Natural antioxidants extraction and their incorporation into model pharmaceutical systems

Dissertation to obtain a Master Degree in Biotechnology

Development of electrospun Ion jelly fibers® for drug delivery

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Biotecnologia

Implementação de alertas de interações medicamentosas na construção de uma farmácia online

Os sistemas de apoio à decisão clinica têm-se revelado essenciais no dia-a-dia da população, nomeadamente dos profissionais e dos pacientes. Estes sistemas podem ser aplicados com diferentes objetivos: como sistemas de alerta; de prevenção de doenças; sistemas para dosagem de medicação e prescrição; entre outras. Atualmente é notório o aumento de interesse por parte da população em entender e em possuir um papel ativo nas decisões médicas. Para conseguirem fazê-lo necessitam de procurar informação. O meio mais utilizado para obter essa informação é a internet, onde a informação se encontra em grande quantidade e muito dispersa. Para além da quantidade é imprescindível encontrar informação credível, para que não haja indução da pessoa em erro. Para ajudar a solucionar estes problemas surgiram os sistemas de recomendação na saúde. Estes sistemas foram idealizados para fornecer informações às quais os utilizadores podem recorrer para tomar decisões conscientes e seguras sobre a sua saúde. Também os sistemas de alerta se têm revelado importantes na área da saúde. Estes sistemas podem ser usados em diferentes contextos e sobre diferentes assuntos, como por exemplo, a alteração do estado clínico de um paciente monitorizado, em tempo real, ou em interações medicamentosas. As interações medicamentosas podem advir da automedicação do utente ou da larga quantidade de medicação que, a partir de determinada idade, os utentes ingerem. Pode ter como causa medicação que administrem regularmente, ou até mesmo diariamente, ou doenças/estados que o utente possua que, em simultâneo com determinada medicação pode causar reações adversas. Neste trabalho foi desenvolvido um protótipo de uma farmácia online (FoAM) que fornece, ao utilizador, alertas quando há possibilidade de interações. As causas de interações consideradas foram os medicamentos que o utilizador consuma e/ou doenças/estados que possua. O objetivo é alertar para o caso das causas que o utilizador possui interagirem com o(s) medicamento(s) que este deseja adquirir. Para alcançar esse objetivo foi necessário selecionar os medicamentos a disponibilizar assim como as suas interações. Essa seleção foi baseada no prontuário terapêutico 2013 disponibilizado pelo INFARMED. Depois de recolhida e analisada a informação, foi possível compreender que informações clínicas o sistema necessita para que consiga identificar os medicamentos que não são aconselháveis adquirir. Para isso, é necessário que o utilizador forneça essas informações clínicas pessoais, necessidade que vai de encontro à posição defendida por diversos autores que apontam o uso de registos eletrónicos de saúde muito benéfico para conseguir alertas mais personalizados suprindo assim as necessidades do utilizador. É também preponderante que o utilizador perceba o porquê de determinado medicamento não ser aconselhável, por isso, ao ser emitido o alerta é também apresentada a justificação do mesmo, ou seja, é disponibilizado ao utilizador qual a causa que indicou no formulário responsável pela interação.

Crystallographic studies on molybdopterin-dependent enzymes

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Bioquímica, Especialidade Bioquímica Estrutural

Development of paper-based color test-strip for drug detection in aquatic environment: Application to oxytetracycline

The wide use of antibiotics in aquaculture has led to the emergence of resistant microbial species. It should be avoided/minimized by controlling the amount of drug employed in fish farming. For this purpose, the present work proposes test-strip papers aiming at the detection/semi-quantitative determination of organic drugs by visual comparison of color changes, in a similar analytical procedure to that of pH monitoring by universal pH paper. This is done by establishing suitable chemical changes upon cellulose, attributing the paper the ability to react with the organic drug and to produce a color change. Quantitative data is also enabled by taking a picture and applying a suitable mathematical treatment to the color coordinates given by the HSL system used by windows. As proof of concept, this approach was applied to oxytetracycline (OXY), one of the antibiotics frequently used in aquaculture. A bottom-up modification of paper was established, starting by the reaction of the glucose moieties on the paper with 3-triethoxysilylpropylamine (APTES). The so-formed amine layer allowed binding to a metal ion by coordination chemistry, while the metal ion reacted after with the drug to produce a colored compound. The most suitable metals to carry out such modification were selected by bulk studies, and the several stages of the paper modification were optimized to produce an intense color change against the concentration of the drug. The paper strips were applied to the analysis of spiked environmental water, allowing a quantitative determination for OXY concentrations as low as 30 ng/mL. In general, this work provided a simple, method to screen and discriminate tetracycline drugs, in aquaculture, being a promising tool for local, quick and cheap monitoring of drugs.

