Metabolic engineering with multi-objective optimization of kinetic models

Kinetic models have a great potential for metabolic engineering applications. They can be used for testing which genetic and regulatory modifications can increase the production of metabolites of interest, while simultaneously monitoring other key functions of the host organism. This work presents a methodology for increasing productivity in biotechnological processes exploiting dynamic models. It uses multi-objective dynamic optimization to identify the combination of targets (enzymatic modifications) and the degree of up- or down-regulation that must be performed in order to optimize a set of pre-defined performance metrics subject to process constraints. The capabilities of the approach are demonstrated on a realistic and computationally challenging application: a large-scale metabolic model of Chinese Hamster Ovary cells (CHO), which are used for antibody production in a fed-batch process. The proposed methodology manages to provide a sustained and robust growth in CHO cells, increasing productivity while simultaneously increasing biomass production, product titer, and keeping the concentrations of lactate and ammonia at low values. The approach presented here can be used for optimizing metabolic models by finding the best combination of targets and their optimal level of up/down-regulation. Furthermore, it can accommodate additional trade-offs and constraints with great flexibility.

High performance screen printable lithium-ion battery cathode ink based on C-LiFePO4

Lithium-ion battery cathodes have been fabricated by screen-printing through the development of CLiFePO4 inks. It is shown that shear thinning polymer solutions in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) with Newtonian viscosity above 0.4 Pa s are the best binders for formulating a cathode paste with satisfactory film forming properties. The paste shows an elasticity of the order of 500 Pa and, after shear yielding, shows an apparent viscosity of the order of 3 Pa s for shear rates corresponding to those used during screen-printing. The screen-printed cathode produced with a thickness of 26 mm shows a homogeneous distribution of the active material, conductive additive and polymer binder. The total resistance and diffusion coefficient of the cathode are 450 V and 2.5 10 16cm2 s 1, respectively. The developed cathodes show an initial discharge capacity of 48.2 mAh g 1 at 5C and a discharge value of 39.8 mAh g 1 after 50 cycles. The capacity retention of 83% represents 23% of the theoretical value (charge and/or discharge process in twenty minutes), demonstrating the good performance of the battery. Thus, the developed C-LiFePO4 based inks allow to fabricate screen-printed cathodes suitable for printed lithium-ion batteries

Behavior-based price discrimination in a multi-dimensional preferences market

NIPE WP 04/ 2016

Final report - EngageBook: touch, read and play

This  report  intends  to  give  a  detailed  notion  about  the  entire  project  development  from  its  publications to communications; from the workshops to the software and BridgingBook patent. To make it clear we followed the Tasks timeline as presented in our proposal, adjusting dates, when they were changed. Because we followed a double take in prototyping/software development, we will also repeat some of the tasks in order to give information about each different phase and its dimensions, in an autonomous way.

Comorbid depression and anxiety effects on pregnancy and neonatal outcome

The effects of comorbid depression and anxiety were compared to the effects of depression alone and anxiety alone on pregnancy mood states and biochemistry and on neonatal outcomes in a large multi-ethnic sample. At the prenatal period the comorbid and depressed groups had higher scores than the other groups on the depression measure. But, the comorbid group had higher anxiety, anger and daily hassles scores than the other groups, and they had lower dopamine levels. As compared to the non-depressed group, they also reported more sleep disturbances and relationship problems. The comorbid group also experienced a greater incidence of prematurity than the depressed, the high anxiety and the non-depressed groups. Although the comorbid and anxiety groups were lower birthweight than the non-depressed and depressed groups, the comorbid group did not differ from the depressed and anxiety groups on birth length. The neonates of the comorbid and depressed groups had higher cortisol and norepinephrine and lower dopamine and serotonin levels than the neonates of the anxiety and non-depressed groups as well as greater relative right frontal EEG. These data suggest that for some measures comorbidity of depression and anxiety is the worst condition (e.g., incidence of prematurity), while for others, comorbidity is no more impactful than depression alone.

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.

Um modelo de planeamento económico aplicado ao sector agro-alimentar em Portugal: utilização da análise multi-objectivos.

Doutoramento em Economia.

Nova técnica cirúrgica de preparo da veia safena para revascularização do miocárdio sem manipulação direta - no-touch

FUNDAMENTO: Otimização da veia safena na revascularização miocárdica. OBJETIVO: Apresentar a técnica no-touch de preparo da veia safena. Essa técnica consiste na retirada da veia safena do seu leito, com um pedículo de tecido adiposo, protegendo-a contra espasmos, sendo desnecessário distendê-la. MÉTODOS: Estudo prospectivo e randomizado, incluindo 156 pacientes submetidos a cirurgia de revascularização miocárdica. Comparação da técnica no-touch com duas outras técnicas: convencional e intermediária. Procedeu-se à avaliação da morfologia endotelial, utilizando a microscopia. A perviabilidade das pontes foi determinada com exame angiográfico num período médio de 18 meses após a operação. A enzima óxido nítrico sintetase endotelial (eNOS) foi identificada por meio do estudo imunohistoquímico. RESULTADOS: A avaliação morfológica mostrou integridade endotelial de 97% nas veias do grupo no-touch; enquanto quase metade da superfície endotelial das veias tratadas pelas outras técnicas exibiu ausência de células endoteliais. A angiografia revelou perviabilidade de 95,4% para as pontes do grupo no-touch, 88,9 e 86,2% para as pontes do grupo convencional e intermediária, respectivamente. O estudo imunohistoquímico revelou a presença da eNOS nas três camadas que compõem a parede da veia no grupo no-touch e redução dessa enzima no grupo convencional. CONCLUSÃO: A integridade endotelial e a atividade da eNOS foram melhor preservadas com o uso da técnica no-touch. A proteção mecânica fornecida pelo tecido gorduroso circundante à veia e a atividade vasodilatadora e bloqueadora da agregação plaquetária causada pelo óxido nítrico podem ser responsáveis pela proteção da veia contra o espasmo, como também por sua alta perviabilidade imediata.

