Theory of elasticity and electric polarization effects in the group-III nitrides

In this work, the properties of strained tetrahedrally bonded materials are explored theoretically, with special focus on group-III nitrides. In order to do so, a multiscale approach is taken: accurate quantitative calculations of material properties are carried out in a quantum first-principles frame, for small systems. These properties are then extrapolated and empirical methods are employed to make predictions for larger systems, such as alloys or nanostructures. We focus our attention on elasticity and electric polarization in semiconductors. These quantities serve as input for the calculation of the optoelectronic properties of these systems. Regarding the methods employed, our first-principles calculations use highly- accurate density functional theory (DFT) within both standard Kohn-Sham and generalized (hybrid functional) Kohn-Sham approaches. We have developed our own empirical methods, including valence force field (VFF) and a point-dipole model for the calculation of local polarization and local polarization potential. Our local polarization model gives insight for the first time to local fluctuations of the electric polarization at an atomistic level. At the continuum level, we have studied composition-engineering optimization of nitride nanostructures for built-in electrostatic field reduction, and have developed a highly efficient hybrid analytical-numerical staggered-grid computational implementation of continuum elasticity theory, that is used to treat larger systems, such as quantum dots.

Social networks and cooperative learning in a MOOC

MOOCs are changing the educational landscape and gaining a lot of attention in scientific literature. However, the pedagogical design of these proposals has been called into question. It is precisely MOOCs’ social aspect, i.e. the interaction between course participants and the support for learning processes that has become one of the main topics of interest. This article presents the results of a research project carried out at the University of the Basque Country, which focused in cooperative learning and the intensive use of social networks in a MOOC. Significant data was compiled through Likert-type surveys, revealing that the use of both external and internal social networks in a massive open online course is a factor that is evaluated positively by students. We argue that the use of social networks as a learning strategy in a MOOC has an influence on academic performance and on the students' success rate. Furthermore, the participants’ age also has a bearing on the social networks they use, and we have found that the younger members tend to work with external networks such as Twitter or personal blogs, whereas the older students are more inclined to use forums from the Chamilo or Ning platforms.

Putrescine Reduces Antibiotic-Induced Oxidative Stress as a Mechanism of Modulation of Antibiotic Resistance in Burkholderia cenocepacia

Communication of antibiotic resistance among bacteria via small molecules is implicated in transient reduction of bacterial susceptibility to antibiotics, which could lead to therapeutic failures aggravating the problem of antibiotic resistance. Released putrescine from the extremely antibiotic resistant bacterium Burkholderia cenocepacia protects less resistant cells from different species against the antimicrobial peptide polymyxin B (PmB). Exposure of B. cenocepacia to sub-lethal concentrations of PmB and other bactericidal antibiotics induce reactive oxygen species (ROS) production and expression of the oxidative stress response regulator OxyR. We evaluated whether putrescine alleviates antibiotic-induced oxidative stress. The accumulation of intracellular ROS such as superoxide ion and hydrogen peroxide was assessed fluorometrically with dichlorofluorescein diacetate, while the expression of OxyR and putrescine synthesis enzymes was determined in luciferase assays using chromosomal promoter-lux reporter system fusions. We evaluated wild type and isogenic deletion mutant strains with defects in putrescine biosynthesis after exposure to sub-lethal concentrations of PmB and other bactericidal antibiotics. Exogenous putrescine protected against oxidative stress induced by PmB and other antibiotics, whereas reduced putrescine synthesis resulted in increased ROS generation, and a parallel increased sensitivity to PmB. Of the 3 B. cenocepacia putrescine synthesizing enzymes, PmB induced only BCAL2641, an ornithine decarboxylase. This study exposes BCAL2641 as a critical component of the putrescine-mediated communication of antibiotic resistance, and as a plausible target for designing inhibitors that would block the communication of such resistance among different bacteria, ultimately reducing the window of therapeutic failure in treating bacterial infections.

