Evaluating biomaterial-and microfluidic-based 3D tumor models

Cancer is a major cause of morbidity and mortality worldwide, with a disease burden estimated to increase in the coming decades. Disease heterogeneity and limited information on cancer biology and disease mechanisms are aspects that 2D cell cultures fail to address. We review the current "state-of-the-art" in 3D Tissue Engineering (TE) models developed for and used in cancer research. Scaffold-based TE models and microfluidics, are assessed for their potential to fill the gap between 2D models and clinical application. Recent advances in combining the principles of 3D TE models and microfluidics are discussed, with a special focus on biomaterials and the most promising chip-based 3D models.

Optimization of filling systems for low pressure by Flow 3D

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

Development of procedures for the design, optimization and manufacturing of customized orthopaedic and trauma implants: Geometrical/anatomical modelling from 3D medical imaging

Tese de Doutoramento (Programa Doutoral em Engenharia Biomédica)

Development of Janus hydrogel microcapsules as novel biomaterials-stem cells construct for 3D co-culture applications

Co-cultures of two or more cell types and biodegradable biomaterials of natural origin have been successfully combined to recreate tissue microenvironments. Segregated co-cultures are preferred over conventional mixed ones in order to better control the degree of homotypic and heterotypic interactions. Hydrogel-based systems in particular, have gained much attention to mimic tissue-specific microenvironments and they can be microengineered by innovative bottom-up approaches such as microfluidics. In this study, we developed bi-compartmentalized (Janus) hydrogel microcapsules of methacrylated hyaluronic acid (MeHA)/methacrylated-chitosan (MeCht) blended with marine-origin collagen by droplet-based microfluidics co-flow. Human adipose stem cells (hASCs) and microvascular endothelial cells (hMVECs) were co-encapsulated to create platforms of study relevant for vascularized bone tissue engineering. A specially designed Janus-droplet generator chip was used to fabricate the microcapsules (<250â μm units) and Janus-gradient co-cultures of hASCs: hMVECs were generated in various ratios (90:10; 75:25; 50:50; 25:75; 10:90), through an automated microfluidic flow controller (Elveflow microfluidics system). Such monodisperse 3D co-culture systems were optimized regarding cell number and culture media specific for concomitant maintenance of both phenotypes to establish effective cell-cell (homotypic and heterotypic) and cell-materials interactions. Cellular parameters such as viability, matrix deposition, mineralization and hMVECs re-organization in tube-like structures, were enhanced by blending MeHA/MeCht with marine-origin collagen and increasing hASCs: hMVECs co-culture gradient had significant impact on it. Such Janus hybrid hydrogel microcapsules can be used as a platform to investigate biomaterials interactions with distinct combined cell populations.

Biomimetic superhydrophobic surfaces patterned with wettable spots as implantable chips for in vivo high-content 3D biomaterials response assessment

"Tissue engineering: part A", vol. 21, suppl. 1 (2015)

O género na construção de personagens 3D: do binário ao fluído

Relatório de estágio de mestrado em Média Interativos

A 3D computer assisted Orthopedic Surgery Planning approach based on planar radiography

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica (área de especialização em Informática Médica)

An object-oriented model for rapid prototyping of data path/control systems - a case study

Publicado em "Information control in manufacturing 1998 : (INCOM'98) : advances in industrial engineering : a proceedings volume from the 9th IFAC Symposium, Nancy-Metz, France, 24-26 June 1998. Vol. 2"

Object-oriented inheritance of statecharts for control applications

This paper discusses how object-oriented iuheritance can be re-interpreted if statecharts are used for modelling the dynamic behaviour of an object. The support of inheritance of statecharts allows the improvement of systems' development by easing the reutilization of parts of already developed euccessful systems, aad by promoting the iterative and continuous models' refinement advocated by the operatioaal approach. Statechart is the formalism used within UML to specify reactive state.based behaviours. This paper covers the use of statecharts within the modelling of embedded systems for industrial control applxications, where performance and memory usage are main concerns.

Manipulación acustica del orden y dinámica molecular en estructuras mesomorficas de organización lamelar. Acoustic manipulation of molecular order and dynamics in mesomorphic structures of lamellar organization.

El control de propiedades hidrodinámicas capaces de influir en la mecánica de ruptura y poración de sistemas lamelares o membranas es de fundamental interés para diferentes aplicaciones biotecnológicas. Resulta de particular interés la conexión entre los procesos microscópicos relacionados al tipo de moléculas o unidades básicas, el orden determinado en el auto-ensamblado de las mismas y la dinámica local del sistema, con las propiedades físicas que determinan el comportamiento macroscópico bajo estimulación acústica. Resultados logrados recientemente sugieren la existencia de resonancias hidrodinámicas que podrian ser utilizadas para lograr la inestabilidad del sistema a baja potencia acústica. Se realizaran estudios experimentales utilizando principalmente técnicas que combinan resonancia magnética nuclear (RMN) y la sonicación de la muestra. También se realizarán estudios teóricos y simulaciones numéricas que permitan modelar los sistemas bajo estudio. Se propone dar continuidad al desarrollo de una técnica de relaxometría magnética nuclear en la cual se estimula acústicamente a la muestra durante el proceso de relajación magnética nuclear, y continuar la implementación de técnicas de RMN con resolución espacial que permitan complementar los estudios mencionados. Se espera comprender los mecanismos físicos que determinan la estabilidad de fases lamelares, logrando un modelo verificable y consistente que permita relacionar las propiedades mecánicas e hidrodinámicas con las propiedades de orden y dinámica molecular. Asimismo, se espera lograr avances en el desarrollo de las técnicas experimentales involucradas. La importancia del proyecto radica en el enfoque del problema. A diferencia de casi la totalidad de los estudios reportados, nuestro interés se enfoca en mecanismos de interacción entre la membrana y el campo acústico que sean eficientes a baja potencia acústica, en un régimen donde los gradientes térmicos y la cavitación sean despreciables.