Modelado multi-dominio de máquinas eléctricas. Multi-domain modeling of electric machines

El objetivo general de este proyecto es desarrollar nuevos modelos multi-dominio de máquinas eléctricas para aplicaciones al control y al diagnóstico de fallas. Se propone comenzar con el modelo electromagnético del motor de inducción en base a circuitos magnéticos equivalentes (MEC) validándolo por medio de simulación y de resultados experimentales. Como segundo paso se pretende desarrollas modelos térmicos y mecánicos con el objetivo que puedan ser acoplados al modelo electromagnético y de esta estudiar la interacción de los dominios y se validará mediante resultados de simulación y experimentales el modelo completo. Finalmente se pretende utilizar el modelo multi-dominio como una herramienta para la prueba de nuevas estrategias de control y diagnóstico de fallas. The main objective of this project is the development of new multi-domain models of electric machines for control and fault diagnosis applications. The electromagnetic modeling of the induction motor (IM) will be done using the magnetic equivalent circuits approach. This model will be validated by simulation and by experimental results. As a second step of this project, new mechanical and thermal models for the IM will be developed, with the objective of coupling these models with the electromagnetic one. With this multi-domain model it will be possible to study the interaction between each others. After that, the complete model will be validated by simulation and experimental results. Finally, the model will be used as a tool for testing new control and fault diagnosis strategies.

Síndrome Metabólica, Strain e Redução da Função Miocárdica: Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis

Fundamento: A doença cardiovascular subclínica é prevalente em pacientes com síndrome metabólica (SM). O strain circunferencial (εCC) e o strain longitudinal (εLL) do ventriculo esquerdo (VE), avaliados pelo ecocardiograma com speckle tracking (STE), são índices de função sistólica: o encurtamento das fibras circunferenciais e longitudinais do VE é indicado por um valor negativo do strain. Portanto, quanto mais negativo o strain, melhor a função sistólica do VE. O εCC e o εLL têm sido usados para demonstrar disfunção ventricular subclínica em vários distúrbios clínicos. Objetivo: Levantamos a hipótese de que a SM está associada com comprometimento da função miocárdica, quando avaliada pelo STE. Métodos: Este estudo analisou participantes do Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis (MESA) que realizaram o STE e foram avaliados para todos os componentes da SM. Resultados: Entre os 133 participantes incluídos (mulheres: 63%; idade: 65 ± 9 anos), a prevalência de SM foi de 31% (41/133). Indivíduos com SM apresentaram valores menores do εCC e do εLL que aqueles sem SM (-16,3% ± 3,5% vs. -18,4% ± 3,7%, p < 0,01; e -12,1% ± 2,5% vs. -13,9% ± 2,3%, p < 0,01, respectivamente). A fração de ejeção do VE (FEVE) foi semelhante nos dois grupos (p = 0,09). Na análise multivariada, a SM associou-se a um valor mais baixo do strain circunferencial (B = 2,1%, IC 95%: 0,6-3,5; p < 0,01), mesmo após ajuste para idade, etnia, massa VE e FEVE. De maneira semelhante, a presença de SM (B = 1,3%, IC 95%: 0,3-2,2; p < 0,01) e a massa do VE (B = 0,02%, IC 95%: 0,01 0,03; p = 0,02) associaram-se a um valor menor do strain longitudinal após ajuste para etnia, FEVE e creatinina. Conclusão: O εCC e o εLL do VE, marcadores de doença cardiovascular subclínica, estão comprometidos em indivíduos assintomáticos com SM e sem história prévia de infarto miocárdico, insuficiência cardíaca e/ou de FEVE < 50%.

Attitudes toward corporate sustainability : a multi-item scale and a multi-country empirical analysis

Magdeburg, Univ., Fak. für Wirtschaftswiss., Diss., 2013

Implementation of Multi-Core Processor Based on PLASMA (Most MIPS I) IP Core

Multi-core processors is a design philosophy that has become mainstream in scientific and engineering applications. Increasing performance and gate capacity of recent FPGA devices has permitted complex logic systems to be implemented on a single programmable device. By using VHDL here we present an implementation of one multi-core processor by using the PLASMA IP core based on the (most) MIPS I ISA and give an overview of the processor architecture and share theexecution results.

Micro-macro analysis of creep behavior in a multi-pass weld

Magdeburg, Univ., Fak. für Maschinenbau, Diss., 2014

Multi-echo radial FLASH techniques for real-time MRI

Magdeburg, Univ., Fak. für Naturwiss., Diss., 2015