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.

Drug Provocation Tests to Betalactam Antibiotics: Experience in a Paediatric Setting

Background: Few studies have been performed in children withs uspected betalactam allergy.We aimed to assess the role of the drug provocation test(DPT)with betalactams in a paediatric setting and to study the association between allergy to betalactam antibiotics and other allergic diseases. Methods:We included all the patients under 15 years old who were consecutively referred to the Immunoallergy Department, Dona Estefânia Hospital,Portugal(January 2002 to April 2008)for a compatible history of allergic reaction to betalactam. All were submitted to a DPT.Children were proposed to performs kintests(ST)to betalactam antibiotics followed by DPT. If they decline ST,a DPT with the culprit drug was performed. Results: We studied 161 children,60%were boys,with a median age of 5years old at the time of the DPT.Thirty-three patients(20.5%)had an immediate reaction and 33(20.5%)a non-immediate reaction. These verity of there porte dreactions was low in most cases. Skin tests to betalactams were performed in 47 children and were positive in 8.DPT was positive inonlyone(3.4%)of the patients skin tested and in 11(13.4%)of those not skin tested. These verity of the DPT reaction was low.Asthma and food allergy were associated with a positive DPT in the later group. Conclusions: DPT seems a safe procedure even in the absence of ST in non-severe cases. This could be a practical optionin infants and pre-school children,where ST are painful and difficult to perform.Additional caution should be taken in children with asthma and food allergy.

The inhibitory activity of synthetic compounds and ions against transporters of multi-drug resistant bacteria

