Hydroxyapatite porous structures for bone tissue engineering

Esta dissertação teve como objetivo o desenvolvimento de espumas porosas de hidroxiapatite (HA) baseadas em réplicas invertidas de cristais coloidais (ICC) para substituição óssea. Um ICC é uma estrutura tridimensional de elevada porosidade que apresenta uma rede interconectada de poros com elevada uniformidade de tamanhos. Este tipo de arquitetura possibilita uma proliferação celular homogénea e superiores propriedades mecânicas quando comparada com espumas de geometria não uniforme. O cristal coloidal (CC) - o molde da espuma - foi criado por empacotamento de microesferas de poliestireno (270 μm) produzidas por microfluídica e posterior tratamento térmico. O molde foi impregnado com um gel de hidroxiapatite produzido via sol-gel utilizando pentóxido de fósforo e nitrato de cálcio tetrahidratado como percursores de fósforo e cálcio, respectivamente. A espuma cerâmica foi obtida num único passo depois de um tratamento térmico a 1100oC que permitiu a solidificação do gel e a remoção do CC. A análise por espetroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e difração de raios-X (XRD) revelou uma hidroxiapatite carbonatada tipo A com presença de fosfatos tricálcicos. As propriedades mecânicas foram avaliadas por testes de compressão. A biocompatibilidade in vitro foi demonstrada através de testes de adesão e proliferação celular de osteoblastos.

Construção de Sistemas Integrados de Gestão para Micro e Pequenas Empresas

As Micro e Pequenas Empresas (MPE) possuem na sua essência recursos limitados. Raramente possuem um Sistema Integrado de Gestão (SIG) que lhes permita gerir o seu negócio de forma transversal e que mapeie todos os processos da empresa. Devido ao número reduzido de colaboradores, não dispõem internamente alguns serviços. O seu espaço de mercado é em geral limitado. As suas competências específicas raramente permitem apresentar uma oferta global. Por serem pequenas, não têm força negocial perante os seus fornecedores e eventuais parceiros estratégicos. A Arquitetura de Sistemas de Informação (ASI) permite representar e mapear os diversos aspetos da gestão das empresas e alinhar as Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) com as necessidades destas empresas. Este trabalho pretende apresentar e descrever uma Macro Arquitetura para a construção de SIG, orientados para as MPE, e que inclua um conjunto de serviços integrados numa única plataforma.

A model to screen and improve business potential of micro and small enterprises in developing countries: Evidence from the Island of Mozambique

Programmes supporting micro and small enterprises in developing countries have been showing that capital is not enough to allow business success: survival and growth. Literature does not provide comprehensive and practical tool to support business development in this context, but allowed the collection of forty-nine success variables that were studied in a sample of successful and unsuccessful businesses in the Island of Mozambique to discover what were the key factors affecting those businesses’ performance. Empirical data gave the insights for the development of a model to screen and improve business potential of micro and small enterprises in this context.

Otimização da técnica de micro Fluorescência de Raios- X para o estudo de ossos

Nos países desenvolvidos, as doenças reumáticas são o grupo de doenças mais fre-quentes da espécie humana, sendo por isso o primeiro motivo de consulta nos cuidados de saúde primários e a principal causa de incapacidade temporária para o trabalho e de reformas antecipadas por doença/invalidez (Canhão & Branco, 2013). O estudo destas doenças torna-se cada vez mais urgente visto que estas têm tendência crescente, tendo em conta os atuais esti-los de vida e o aumento da longevidade da população. Nesta dissertação foi estudada e otimi-zada a técnica de Micro Fluorescência de Raios-X (μ-XRF) de forma a permitir um estudo de elementos maioritários e elementos traço em ossos com doenças reumáticas, tendo em espe-cial atenção a razão Ca/P, já que, por estudos até agora efetuados, esta razão é considerada um biomarcador adequado para a avaliação da saúde dos ossos. Foram então verificados os erros aleatórios e sistemáticos existentes nesta técnica e concluiu-se quais os tipos de parâme-tros que devem ser tidos em conta para este estudo, tais como corrente, tensão do tubo, filtros, entre outros. As amostras foram ainda analisadas com a técnica de PIGE (Particle Induced Gamma-ray Emission) e comparados os resultados com os de μ-XRF de forma a avaliar a in-fluência da topologia da amostra. Pretende-se que este estudo seja o início do desenvolvimen-to de um método alternativo de diagnóstico precoce de doenças reumáticas, conduzindo a um tratamento mais eficaz e melhorando assim a qualidade de vida da população.