A Burkholderia cenocepacia gene encoding a non-functional tyrosine phosphatase is required for the delayed maturation of the bacteria-containing vacuoles in macrophages

Burkholderia cenocepacia infects patients with cystic fibrosis. We have previously shown that B. cenocepacia can survive in macrophages within membrane vacuoles (BcCVs) that preclude fusion with the lysosome. The bacterial factors involved in B. cenocepacia intracellular survival are not fully elucidated. We report here that deletion of BCAM0628, encoding a predicted low-molecular weight protein tyrosine phosphatase (LMW-PTP) that is restricted to B. cenocepacia strains of the transmissible ET-12 clone, accelerates the maturation of the BcCVs. Compared to parental strain and deletion mutants in other LMW-PTPs that are widely conserved in Burkholderia species, a greater proportion of BcCVs containing the BCAM0628 mutant were targeted to the lysosome. Accelerated BcCV maturation was not due to reduced intracellular viability since BCAM0628 survived and replicated in macrophages similarly to the parental strain. Therefore, BCAM0628 was referred to as dpm (delayed phagosome maturation). We provide evidence that the Dpm protein is secreted during growth in vitro and upon macrophage infection. Dpm secretion requires an N-terminal signal peptide. Heterologous expression of Dpm in B. multivorans confers to this bacterium a similar phagosomal maturation delay as found with B. cenocepacia. We demonstrate that Dpm is an inactive phosphatase, suggesting that its contribution to phagosomal maturation arrest must be unrelated to tyrosine phosphatase activity.

A Burkholderia cenocepacia MurJ (MviN) homolog is essential for cell wall peptidoglycan synthesis and bacterial viability

The cell wall peptidoglycan (PG) of Burkholderia cenocepacia, an opportunistic pathogen, has not yet been characterized. However, the B. cenocepacia genome contains homologs of genes encoding PG biosynthetic functions in other bacteria. PG biosynthesis involves the formation of the undecaprenyl-pyrophosphate-linked N-acetyl glucosamine-N-acetyl muramic acid-pentapeptide, known as lipid II, which is built on the cytosolic face of the cell membrane. Lipid II is then translocated across the membrane and its glycopeptide moiety becomes incorporated into the growing cell wall mesh; this translocation step is critical to PG synthesis. We have investigated candidate flippase homologs of the MurJ family in B. cenocepacia. Our results show that BCAL2764, herein referred to as murJBc, is indispensable for viability. Viable B. cenocepacia could only be obtained through a conditional mutagenesis strategy by placing murJBc under the control of a rhamnose-inducible promoter. Under rhamnose depletion, the conditional strain stopped growing and individual cells displayed morphological abnormalities consistent with a defect in PG synthesis. Bacterial cells unable to express MurJBc underwent cell lysis, while partial MurJBc depletion sensitized the mutant to the action of β-lactam antibiotics. Depletion of MurJBc caused accumulation of PG precursors consistent with the notion that this protein plays a role in lipid II flipping to the periplasmic compartment. Reciprocal complementation experiments of conditional murJ mutants in B. cenocepacia and Escherichia coli with plasmids expressing MurJ from each strain indicated that MurJBc and MurJEc are functional homologs. Together, our results are consistent with the notion that MurJBc is a PG lipid II flippase in B. cenocepacia.

Identification of the Flagellin Glycosylation System in Burkholderia cenocepacia and the Contribution of Glycosylated Flagellin to Evasion of Human Innate Immune Responses

Burkholderia cenocepacia is an opportunistic pathogen threatening patients with cystic fibrosis. Flagella are required for biofilm formation, as well as adhesion to and invasion of epithelial cells. Recognition of flagellin via the Toll-like receptor 5 (TLR5) contributes to exacerbate B. cenocepacia-induced lung epithelial inflammatory responses. In this study, we report that B. cenocepacia flagellin is glycosylated on at least 10 different sites with a single sugar, 4,6-dideoxy-4-(3-hydroxybutanoylamino)-d-glucose. We have identified key genes that are required for flagellin glycosylation, including a predicted glycosyltransferase gene that is linked to the flagellin biosynthesis cluster and a putative acetyltransferase gene located within the O-antigen lipopolysaccharide cluster. Another O-antigen cluster gene, rmlB, which is required for flagellin glycan and O-antigen biosynthesis, was essential for bacterial viability, uncovering a novel target against Burkholderia infections. Using glycosylated and nonglycosylated purified flagellin and a cell reporter system to assess TLR5-mediated responses, we also show that the presence of glycan in flagellin significantly impairs the inflammatory response of epithelial cells. We therefore suggest that flagellin glycosylation reduces recognition of flagellin by host TLR5, providing an evasive strategy to infecting bacteria.