RESUMO: Sessenta e três derivados de hidantoína foram utilizados para avaliar possíveis efeitos de modulação na actividade das bombas de efluxo (BE) na Salmonella NCTC 13349 utilizando um método fluorimétrico semi-automático. Nenhum dos compostos apresentaram actividade anti-bacteriana até concentrações de 240 mg/L. Entre todos os compostos, SZ-7 demonstrou possuir propriedades de modulação de effluxo na presença de glucose. Para testar esta actividade, estirpes de Salmonella resistentes à ciprofloxacina, induzidas a elevados níveis de resistência com sobre-expressão de BE, foram expostas ao SZ-7. Este derivado afectou a susceptibilidade das estirpes à ciprofloxacina. Uma vez que os 63 compostos estudados apresentaram pouco efeito inibitório /cumulativo, apesar de serem conhecidos pelos seus efeitos moduladores de BE-dependentes de iões em eucariotas, foi questionado o papel dos iões na regulação de BE bacterianas, que poderão influenciar a eficácia de novos compostos. Para este estudo, utilizamos a Escherichia coli AG100 como modelo, devido ao extenso conhecimento no que respeita a estrutura e actividade das BE. Devido à importância de iões de cálcio (Ca2+) nos canais de transporte membranar e na actividade de ATPases, a sua actividade na modulação do efluxo foi investigada. De resultados anteriormente obtidos concluiu-se que a pH 5 o efluxo é independente de energia metabólica; contudo, a pH 8 é absolutamente dependente, sendo que o Ca2+ é indispensável para manter a actividade das ATPases bacterianas. A acumulação/effluxo de EtBr pela E. coli AG100 foi determinada na presença/ausência de Ca2+, clorpromazina (inibidor de ligação de Ca2+ a proteínas), e ácido etilenodiamino tetra-acético (quelante de Ca2+). Acumulação/effluxo aumentou a pH 8, contudo o Ca2+ reverte estes efeitos evidenciando a sua importância no funcionamento das BE bacterianas. Em resumo este trabalho colocou em evidência que muitos aspectos bioquímicos e bioenergéticos devem ser tomados em consideração no estudo da resistência bacteriana mediada por BE.------- ABSTRACT: Sixty-three hydantoin derivatives were evaluated for their modulating effects on efflux pump (EP) activity of Salmonella NCTC 13349 utilizing a semi-automatic fluorometric method. None of the compounds presented antibacterial activities at concentrations as high as 240 mg/L. Among all compounds, SZ-7 showed possible efflux modulating activity in the presence of glucose, indicative of a potential EP inhibitor. To verify its potential effects, ciprofloxacin-resistant Salmonella strains, induced to high level resistance with over-expressing EPs, were exposed to SZ-7. This derivative affected the susceptibility of the ciprofloxacin-resistant strains. Since the 63 compounds studied had very low inhibitory/accumulative effects, even though their known for being efficient in modulating ion-driven eukaryotic EPs, we questioned whether ions had a leading role in regulating bacterial EPs, influencing the effectiveness of new compounds. For this study we used Escherichia coli AG100 as a model, due to the extensive knowledge on its EPs structure and activity. Owing the importance of calcium ions (Ca2+) for membrane transport channels and activity of ATPases, the role of Ca2+ was investigated. From previous results we concluded that at pH 5 efflux is independent of metabolic energy; however, at pH 8 it is entirely dependent of metabolic energy and the Ca2+ ions are essential to maintain the activity of bacterial ATPases. Accumulation and efflux of ethidium bromide (EtBr) by E. coli AG100 was determined in the presence and absence of Ca2+, chlorpromazine (inhibitor of Ca2+-binding to proteins), and ethylenediaminetetraacetic acid (Ca2+ chelator). Accumulation of EtBr increased at pH 8; however Ca2+ reversed these effects providing information as to the importance of this ion in the regulation of bacterial EP systems. Overall this work puts in evidence that many biochemical and bioenergetic aspects related to the strains physiology need to be taken into consideration in bacterial drug resistance mediated by EPs.

Desenvolvimento de um Protótipo de Dispensador Automático de Medicamentos

O número de pessoas com idade superior a 65 anos aumentou consideravelmente nos últimos 40 anos. Este incremento de longevidade tem levado ao aparecimento de varias patologias relacionadas com a idade e ao aumento da prevalência das patologias cronicas. Uma grande maioria desta população e poli-medicada e assim sendo a gestão de medicamentos e uma área que pode proporcionar grandes benefícios aos idosos. A grande quantidade de medicamentos assim como as diferentes dosagens e os diferentes horários de toma fazem com que os idosos se confundam no cumprimento do esquema terapêutico aconselhado pelo medico, nomeadamente devido ao declínio cognitivo a que estão sujeitos devido ao envelhecimento humano. Torna-se, portanto, fundamental o desenvolvimento de sistemas inteligentes que auxiliem os idosos na gestão da sua medicação. A presente dissertação de mestrado foi materializada num dispositivo, designado ElderlySafety, que visa responder aos problemas da poli-medicação, através de uma solução tecnológica que incorpora as vertentes de controlo e comunicação. O objectivo do ElderlySafety e relembrar, de forma automática, o idoso da toma atempada dos seus medicamentos e consiste num prototipo de um dispositivo com varias compartições para organização dos vários medicamentos. Este aparelho apresenta 24 compartimentos, um deles referente a uma posição estática, considerada a posição `home' e os restantes dizem respeito a 23 tomas de medicação durante uma semana. Os compartimentos em questão devem ser preenchidos com a devida medicação, pelo cuidador do idoso, no inicio de cada semana. O aparelho esta conectado via Bluetooth a uma aplicação denominada ElderlySafety Online que permite monitorizar todo o sistema. E aqui que e feito o registo, com data, hora e nome do medicamento, de toda a medicação prescrita ao paciente. Também e possível a verificação de possíveis interações medicamentosas, bem como o acesso a informações acerca do que fazer em caso de esquecimento de uma ou mais tomas. Aquando a chegada da data e hora da toma de cada medicação, o aparelho desenvolvido emite um lembrete ao idoso e esse lembrete e feito através de um alerta luminoso. Se o sistema ElderlySafety verificar que o idoso se esquece da toma dos medicamentos tem a capacidade de interagir via e-mail com o cuidador, que poder a ser um familiar próximo, alertando-o para o esquecimento da toma de medicação do paciente a seu cuidado. Os testes de validação realizados ao ElderlySafety revelaram que o prototipo se mostra funcional e apto para integrar um ambiente de vida assistido de qualquer idoso.

