Noble metal nanoparticles - Au and Ag - for biodetection

Dissertation submitted for obtainment of the Master’s Degree in Biotechnology, by the Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Desenvolvimento de Ontologia para Apoio ao Diagnóstico de Distúrbios do Humor

Mestrado em Computação e Instrumentação Médica

Transcranial magnetic resonance guided focused ultrasound: neurosurgery applications

Mestrado em Radiações Aplicadas às Tecnologias da Saúde

Electrochemical immunosensor for the analysis of the breast cancer biomarker HER2 ECD

Human epidermal growth factor receptor 2 (HER2) is a breast cancer biomarker that plays a major role in promoting breast cancer cell proliferation and malignant growth. The extracellular domain (ECD) of HER2 can be shed into the blood stream and its concentration is measurable in the serum fraction of blood. In this work an electrochemical immunosensor for the analysis of HER2 ECD in human serum samples was developed. To achieve this goal a screen-printed carbon electrode, modified with gold nanoparticles, was used as transducer surface. A sandwich immunoassay, using two monoclonal antibodies, was employed and the detection of the antibody–antigen interaction was performed through the analysis of an enzymatic reaction product by linear sweep voltammetry. Using the optimized experimental conditions the calibration curve (ip vs. log[HER2 ECD]) was established between 15 and 100 ng/mL and a limit of detection (LOD) of 4.4 ng/mL was achieved. These results indicate that the developed immunosensor could be a promising tool in breast cancer diagnostics, patient follow-up and monitoring of metastatic breast cancer since it allows quantification in a useful concentration range and has an LOD below the established cut-off value (15 ng/mL).

Battery management system for electric racing cars

With the introduction of the electrics cars into the market new technologies regarding the battery are being developed and new problems to be solved, one of them the battery management system because each type of cell requires a specific way of handling. This research is done using the active research method to find out the actual problem on this subject and features a BMS should have, understand how they work and how to develop them applied to the purpose on this work. Once the features the BMS should have are clarified, it’s possible to develop a BMS for an electric racing car. The decisions are made taking into consideration the nature of the vehicle being developed. After the project done it’s clear to see that what was developed was not only the BMS itself but all the other factors around it, such as CAN communication, safety control, diagnostics and so on.

A Leishmaniose visceral em Portugal Continental : 1999-2009

RESUMO - As alterações climáticas alteraram a incidência e distribuição mundial de zoonoses, ao modificarem o perfil epidemiológico dos seus vectores. A leishmaniose visceral é reemergente na bacia mediterrânica, sendo o seu impacto real subestimado. Em Portugal, é endémica em três regiões, de declaração obrigatória desde 1948 e o reservatório é o canídeo. O aumento da incidência da doença no cão e a escassez de informação epidemiológica tornou pertinente investigar a realidade nacional. A partir das bases de dados das notificações e dos grupos de diagnósticos homogéneos hospitalares, foram identificados todos os casos e, consultados todos os processos clínicos dos doentes com episódios de internamento nos hospitais do continente entre 1999-2009. Ocorreram 730 internamentos para 375 indivíduos na maioria: homens, eurocaucasianos, com em média, 27 anos e, residência em Lisboa e Vale do Tejo. A sintomatologia e comorbilidades dos doentes vão de encontro ao descrito internacionalmente. A doença foi subnotificada, com uma demora média de 19 dias. A letalidade foi de 5%. A taxa de incidência média do continente foi de 0,294/100000 habitantes, sem padrão de sazonalidade. O corredor endémico de Bortman construído apresentou picos com amplitudes de 2-3 anos. O mapeamento dos doentes evidenciou casos em regiões não endémicas acompanhando a distribuição da leishmaniose canina. Seria pertinente que futuras investigações construíssem uma modelação matemática que confirmasse a tendência do corredor endémico (pico em 2011?) para accionar um sistema de alerta nos Serviços de Saúde. Seria também útil a avaliação das condições geoclimáticas das localidades com casos para evidenciar possíveis similitudes no território. -------ABSTRACT - Climate changed the incidence and worldwide distribution of zoonosis while the epidemiological profile of their vectors was changing. Visceral leishmaniasis is reemerging in the Mediterranean basin and its real impact underestimated. In Portugal, it’s endemic in three regions; the notification occurs since 1948 and dog is the reservoir. The increased incidence of the canines’ disease and the scarcity of epidemiological information relevant investigate the national reality. From Notifications and Homogeneous’ Diagnostics Groups system databases, all cases were identified and also analyze all clinical processes of inpatients’ hospitals in 1999- 2009 in Portugal. 730 admissions occurred for 375 patients. In most they were men, Caucasians, with an average of 27 years and residency in Lisboa e Vale do Tejo. The symptoms and comorbilidades patient go against described internationally. The disease was under notified, with an average delay of 19 days. Lethality was 5%. The incidence rate was 0,294/100000 inhabitants, without seasonality. The endemic’s Bortman corridor presents peak amplitudes of 2-3 years. Mapping patient’s residency shows that cases’ distribution is similar to endemic canine leishmaniasis. It would be appropriate a research to build a mathematical modeling up to confirm the trend of corridor endemic (peak in 2011?), to trigger an alert system for health services. It would also be useful to evaluate the geo-climatics conditions of localities with cases to highlight possible similarities in the territory.