A markerless deletion method for genetic manipulation of Burkholderia cenocepacia and other multidrug-resistant gram-negative bacteria

Genetic manipulation of multidrug-resistant bacteria is often difficult and hinders progress in understanding their physiology and pathogenesis. This book chapter highlights advances in genetic manipulation of Burkholderia cenocepacia, which are also applicable to other members of the Burkholderia cepacia complex and multidrug-resistant gram-negative bacteria of other genera. The method detailed here is based on the I-SceI homing endonuclease system, which can be efficiently used for chromosomal integration, deletion, and genetic replacement. This system creates markerless mutations and insertions without leaving a genetic scar and thus can be reused successively to generate multiple modifications in the same strain.

Optimal deployment of geographically distributed workflow engines on the cloud

When orchestrating Web service workflows, the geographical placement of the orchestration engine (s) can greatly affect workflow performance. Data may have to be transferred across long geographical distances, which in turn increases execution time and degrades the overall performance of a workflow. In this paper, we present a framework that, given a DAG-based workflow specification, computes the optimal Amazon EC2 cloud regions to deploy the orchestration engines and execute a workflow. The framework incorporates a constraint model that solves the workflow deployment problem, which is generated using an automated constraint modelling system. The feasibility of the framework is evaluated by executing different sample workflows representative of scientific workloads. The experimental results indicate that the framework reduces the workflow execution time and provides a speed up of 1.3x-2.5x over centralised approaches.

As capacidades dinâmicas das empresas nacionais de maior sucesso no online gaming:modelo para a indústria nacional

Dissertação, Mestrado, Marketing, Instituto Politécnico de Santarém, Escola Superior de Gestão e Tecnologia, 2014

Synthesis of new Aβ-ligands useful in diagnosis of Alzheimer's disease

Alzheimer’s disease is a chronic progressive neurodegenerative disease and is the most common form of dementia (estimated 50−60% of all cases), associated with loss of memory (in particular episodic memory), cognitive decline, and behavioural and physical disability, ultimately leading to death. Alzheimer’s disease is a complex disease, mostly occurring sporadically with no apparent inheritance and being the age the main risk factor. The production and accumulation of amyloid-beta peptide in the central nervous system is a key event in the development of Alzheimer’s disease. This project is devoted to the synthesis of amyloid-beta ligands, fluorophores and blood brain barrier-transporters for diagnosis and therapy of Alzheimer’s disease. Different amyloid-beta ligands will be synthesized and their ability to interact with amyloid-beta plaques will be studied with nuclear magnetic resonance techniques and a process of lead optimization will be performed. Many natural and synthetic compounds able to interact as amyloid-beta ligands have been identified. Among them, a set of small molecules in which aromatic moieties seem to play a key role to inhibit amyloid-beta aggregation, in particular heteroaromatic polycyclic compounds such as tetracyclines. Nevertheless tetracyclines suffer from chemical instability, low water solubility and possess, in this contest, undesired anti-bacterial activity. In order to overcome these limitations, one of our goals is to synthesize tetracyclines analogues bearing a polycyclic structure with improved chemical stability and water solubility, possibly lacking antibacterial activity but conserving the ability to interact with amyloid-beta peptides. Known tetracyclines have in common a fourth cycle without an aromatic character and with different functionalisations. We aim to synthesize derivatives in which this cycle is represented by a sugar moiety, thus bearing different derivatisable positions or create derivatives in which we will increase or decrease the number of fused rings. In order to generate a potential drug-tool candidate, these molecules should also possess the correct chemical-physical characteristics. The glycidic moiety, not being directly involved in the binding, it assures further possible derivatizations, such as conjugation to others molecular entities (nanoparticles, polymeric supports, etc.), and functionalization with chemical groups able to modulate the hydro/lipophilicity. In order to be useful such compounds should perform their action within the brain, therefore they have to be able to cross the blood brain barrier, and to be somehow detected for diagnostic purposes.