Caraterização metrológica de contadores de micro caudal

Nas últimas décadas, as empresas têm sido sujeitas a uma maior concorrência, ao desenvolvimento tecnológico mais acelerado e a novos desafios no que respeita à qualidade. A Metrologia deverá assim acompanhar estas tendências do mercado. O Departamento de Metrologia (DMET) do Instituto Português da Qualidade, I.P. (IPQ) tem vindo a desenvolver esforços significativos que visam a melhoria contínua das técnicas e dos processos de medição e de calibração realizados nos laboratórios. A presente dissertação de mestrado foi realizada no Laboratório de Volume e Caudal (LVC) do DMET. Os objetivos iniciais do trabalho centraram-se na caraterização metrológica de contadores de fluidos, tendo como base a medição do caudal, utilizando como método de referência o método gravimétrico. De forma a validar o sistema de medição foram realizados ensaios entre 1 mL/h a 100 mL/h, em condições de reprodutibilidade, com dois sistemas padrão distintos de acordo com o caudal a ensaiar. Em todos os ensaios efetuados foi necessário monitorizar as condições ambientais, i.e. temperatura, pressão atmosférica, humidade relativa e a temperatura do líquido padrão, para a aplicação das correções necessárias. Outro feito importante foi a caraterização das fontes de incerteza, que permitiram caraterizar o resultado das medições. A metodologia utilizada para a avaliação e para a estimativa da incerteza de medição encontra-se descrita no Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (GUM). Neste projeto foram contempladas fontes de incerteza como as associadas à evaporação, à impulsão do tubo, à resolução da balança, entre outras. Com os resultados obtidos foi possível elaborar um procedimento técnico para a Calibração de Caudalímetros de Líquidos. Os resultados obtidos permitiram garantir a rastreabilidade das medições de caudal de líquidos ao SI, essencial para a calibração de equipamentos no Laboratório Nacional de Metrologia (LNM) do IPQ, nomeadamente para micro caudalímetros no intervalo de medição entre 0,12 mL/h e 600 mL/h.

Distributed solar micro generation

Taking into account the fact that the sun’s radiation is estimated to be enough to cover 10.000 times the world’s total energy needs (BRAKMANN & ARINGHOFF, 2003), it is difficult to understand how solar photovoltaic systems (PV) are still such a small part of the energy source matrix across the globe. Though there is an ongoing debate as to whether energy consumption leads to economic growth or whether it is the other way around, the two variables appear correlated and it is clear that ensuring the availability of energy to match a country’s growth targets is one of the prime concerns for any government. The topic of centralized vs distributed electricity generation is also approached, especially in what regards the latter fit to developing countries needs, namely the lack of investment capabilities and infrastructure, scattered population, and other factors. Finally, Brazil’s case is reviewed, showing that the current cost of electricity from the grid versus the cost from PV solutions still places an investment of this nature with 9 to 16 years to reach breakeven (from a 25 year panel lifespan), which is too high compared to the required 4 years for most Brazilians. Still, recently passed legislation opened the door, even if unknowingly, to the development of co-owned solar farms, which could reduce the implementation costs by as much as 20% and hence reduce the number of years to breakeven by 3 years.

Ontology-based representation and generation of workflows for micro-task human-machine computation

Doctoral Program in Computer Science

Biofunctionalization of titanium surfaces for dental implants: osteogenic, anti-microbial and tribocorrosion resistant surfaces

PhD thesis in Biomedical Engineering

Renewable energy system for an isolated micro grid

This paper presents the development of the power electronics needed for the interaction between the electrical generator of a wind turbine and an isolated ac micro grid. In this system there are basically two types of receptors for the energy produced by the wind turbine, which are the loads connected to the isolated micro grid and the batteries used to store energy. There are basically two states in which the system will work. One of the states is when there is enough wind power to supply the loads and the extra energy is used to charge the batteries. The other state is when there is low wind power and the batteries have to compensate the lack of power, so that the isolated micro grid has enough power to supply at least the priority loads. In this paper are presented the hardware and the control algorithm for the developed system. The topology was previously tested in computer simulations, using the software PSIM 9.0, and then validated with the implementation of a laboratory prototype.

