work we demonstrate the feasibility of using magnetostrictive Fe-rich magnetic amorphous alloys/piezoelectric PVDF sandwich-type laminated ME devices as energy harvesters. A very simple experimental set-up will show how these laminates can extract energy, in amounts of μW, from an external AC field.

Estudo das propriedades físicas fundamentais de filmes finos intermetálicos do tipo Ti-Me (Me = Al, Au) na funcionalização de elétrodos - sensores para dispositivos biomédicos

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia de Materiais

Mechanical properties of polypropylene/natural fiber composites: comparison with glass fiber

Natural Fiber Composites based on polypropylene have gained increasing interest over the past two decades, both in the scientific and industry communities. In this study, the mechanical properties of polypropylene (PP)/natural fiber composites were studied and compared with those of polypropylene reinforced by glass fiber. Flax and jute woven fabrics have been used. PP/glass fiber composites showed better performance in terms of tensile properties.

Topography of aligned PNIPAm nanogels determines cell motility and cytoskeleton architecture

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica (área de especialização em Engenharia Clínica)

Estudo da ligação entre componentes estruturais de GFRP (glass fiber reinforced polymer) e componentes estruturais em betão

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Optimização do processo de recolha de resíduos: desenvolvimento de ferramentas de investigação operacional para o problema de orientação de equipas com multi-restrições

Tese de Doutoramento em Engenharia Industrial e de Sistemas.

Efecto de la incorporación de proteínas de origen vegetal sobre sistemas alimenticios basados en almidón. Effect of vegetal protein addition to gelled-starch food.

La soja y el maní son cultivos de gran importancia en la provincia de Córdoba y en la Argentina. La utilización de proteínas vegetales se ha incrementado notablemente debido a su alto valor nutricional y a sus atributos funcionales deseables. Las harinas de soja y de maní, subproductos de la extracción de aceite, presentan un alto contenido de proteínas vegetales de excelente calidad nutricional, de bajo precio y con escaso nivel de aprovechamiento en la industria alimenticia. Los concentrados de proteínas de soja son poco utilizados en la elaboración de alimentos, además el desarrollo de concentrados de proteínas de maní puede proveer a la industria de un nuevo ingrediente con alto contenido de proteínas para la formulación y fortificación de alimentos tradicionales. Los postres listos para consumir disponibles en el mercado, están formados por mezclas de almidón gelificado y derivados lácteos, sobre los que se agregan diversos aditivos alimentarios (como sacarosa, aromatizantes, espesantes, etc.). La incorporación de proteínas vegetales puede ser una eficaz forma de incrementar el nivel de proteínas y, en consecuencia, el valor nutricional de estos productos. Además de ser una alternativa a los alimentos elaborados con proteínas animales. Pese a que Córdoba es un gran productor de soja y maní, sus derivados no son empleados actualmente como ingredientes en este tipo de alimentos.El objetivo general de este proyecto es estudiar el efecto de la incorporación de proteínas de origen vegetal sobre las propiedades físico-químicas y funcionales de sistemas alimenticios basados en almidón gelatinizado, prestando fundamental atención a las interacciones que se establecen entre las diferentes moléculas. Se planifica obtener concentrados de proteínas a partir de harina desgrasada de soja y de maní y estudiar su composición y sus propiedades funcionales. Se elaborarán mezclas de los concentrados con almidones de maíz, mandioca y trigo. Se estudiará el comportamiento termo-mecánico de las mezclas y la calidad de los geles mediante la cantidad de agua liberada, el perfil reológico y el color. También se realizarán análisis sensoriales para la selección de los parámetros de calidad de los geles y se estudiarán la digestibilidad de las proteínas y del almidón. Al mismo tiempo se estudiarán las interacciones químicas y físicas entre los distintos componentes. Los resultados servirán para generar y difundir conocimientos sobre la relación entre las interacciones y la calidad de los productos, lo que facilitará la optimización de formulaciones y procesos.