Análise do desempenho de autoestradas através de microssimulação

Portugal é um dos países europeus com melhor cobertura espacial e populacional de rede de autoestradas (5º entre os 27 da UE). O acentuado crescimento desta rede nos últimos anos leva a que seja necessária a utilização de metodologias de análise e avaliação da qualidade do serviço que é prestado nestas infraestruturas, relativamente às condições de circulação. Usualmente, a avaliação da qualidade de serviço é efetuada por intermédio de metodologias internacionalmente aceites, das quais se destaca a preconizada no Highway Capacity Manual (HCM). É com esta última metodologia que são habitualmente determinados em Portugal, os níveis de serviço nas diversas componentes de uma autoestrada (secções correntes, ramos de ligação e segmentos de entrecruzamento). No entanto, a sua transposição direta para a realidade portuguesa levanta algumas reservas, uma vez que os elementos que compõem o ambiente rodoviário (infraestrutura, veículo e condutor) são distintos dos da realidade norte-americana para a qual foi desenvolvida. Assim, seria útil para os atores envolvidos no setor rodoviário dispor de metodologias desenvolvidas para as condições portuguesas, que possibilitassem uma caracterização mais realista da qualidade de serviço ao nível da operação em autoestradas. No entanto, importa referir que o desenvolvimento de metodologias deste género requer uma quantidade muito significativa de dados geométricos e de tráfego, o que acarreta uma enorme necessidade de meios, quer humanos, quer materiais. Esta abordagem é assim de difícil execução, sendo por isso necessário recorrer a metodologias alternativas para a persecução deste objetivo. Ultimamente tem-se verificado o uso cada vez mais generalizado de modelos de simulação microscópica de tráfego, que simulando o movimento individual dos veículos num ambiente virtual permitem realizar análises de tráfego. A presente dissertação apresenta os resultados obtidos no desenvolvimento de uma metodologia que procura recriar, através de simuladores microscópicos de tráfego, o comportamento das correntes de tráfego em secções correntes de autoestradas com o intuito de, posteriormente, se proceder à adaptação da metodologia preconizada no HCM (na sua edição de 2000) à realidade portuguesa. Para tal, com os simuladores microscópicos utilizados (AIMSUN e VISSIM) procurou-se reproduzir as condições de circulação numa autoestrada portuguesa, de modo a que fosse possível analisar as alterações sofridas no comportamento das correntes de tráfego após a modificação dos principais fatores geométricos e de tráfego envolvidos na metodologia do HCM 2000. Para o efeito, realizou-se uma análise de sensibilidade aos simuladores de forma a avaliar a sua capacidade para representar a influência desses fatores, com vista a, numa fase posterior, se quantificar o seu efeito para a realidade nacional e dessa forma se proceder à adequação da referida metodologia ao contexto português. Em resumo, o presente trabalho apresenta as principais vantagens e limitações dos microssimuladores AIMSUN e VISSIM na modelação do tráfego de uma autoestrada portuguesa, tendo-se concluído que estes simuladores não são capazes de representar de forma explícita alguns dos fatores considerados na metodologia do HCM 2000, o que impossibilita a sua utilização como ferramenta de quantificação dos seus efeitos e consequentemente inviabiliza a adaptação dessa metodologia à realidade nacional. São, no entanto, referidas algumas indicações de como essas limitações poderão vir a ser ultrapassadas, com vista à consecução futura dessa adequação.

Transient transpiration radiometer : development of a heat flux sensor for high aggressivity environments

The development of a new instrument for the measurement of convective and radiative is proposed, based on the transient operation of a transpiration radiometer. Current transpiration radiometers rely on steady state temperature measurements in a porous element crossed by a know gas mass flow. As a consequence of the porous sensing element’s intrinsically high thermal inertia, the instrument’s time constant is in the order of several seconds. The proposed instrument preserves established advantages of transpiration radiometers while incorporating additional features that broaden its applicability range. The most important developments are a significant reduction of the instrument’s response time and the possibility of separating and measuring the convective and radiative components of the heat flux. These objectives are achieved through the analysis of the instrument’s transient response, a pulsed gas flow being used to induce the transient behavior.