Quantificação de macro e micro nutrientes em algumas etnovariedades de cubiu (Solanum sessiliflorum Dunal)

Considerando a ampla variabilidade genética de cubiu (Solanum sessiliflorum Dunal), quantificaram-se os macro e micro-nutrientes, objetivando a ampliação da tabela de composição química de alimentos típicos da região amazônica. Os frutos provenientes da Estação Experimental de Hortaliças Alejo von der Pahlen (EEH) do Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (INPA), localizados no km 14 da Rodovia AM 010 em Manaus, AM, foram processados no Laboratório de Alimentos e Nutrição do INPA. Avaliaram-se oito etnovariedades de cubiu identificados como: 2 I, 3 I, 6, 7, 12, 14, 17, 29 I e III em estádio de maturação comercial. Os teores de elementos minerais foram quantificados pela técnica de Ativação por Nêutrons Instrumental e a fibra alimentar pelo método enzímico-gravimétrico. Os resultados demonstram ser o cubiu um fruto com baixo conteúdo energético (média de 33 kcal), com conteúdo de fibra alimentar total na ordem de 1,6%. Em relação aos macros elementos minerais, a etnovariedade 6, apresentou a maior concentração em potássio (513,5±3,1mg), cálcio (18,9±0,6mg) e a etnovariedade 2 I em Fe (564,4±58,1µg) e Cr (99,3±8,3µg). A menor concentração foi constatada na etnovariedade 12 para os elementos K (229,0±4,5mg), Na (53,7±5,5µg) e Zn (89,3±4,7µg). Apesar das variações em relação as diferentes etno variedades e conseqüentemente concentrações em elementos minerais, o cubiu, pode estar contribuindo para atingir as recomendações desses nutrientes.

Novel hybrid multifunctional magnetoelectric porous composite films

Novel multifunctional porous films have been developed by the integration of magnetic CoFe2O4 (CFO) nanoparticles into poly(vinylidene fluoride)-Trifuoroethylene (P(VDF-TrFE)), taking advantage of the synergies of the magnetostrictive filler and the piezoelectric polymer. The porous films show a piezoelectric response with an effective d33 coefficient of -22 pC/N-1, a maximum magnetization of 12 emu.g-1 and a maximum magnetoelectric coefficient of 9 mV.cm-1.Oe-1. In this way, a multifunctional membrane has been developed suitable for advanced applications ranging from biomedical to water treatment.

Tailoring microstructure and physical properties of poly(vinylidene fluoride–hexafluoropropylene) porous films

This paper presents a systematic study for the production of poly(vinylidene fluoride-hexafluoropropylene), P(VDF-HFP), porous films using solvent evaporation (SE) and non-solvent induced phase separation (NIPS) techniques. Parameters such as volume fraction of the copolymer solution, film thickness, time exposure to air, non-solvent and temperature of the coagulation bath were investigated on the morphology, crystallization and mechanical properties of the samples. Films with different porous morphologies including homogeneous pore sizes, macrovoids and spherulites were obtained depending on the processing conditions, which in turn affect the wettability and mechanical properties of the material. Knowing that the phase content of the films also depends on the processing conditions, this paper shows that P(VDF-HFP) films with tailored porous morphology, electroactive phase content, hydrophobicity, cristallinity and mechanical properties can be achieved for a specific application using the adequate SE and NIPS techniques conditions.

One-step in situ synthesis of polyamide microcapsules with inorganic payload and their transformation into responsive thermoplastic composite materials

Well-dispersed loads of finely powdered metals, metal oxides, several carbon allotropes or nanoclays are incorporated into highly porous polyamide 6 microcapsules in controllable amounts via an original one-step in situ fabrication technique. It is based on activated anionic polymerization (AAP) of ε-caprolactam in a hydrocarbon solvent performed in the presence of the respective micro- or nanosized loads. The forming microcapsules with typical diameters of 25-50 µm entrap up to 40 wt% of load. Their melt processing produces hybrid thermoplastic composites. Mechanical, electric conductivity and magnetic response measurements show that transforming of in situ loaded microcapsules into composites by melt processing (MP) is a facile and rapid method to fabricate materials with high mechanical resistance and electro-magnetic characteristics sufficient for many industrial applications. This novel concept requires low polymerization temperatures, no functionalization or compatibilization of the loads and it is easy to scale up at industrial production levels.

Poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene) porous films: tailoring microstructure and physical properties by solvent casting strategies

A systematic study for the production of porous poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene), P(VDF-TrFE), films using solvent evaporation and non-solvent induced phase separation techniques is presented. Processing parameters such as copolymer volume fraction, solvent, preset exposure time to air before immersion, and non-solvent and temperature of the coagulation bath were varied and the corresponding sample morphology, hydrophobicity, thermal and mechanical properties were determined. Film morphologies including homogeneous pore distributions, micropores, microvoids, spherulites and non-porous films were obtained. The morphology variations strongly influence sample hydrophobicity and mechanical properties. All samples crystallize in the electroactive β-phase with a degree of crystallinity around 30 %.