Verificação interna periódica de esfigmomanómetros digitais

Os equipamentos de medição utilizados nos hospitais têm uma função muito importante na deteção e diagnóstico de doenças como é o caso da pressão arterial. Entre esses equipamentos encontram-se os esfigmomanómetros digitais portáteis que são em muitos casos os primeiros a serem utilizados e a fornecerem um primeiro diagnóstico da pressão arterial do doente como é no caso das urgências hospitalares. Para que os diagnósticos prescritos pelos profissionais de saúde - médicos e enfermeiros seja o mais correto é necessário conhecer as condições de trabalho em que se encontram os esfigmomanómetros digitais existentes nas unidades de saúde. Sendo os esfigmomanómetros digitais equipamentos com uma importância relevante na vida do ser humano, estes deveriam fazer parte da lista de equipamentos que estão englobados na metrologia legal, situação que neste momento ainda não foi concretizada e cada hospital toma a decisão espontânea se efetua a calibração ou verificação internamente dos seus esfigmomanómetros digitais. Pretende-se com este trabalho dar a conhecer o estado ao nível dos erros de alguns esfigmomanómetros digitais existentes nos hospitais envolvidos no trabalho e desenvolver um procedimento de verificação interna dos mesmos com auxílio de um manómetro analógico calibrado e um estetoscópio duplo – método de medição auscultatório - e comparar esses resultados com a utilização de um simulador – método de medição oscilométrico.

Seroprevalence of toxoplasmosis in Fortaleza, Ceará, Brazil

A serological survey of Toxoplasma gondii infection in population groups in Fortaleza, Brazil, was conducted, in order to identify seroprevalence rates according to age and risk factors associated with acquired infection. A Toxoplasma IgG-antibody enzyme immunoassay (Sanofi Pasteur Diagnostics, Marnes la Coquette, France) was employed to assess the immunity. Public day-care centers and schools were randomly selected, while three large antenatal clinics and maternity units were choosen by its importance. Population groups and results of 997 blood tests were: 227 children (mean age 3.8 years), 22.8% seropositives; 584 students (mean 11.4 years), 58.4%, and pregnant and postpartum women (mean 24 years), 71.5% seropositives (p < 0.001). Of 256 participants reporting close contact with cats, 59.8% were seropositive, in contrast with 51% seropositives without contact (relative risk 1.17; 95% confidence interval 1.04-1.33; p = 0.01). Having three or more siblings at home was related to higher seroprevalence in children and students (relative risk 1.39; 95% confidence interval 1.21-1.60; p < 0.01). In conclusion, toxoplasmosis seroprevalence showed a rapid increase during the first ten years of life, in association with close contact with cats and larger households, probably related to inappropriate hygiene and child-care practices.

Occurrence of Cryptosporidium oocysts and Giardia cysts in raw water from the Atibaia river, Campinas, Brazil

Cryptosporidium parvum and Giardia duodenalis are waterborne parasites that have caused several outbreaks of gastrointestinal disease associated with drinking water. Due to the lack of studies about the occurrence of these protozoa in water in the Southeast of Brazil, an investigation was conducted to verify the presence of cysts and oocysts in superficial raw water of the Atibaia River. The water samples were submitted to membrane filtration (3.0 mum) and elution was processed by (1) scraping and rinsing of membrane (RM method) and (2) acetone-dissolution (ADM method). Microbiologic and chemical parameters were analyzed. Aliquots of the pellets were examined by immunofluorescence (Merifluor, Meridian Diagnostics, Cincinnati, Ohio). All water samples were positive for Cryptosporidium and Giardia, in spite of the high turbidity. Higher recovery rates occurred in samples treated by the RM method than by the ADM technique. The goal for future work is the assessment of viability of cysts and oocysts to determine the public health significance of this finding.