Cinética da transferência de calor em materiais com mudança de fase

É extensa a bibliografia dedicada a potenciais aplicações de materiais com mudança de fase na regulação térmica e no armazenamento de calor ou de frio. No entanto, a baixa condutividade térmica impõe limitações numa grande diversidade de aplicações com exigências críticas em termos de tempo de resposta curto ou com requisitos de elevada potência em ciclos de carga/descarga de calor latente. Foram desenvolvidos códigos numéricos no sentido de obter soluções precisas para descrever a cinética da transferência de calor com mudança de fase, com base em geometrias representativas, i.e. planar e esférica. Foram igualmente propostas soluções aproximadas, sendo identificados correspondentes critérios de validação em função das propriedades dos materiais de mudança de fase e de outros parâmetros relevantes tais como as escalas de tamanho e de tempo, etc. As referidas soluções permitiram identificar com rigor os fatores determinantes daquelas limitações, quantificar os correspondentes efeitos e estabelecer critérios de qualidade adequados para diferentes tipologias de potenciais aplicações. Os referidos critérios foram sistematizados de acordo com metodologias de seleção propostas por Ashby e co-autores, tendo em vista o melhor desempenho dos materiais em aplicações representativas, designadamente com requisitos ao nível de densidade energética, tempo de resposta, potência de carga/descarga e gama de temperaturas de operação. Nesta sistematização foram incluídos alguns dos compósitos desenvolvidos durante o presente trabalho. A avaliação das limitações acima mencionadas deu origem ao desenvolvimento de materiais compósitos para acumulação de calor ou frio, com acentuada melhoria de resposta térmica, mediante incorporação de uma fase com condutividade térmica muito superior à da matriz. Para este efeito, foram desenvolvidos modelos para otimizar a distribuição espacial da fase condutora, de modo a superar os limites de percolação previstos por modelos clássicos de condução em compósitos com distribuição aleatória, visando melhorias de desempenho térmico com reduzidas frações de fase condutora e garantindo que a densidade energética não é significativamente afetada. Os modelos elaborados correspondem a compósitos de tipo core-shell, baseados em microestruturas celulares da fase de elevada condutividade térmica, impregnadas com o material de mudança de fase propriamente dito. Além de visarem a minimização da fração de fase condutora e correspondentes custos, os modelos de compósitos propostos tiveram em conta a adequação a métodos de processamento versáteis, reprodutíveis, preferencialmente com base na emulsificação de líquidos orgânicos em suspensões aquosas ou outros processos de reduzidas complexidade e com base em materiais de baixo custo (material de mudança de fase e fase condutora). O design da distribuição microestrutural também considerou a possibilidade de orientação preferencial de fases condutoras com elevada anisotropia (p.e. grafite), mediante auto-organização. Outros estágios do projeto foram subordinados a esses objetivos de desenvolvimento de compósitos com resposta térmica otimizada, em conformidade com previsões dos modelos de compósitos de tipo core-shell, acima mencionadas. Neste enquadramento, foram preparados 3 tipos de compósitos com organização celular da fase condutora, com as seguintes características e metodologias: i) compósitos celulares parafina-grafite para acumulação de calor, preparados in-situ por emulsificação de uma suspensão de grafite em parafina fundida; ii) compósitos celulares parafina-Al2O3 para acumulação de calor, preparados por impregnação de parafina em esqueleto cerâmico celular de Al2O3; iii) compósitos celulares para acumulação de frio, obtidos mediante impregnação de matrizes celulares de grafite com solução de colagénio, após preparação prévia das matrizes de grafite celular. Os compósitos com esqueleto cerâmico (ii) requereram o desenvolvimento prévio de um método para o seu processamento, baseado na emulsificação de suspensões de Al2O3 em parafina fundida, com adequados aditivos dispersantes, tensioactivos e consolidantes do esqueleto cerâmico, tornando-o auto-suportável durante as fases posteriores de eliminação da parafina, até à queima a alta temperatura, originando cerâmicos celulares com adequada resistência mecânica. Os compósitos desenvolvidos apresentam melhorias significativos de condutividade térmica, atingindo ganhos superiores a 1 ordem de grandeza com frações de fase condutora inferior a 10 % vol. (4 W m-1 K-1), em virtude da organização core-shell e com o contributo adicional da anisotropia da grafite, mediante orientação preferencial. Foram ainda preparados compósitos de armazenamento de frio (iii), com orientação aleatória da fase condutora, obtidos mediante gelificação de suspensões de partículas de grafite em solução aquosa de colagénio. Apesar da estabilidade microestrutural e de forma, conferida por gelificação, estes compósitos confirmaram a esperada limitação dos compósitos com distribuição aleatória, em confronto com os ganhos alcançados com a organização de tipo core-shell.

Chromatographic analysis and comparison of chemical composition of the samples between olive oils in Europe and some chinese oils

Dissertação de mest., Qualidade em Análises, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2013

O contributo da análise multivariada no apoio à decisão: um estudo baseado na caraterização de perfis dos clientes da empresa Orona - Algarve

Hoje, conhecer os clientes é um dos pontos fulcrais das empresas e onde estas despendem cada vez mais recursos, na sua análise. Contudo entender o comportamento dos seus clientes para poder superar as suas expectativas e prolongar tanto quanto possível a sua fidelização não é uma tarefa fácil e muito menos intuitiva. Com a incerteza quanto ao futuro e com um nível muito elevado de concorrência, é fundamental estudar e ter total conhecimento de um bem precioso das empresas, os clientes. Embora o poder negocial destes seja bem distinto comparado com o passado, continua a ser na relação de proximidade e de confiança que prevalece a chave do sucesso.