FireSpotter a VGI-Based Forest Fire Reporting System

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

Novel approaches for culturing hepatocytes for drug testing applications

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Biochemisry, Biotechnology

Adverse reactions associated with a Fuenzalida-Palacios rabies vaccine: a quasi-experimental study

The Fuenzalida-Palacios rabies vaccine has been used in South America for rabies post-exposure prophylaxis. To determine the frequency of adverse reactions associated with this vaccine compared to a control group a quasi-experimental study was carried out in Uberlândia, Brazil, from May 1997 to April 1998. Victims of bites or other injuries by dogs or other mammals and who received or not post-exposure prophylaxis with Fuenzalida-Palacios rabies vaccine were compared as to the occurrence of a list of signs and symptoms. Out of 2,440 victims of bites and other injuries from dogs and other mammals 2,114 participated in the study; 1,004 of them provided follow-up information within 10 to 15 days. Headache and pain at the injection sites were the most commonly found symptoms (125/1,000). No neuroparalytic event was detected. Patients who were given Fuenzalida-Palacios rabies vaccine and those who were not had similar incidences of symptoms (risk ratios close to 1). Regarding the occurrence of adverse reactions, Fuenzalida-Palacios rabies vaccine is a valid alternative for rabies post-exposure prophylaxis.

Gold nanoparticulate systems for new anticancer compounds delivery

My master studies have resulted in the following publication: Martins P, Rosa D, Fernandes AR, Baptista PV. 2014. Nanoparticle Drug Delivery Systems: Recent Patents and Applications in Nanomedicine. Recent Patents in Nanomedicine. 3(2):105-118.

Biological effects of acrylic engineered particulate-systems

Polymeric particulate-systems are of great relevance due to their possible biomedical applications, among them as carriers for the nano- or microencapsulation of drugs. However, due to their unique specific properties, namely small size range, toxicity issues must be discarded before allowing its use on health-related applications. Several polymers, as poly(methyl methacrylate) (PMMA), have proved to be suitable for the preparation of particulate-systems. However, a major drawback of its use refers to incomplete drug release from particles matrix. Recent strategies to improve PMMA release properties mention the inclusion of other acrylic polymers as Eudragit (EUD) on particles formulation. Though PMMA and EUD are accepted by the FDA as biocompatible, their safety on particle composition lacks sufficient toxicological data. The main objective of this thesis was to evaluate the biological effects of engineered acrylic particulate-systems. Preparation, physicochemical characterization and in vitro toxicity evaluation were assessed on PMMA and PMMA-EUD (50:50) particles. The emulsification-solvent evaporation methodology allowed the preparation of particles with spherical and smooth surfaces within the micrometer range (±500 nm), opposing surface charges and different levels of hydrophobicity. It was observed that particles physicochemical properties (size and charge) were influenced by biological media composition, such as serum concentration, ionic strength or pH. In what concerns to the in vitro toxicological studies, particle cellular uptake was observed on different cell lines (macrophages, osteoblasts and fibroblasts). Cytotoxicity effects were only found after 72 h of cells exposure to the particles, while no oxidative damage was observed neither on osteoblasts nor fibroblasts. Also, no genotoxicity was found in fibroblast using the comet assay to assess DNA damage. This observation should be further confirmed with other validated genotoxicity assays (e.g. Micronucleus Assay). The present study suggests that the evaluated acrylic particles are biocompatible, showing promising biological properties for potential use as carriers in drug-delivery systems.