Condition-Based Diagnosis of Mechatronic Systems Using a Fractional Calculus Approach

While fractional calculus (FC) is as old as integer calculus, its application has been mainly restricted to mathematics. However, many real systems are better described using FC equations than with integer models. FC is a suitable tool for describing systems characterised by their fractal nature, long-term memory and chaotic behaviour. It is a promising methodology for failure analysis and modelling, since the behaviour of a failing system depends on factors that increase the model’s complexity. This paper explores the proficiency of FC in modelling complex behaviour by tuning only a few parameters. This work proposes a novel two-step strategy for diagnosis, first modelling common failure conditions and, second, by comparing these models with real machine signals and using the difference to feed a computational classifier. Our proposal is validated using an electrical motor coupled with a mechanical gear reducer.

Adverse Effect of Alcohol Drinking: The Role of Oxidative Stress

Atualmente, o álcool tem um papel importante na saúde pública e surge como um dos principais problemas sociais no mundo, dado que é a droga mais viciante aceite em encontros sociais. Provavelmente, por essa razão, os riscos do consumo abusivo do álcool são subestimados pelos jovens, mulheres grávidas e idosos. O álcool, quando ingerido em altas proporções, pode afetar todos os órgãos e desencadear inúmeras doenças, tais como a doença cardíaca coronariana, doença neurodegenerativa, as doenças crónicas e câncer. O álcool afeta ainda o estado psicológico, induzindo a violência, o estado antissocial e situações de risco de comportamentos. Por estas razões, o álcool tornou-se um foco principal da investigação, avaliando os seus efeitos sobre o corpo humano. Nesta pesquisa, foram suscitadas amostras de sangue de um grupo de pacientes em tratamento psicológico e/ou farmacêutico que serão analisadas com quatro métodos: Teste de Radicais Livres do Oxigénio (FORT), Defesa contra Radicais Livres do Oxigénio (FORD), cromatografia gasosa (GC) e cromatografia líquida de alta pressão (HPLC). Ambos os métodos FORT e FORD avaliam o stress oxidativo pela quantificação de radicais livres e a capacidade de antioxidantes em eliminar esses radicais livres, respetivamente. O stress oxidativo é o efeito do excesso de consumo de álcool, que é reduzido pela capacidade de ação dos antioxidantes. A boa reprodutibilidade, precisão e exatidão de ambos os métodos indicam que estes podem ser aplicados em rápidos diagnósticos. Para o método FORT e considerando o início do tratamento, os pacientes alcoólicos apresentaram uma média de 3,59±1.01mmol/LH2O2 e o grupo de controlo uma média de 1,42±0.53mmol/LH2O2, o que mostra uma diferença significativa entre os dois grupos (P=0,0006). Para o método FORD, pacientes alcoólicos apresentam uma média de 1,07±0.53mmol/LH2O2 e o grupo de controlo, uma média de 2,81±0.46mmol/LH2O2, mostrando também uma média significativa (P=0,0075). Após 15 dias de tratamento observou-se que há uma diferença entre os dois grupos de pacientes alcoólicos, mas não há nenhum melhoramento em relação ao grupo de pacientes em tratamento. No método FORT os grupos mostram uma diferença significativa (P=0,0073), tendo os pacientes sem tratamento farmacêutico melhores resultados (2.37±0.44mmol/LH2O2) do que os pacientes com tratamento (3.72±1,04mmol/LH2O2). O oposto ocorre no método FORD, os pacientes em tratamento farmacêutico presentam melhores resultados (1.16±0.65mmol/LH2O2) do que o outro grupo (0.75±0.22mmol/LH2O2), não sendo, no entanto, uma diferença significativa entre os dois grupos (P=0.16). Os resultados obtidos para a concentração de MDA pelo método de HPLC mostraram que o grupo de controlo tem valores mais baixos do que os pacientes alcoólicos, embora a diferença não seja muito significativa (P = 0,084), mas é ainda elevada. Além disso, os dois grupos de pacientes não apresentaram uma diferença significativa entre os seus resultados no início (P=0,77) e no fim (P=0,79) do tratamento. De acrescentar ainda que, os resultados da concentração de álcool no sangue determinados pelo método de CG mostraram que só alguns pacientes sem tratamento consumiram álcool durante o período de tratamento, o que influencia negativamente a conclusão sobre o efeito do tratamento. Contudo, outros fatores externos podem ainda influenciar os resultados finais, tais como o estado nutricional e estado psicológico dos pacientes, se o paciente continua a beber durante o tempo de tratamento ou até mesmo se o paciente é exposto a outros tipos de substâncias nocivas. Existe ainda a possibilidade de o tempo de aplicação do tratamento não ser suficiente para apresentar um efeito positivo em relação ao stress oxidativo e este é um outro fator que contribui para a impossibilidade de confirmar sobre o efeito, quer seja positivo ou negativo, do tratamento antioxidante.