Fração de ejeção e volumes do ventrículo esquerdo medidos com eco 3D e com tomografia ultra-rápida

FUNDAMENTO: O ecocardiograma tridimensional em tempo real (ECO 3D) e a tomografia computadorizada ultra-rápida (CT) são dois novos métodos de análise da fração de ejeção e dos volumes do VE. OBJETIVO: Comparar as medidas da FEVE e dos volumes do VE aferidos pelo ECO 3D e pela CT ultra-rápida. MÉTODOS: Foram estudados pelo ECO 3D e pela CT ultra-rápida de 64 cortes, 39 pacientes consecutivos (27 homens, média etária de 57±12 anos). Foram analisados: FEVE e volumes do VE. Análise estatística: coeficiente de correlação (r: Pearson), teste de Bland & Altman, teste de regressão linear, 95 % IC, p<0,05. RESULTADOS: Medidas do ECO 3D: a FEVE variou de 56,1 a 78,6 (65,5±5,58)%; volume diastólico final variou de 49,6 a 178,2 (87±27,8)ml; volume sistólico final variou de 11,4 a 78 (33,1±13,6)ml. Medidas da CT: a FEVE variou de 53 a 86 (67,8±7,78)%; volume diastólico final variou de 51 a 186 (106,5±30,3) ml; volume sistólico final variou de 7 a 72 (35,5±13,4)ml. As correlações entre ECO 3D e CT foram: FEVE (r: 0,7888, p<0,0001, 95% IC 0,6301 a 0,8843); volume diastólico final (r: 0,7695, p<0,0001, 95% IC 0,5995 a 0,8730); volume sistólico final (r: 0,8119, p<0,0001, 95% IC 0,6673 a 0,8975). CONCLUSÃO: Nesta série, foi observada boa correlação entre as medidas da FEVE e entre os volumes ventriculares aferidos pelo ECO3D e pela CT ultra-rápida de 64 cortes.

Instrumentation and software for the VERITAS Project and the detection of TeV Gamma-Ray Emission from the BL Lacertae Object 1ES1959+650

Transmission of Cherenkov light through the atmosphere is strongly influenced by the optical clarity of the atmosphere and the prevailing weather conditions. The performance of telescopes measuring this light is therefore dependent on atmospheric effects. This thesis presents software and hardware developed to implement a prototype sky monitoring system for use on the proposed next-generation gamma-ray telescope array, VERITAS. The system, consisting of a CCD camera and a far-infrared pyrometer, was successfully installed and tested on the ten metre atmospheric Cherenkov imaging telescope operated by the VERITAS Collaboration at the F.L. Whipple Observatory in Arizona. The thesis also presents the results of observations of the BL Lacertae object, 1ES1959+650, made with the Whipple ten metre telescope. The observations provide evidence for TeV gamma-ray emission from the BL Lacertae object, 1ES1959+650, at a level of more than 15 standard deviations above background. This represents the first unequivocal detection of this object at TeV energies, making it only the third extragalactic source seen at such levels of significance in this energy range. The flux variability of the source on a number of timescales is also investigated.

"Hiper-resposta" avaliada pelo eco 3D após terapia de ressincronização cardíaca

A terapia de ressincronização cardíaca consiste em tratamento promissor para pacientes com insuficiência cardíaca grave, porém cerca de 30% dos pacientes não apresentam melhora clínica com este tratamento. Por outro lado, aproximadamente 10% dos pacientes submetidos a essa terapia podem apresentar hiper resposta, e a ecocardiografia tridimensional pode oferecer uma opção interessante para a seleção e avaliação de tratamento desses pacientes.

Comparação entre a ecocardiografia 2D e 3D na avaliação do remodelamento reverso após a TRC

FUNDAMENTO: A ecocardiografia consiste em método muito útil para seleção e avaliação de resposta à terapia de ressincronização cardíaca (TRC). O eco 3D já tem seu papel estabelecido na avaliação dos volumes ventriculares e fração de ejeção ventricular esquerda (FEVE) com excelente correlação de resultados quando comparado à RNM. OBJETIVO: Comparar a avaliação dos volumes ventriculares (VDVE, VSVE), FEVE e massa do VE antes e após a TRC pela ecocardiografia bi (Eco 2D) e tridimensional (Eco 3D). MÉTODOS: Foram avaliados 24 pacientes com IC CFIII ou IV (NYHA), ritmo sinusal QRS > 150 ms, em vigência de terapêutica otimizada para IC submetidos a TRC. Foram realizados eletrocardiograma (ECG), avaliação clínica, Eco 2D e 3D antes, três e seis meses após a TRC. A comparação entre as técnicas foi realizada utilizando-se a correlação de Pearson (r). RESULTADOS: No momento basal, a correlação entre os métodos foi de 0,96 para avaliação do VDVE, 0,95 para avaliação do VSVE, 0,87 para FEVE, e 0,72 para massa do VE. Após três meses da TRC, a correlação entre os métodos para análise do VDVE foi de 0,96, 0,95 para VSVE, 0,95 para FEVE, e 0,77 para massa do VE. Após seis meses da TRC, a correlação entre o Eco 2D e 3D para análise do VDVE foi de 0,98, 0,91 para VSVE, 0,96 para FEVE, e 0,85 para massa do VE. CONCLUSÃO: Neste estudo foi observada redução dos VDVE,VSVE, além de melhora da FEVE após a TRC. Houve excelente correlação entre o Eco 2D e o 3D para avaliação dos volumes ventriculares e FEVE, e boa correlação entre os métodos para avaliação da massa ventricular esquerda antes e após a TRC.