Validation of a rapid stool antigen test for diagnosis of Helicobacter pylori infection

The aim of this study was to validate the rapid lateral flow Helicobacter pylori stool antigen test (One step H. pylori antigen test, ACON laboratories, San Diego, USA; Prime diagnostics, São Paulo), using 13C-Urea Breath Test as the gold standard for H. pylori infection diagnosis. A total of 98 consecutive patients, asymptomatic or dyspeptic, entered the study. Sixty-nine were women, with a mean age of 45.76 ± 14.59 years (14 to 79 years). In the H. pylori-positive group, the rapid stool antigen test detected H. pylori antigen in 44 of the 50 positive patients (sensitivity 88%; 95% CI: 75.7-95.5%), and six false-negative; and in the H. pylori-negative group 42 presented negative results (specificity 87.5%; 95% CI: 74.7-95.3%), and six false-positive, showing a substantial agreement (Kappa Index = 0.75; p < 0.0001; 95% CI: 0.6-0.9). Forty four of fifty patients that had positive stool antigen were H. pylori-positive, the PPV of the stool antigen test was 88% (95% CI: 75.7-95.5%), and 42 patients with negative stool antigen test were H. pylori-negative, the NPV of the stool antigen test was 87.5% (95% CI: 74.7-95.3%). We conclude that the lateral flow stool antigen test can be used as an alternative to breath test for H. pylori infection diagnosis especially in developing countries.

Prevalência e Factores de Risco para Síndrome Látex-Frutos em Doentes com Alergia ao Látex

A associação de alergia ao látex e alergia alimentar a frutos e outros vegetais com reactividade cruzada com látex é denominada síndrome látex-frutos (SLF). Não existem estudos que avaliem factores de risco para SLF em doentes alérgicos ao látex, nomeadamente incluindo diferentes grupos populacionais de risco. Objectivo: Investigar a prevalência e factores de risco para SLF. Material e Métodos: Foram estudados 61 doentes alérgicos ao látex, com média etária de 25.9 (±16.6) anos e relação sexo M/F de 0.3/1, pertencendo a diferentes grupos de risco: 15 com espinha bífida (EB), 13 submetidos a múltiplas cirurgias sem EB e 33 profissionais de saúde (PS). A todos os doentes foram efectuados questionário, testes cutâneos por prick (TC) com aeroalergénios comuns e látex(extractos comerciais) e alimentos com reactividade cruzada descrita com látex (extractos comerciais e alimentos em natureza), IgE total sérica (AlaSTAT®, DPC) e IgE específica para látex (UniCAP®, Pharmacia Diagnostics). Definiu-se SLF se história clínica e TC para o alimento positivos. Resultados: A prevalência de SLF nos doentes alérgicos ao látex foi 28% (17). Os alimentos implicados foram castanha-71% (12), banana-47% (8), pêssego-29% (5), abacate e kiwi-24% (4),ananás, maracujá, papaia e espinafre-18% (3), ameixa, manga, melão, tomate e mandioca-12%(2), alperce, figo, uva e pimentão doce-6% (1). Os sintomas clínicos foram anafilaxia-65% (11),urticária-24% (4) e síndrome de alergia oral-12% (2). Os doentes com SLF eram na quase totalidade PS. A prevalência de SLF neste grupo foi 45% (15). Comparando PS com SLF (15) e sem SLF (18), encontrou-se relação entre SLF e níveis mais elevados de IgE específica para látex (mediana: 19.4 vs. 0.6kU/l; p=0.006). Os PS com CAP-classe ≥ 3 tinham SLF em 74%, para 26% nos PS com CAP-classe <3 (p<0.001). Idade, sexo, antecedentes pessoais e familiares de alergia, número de cirurgias, tempo de profissão, atopia e IgE total não foram identificados como factores de risco. Conclusões: A SLF afecta essencialmente os PS alérgicos ao látex, sendo frequente neste grupo; a explicação reside nos diferentes perfis de sensibilização alergénica, relacionados com a via de exposição. A sensibilização ao látex com CAP-classe ≥ 3 foi identificada como factor de risco para SLF nos PS. A SLF revelou-se na maioria dos casos por anafilaxia,realçando a importância desta síndrome potencialmente fatal.

Escolas do concelho de Matosinhos com estrutura de betão armado

O presente trabalho pretende contribuir para a gestão das intervenções de reparação e de reforço das escolas do concelho de Matosinhos com estrutura de betão armado. Apresenta-se uma síntese sobre a história do edifício escolar e do seu desenvolvimento em território nacional. Desenvolve-se uma pesquisa bibliográfica sobre metodologias de inspeção adotadas em território nacional e internacionalmente. Identificaram-se diferentes tipologias estruturais e arquitetónicas das escolas de Matosinhos, selecionou-se a mais representativa e, aparentemente, a que envolve casos com estados de conservação mais deficientes, definiu-se uma metodologia de inspeção estrutural e desenvolveram-se as respetivas fichas de inspeção. Selecionou-se e inspecionou-se visualmente um corpo da Escola Básica da Portela, de tipologia P3 e realizaram-se diferentes ensaios de diagnóstico. Comparam-se os respetivos resultados com os obtidos na inspeção da Escola da Amieira, do mesmo concelho e com a mesma tipologia. Propõem-se soluções de reparação com base no resultado da inspeção visual, nos ensaios de diagnóstico e na norma NP EN 1504-9. Estima-se o respetivo custo e sugere-se uma metodologia de extrapolação das conclusões e do estabelecimento de uma estimativa orçamental das intervenções de reparação das restantes escolas tipo P3 deste concelho e de outras com idênticas tipologias, localizações e condições ambientais envolventes.

Construção de um sensor eletroquímico molecularmente impresso para monitorização do cancro da mama

O Cancro da mama é uma doença cuja incidência tem vindo a aumentar de ano para ano e além disso é responsável por um grande número de mortes em todo mundo. De modo a combater esta doença têm sido propostos e utilizados biomarcadores tumorais que permitem o diagnóstico precoce, o acompanhamento do tratamento e/ou a orientação do tipo tratamento a adotar. Atualmente, os biomarcadores circulantes no sangue periférico recomendados pela Associação Americana de Oncologia Clinica (ASCO) para monitorizar os pacientes durante o tratamento são o cancer antigen 15-3 (CA 15-3), o cancer antigen 27.29 (CA 27.29) e o cancer embryobic antigen (CEA). Neste trabalho foi desenvolvido um sensor eletroquímico (voltamétrico) para monitorizar o cancro da mama através da análise do biomarcador CA 15-3. Inicialmente realizou-se o estudo da adsorção da proteína na superfície do elétrodo para compreender o comportamento do sensor para diferentes concentrações. De seguida, estudaram-se três polímeros (poliaminofenol, polifenol e polifenilenodiamina) e selecionou-se o poliaminofenol como o polímero a utilizar, pois possuía a melhor percentagem de alteração de sinal. Após a seleção do polímero, este foi depositado na superfície do elétrodo por eletropolimerização, formando um filme polimérico molecularmente impresso (MIP) à volta da proteína (molde). Posteriormente, foram analisados cinco solventes (água, mistura de dodecil sulfato de sódio e ácido acético, ácido oxálico, guanidina e proteinase K) e o ácido oxálico revelou ser mais eficaz na extração da proteína. Por último, procedeu-se à caraterização do sensor e analisou-se a resposta analítica para diferentes concentrações de CA 15-3 revelando diferenças claras entre o NIP (polímero não impresso) e o MIP.