Contribuição para o desenvolvimento de novas membranas com vista à produção de energia por diferença de salinidade

As energias renováveis são no mundo de hoje incontornáveis, não só pela necessidade permanente de diminuir as emissões de CO2, pois devido ao aumento do preço dos combustíveis fosseis torna-se cada vez mais rentável recorrer a energias alternativas. Este facto conduz a uma procura incessante de processos alternativos de produção de energia renovável e limpa do ponto de vista ambiental, com o objectivo de tornar estes processos competitivos e economicamente viáveis. Na década de setenta, Sidney Loeb propôs um processo de produção de energia com recurso a membranas designado por osmose directa sob pressão contrária (Pressure Retarded Osmosis - PRO) baseado na diferença de pressão osmótica que pode ocorrer na foz dos rios e de forma geral nas zonas de encontro entre a água doce e água salgada. Este processo de produção de energia deu origem a um projecto designado de “Salinity Power”. Este foi o primeiro grande projecto de investigação no mundo, sobre o desenvolvimento da tecnologia para a produção de “energia de salinidade” ou “energia azul”. Para ser economicamente viável, este processo requer o uso de membranas com características específicas. São utilizadas membranas de osmose inversa, para gerar energia a partir da diferença osmótica entre a água doce e a água salgada. Este projecto resultou em significativos progressos no desempenho da membrana, o componente chave para a produção de energia renovável por este método. O trabalho aqui apresentado visa o estudo de obtenção de diaminas, a partir de matérias-primas renováveis, para posterior polimerização em poliamidas. A partir destes novos polímeros, é necessário o desenvolvimento de novas membranas compostas para utilização em sistemas de produção de energia eléctrica baseados em PRO. Um dos factores inovadores, é a obtenção de diaminas, a partir da D-xilose. Sendo a D-xilose uma hidrato de carbono natural, consegue-se então um processo sem recorrer a produtos derivados do petróleo. No presente trabalho foi investigado o potencial de o<-aminoácidos derivados de anéis oxetano para a construção de novos de compostos. Para aminoácidos de hidratos de carbono com anéis de cinco e seis membros, o estado da arte é bastante vasto. No entanto, não existem na literatura referências baseadas em anéis de quatro membros. Os oxetanos exibem grande estabilidade conformacional devido à sua rigidez, o que faz com que anéis oxetano sejam moléculas-base para derivatização, com vectores de orientação bem definidos. Os anéis oxetano estão presentes em alguns produtos naturais que exibem uma actividade biológica importante. Foram sintetizados no trabalho apresentado o<-aminoácidos derivados de oxetano usando hidrato e carbonos como compostos de partida, de forma a obter uma estereoquímica bem definida. A metodologia utilizada envolve a síntese de triflatos de 1,4-lactonas de 5 membros, que estão submetidas a tratamento com carbonato de potássio em metanol, dando origem à contracção do anel e á formação de oxetanos com configurações D-lyxo, e D-xylo, dependendo da configuração da lactona inicial. Numa das vias de síntese levadas a cabo para a obtenção de o<-aminoácidos derivados de oxetano, procedeu-se à oxidação da D-xilose com bromo seguida do tratamento com benzaldeído de forma a obter a já conhecida 3,5-O-benzilideno-D-xilono-1,4-lactona. A derivatização de o<-aminoácidos derivados de oxetano foi feita com base na introdução de novas membranas de elevado interesse energético e ecológico. Este trabalho experimental ficou marcado por a não obtenção da diamina desejada, para posterior polimerização. No entanto, conseguiu-se trabalhar alguns aspectos da síntese, o que foi bastante positivo para o sucesso desta contribuição. Outro aspecto importante, foi o curo espaço de tempo para realização deste trabalho. Sendo um trabalho de investigação, este requer tempo para analisar todas as condições assim como optimizar os resultados obtidos. Futuramente, serão realizados estudos de optimizações do procedimento, para obtenção da diamina pretendida. Foram realizados dois procedimentos diferentes para a obtenção do oxetano. A síntese inicial foi inconclusiva para este trabalho, devido aos maus resultados, provenientes de condições que são desconhecidas. Conclui-se que a oxidação com o brometo, não foi conseguida devido às condições do brometo, assim como ao controlo das condições necessárias para a adição deste. Devido a estes motivos, foi realizado um novo processo de síntese para a obtenção do composto desejado. Foi feita nova pesquisa e iniciou-se um novo método. O passo reaccional da oxidação, com bromo, foi novamente determinante. É um passo reaccional de difícil controlo, devido ás características do bromo, e às exigências desta síntese, quando este é necessário para oxidação. Esta nova síntese, apresenta uma grande vantagem relativamente à anterior, uma vez que o material de partida é a xilose, sendo mais económica que o 1,2-Isopropilideno-α-Xilofuranose. Este trabalho está enquadrado num projecto, designado de OPEN, e encontra-se descrito mais pormenorizadamente no Anexo I.

Evaluation and additional recommendations for preparing a whole blood control material

OBJECTIVE: The assessment of an easy to prepare and low cost control material for Hematology, available for manual and automated methods. MATERIAL AND METHOD: Aliquots of stabilized whole blood were prepared by partial fixation with aldehydes; the stability at different temperatures (4. 20 and 37 °C) during periods of up to 8-9 weeks and aliquot variability with both methods were controlled. RESULTS: Aliquot variability with automated methods at day 1, expressed as CV% (coefficient of variation) was: white blood cells (WBC) 2.7, red blood cells (RBC) 0.7, hemoglobin (Hb) 0.6, hematocrit (Hct) 0.7, mean cell volume (MCV) 0.3, mean cell hemoglobin (MCH) 0.6, mean cell hemoglobin concentration (MCHC) 0.7, and platelets (PLT) 4.6. The CV (coefficient of variation) percentages obtained with manual methods in one of the batches were: WBC 23, Hct 2.8, Hb 4.5, MCHC 5.9, PLT 41. Samples stored at 4ºC and 20ºC showed good stability, only a very low initial hemolysis being observed, whereas those stored at 37ºC deteriobed a rapidly (metahemoglobin formation, aggregation of WBC and platelets, as well as alteration of erythrocyte indexes). CONCLUSIONS: It was confirmed that, as long as there is no exposure to high temperatures during distribution, this material is stable, allowing assessment, both esternal and internal, for control purposes, with acceptable reproductivity, both for manual and auttomatic methods.

Effect of the number of shells on the pressure and energy of two-dimensional free bubble clusters

We have performed Surface Evolver simulations of two-dimensional hexagonal bubble clusters consisting of a central bubble of area lambda surrounded by s shells or layers of bubbles of unit area. Clusters of up to twenty layers have been simulated, with lambda varying between 0.01 and 100. In monodisperse clusters (i.e., for lambda = 1) [M.A. Fortes, F Morgan, M. Fatima Vaz, Philos. Mag. Lett. 87 (2007) 561] both the average pressure of the entire Cluster and the pressure in the central bubble are decreasing functions of s and approach 0.9306 for very large s, which is the pressure in a bubble of an infinite monodisperse honeycomb foam. Here we address the effect of changing the central bubble area lambda. For small lambda the pressure in the central bubble and the average pressure were both found to decrease with s, as in monodisperse clusters. However, for large,, the pressure in the central bubble and the average pressure increase with s. The average pressure of large clusters was found to be independent of lambda and to approach 0.9306 asymptotically. We have also determined the cluster surface energies given by the equation of equilibrium for the total energy in terms of the area and the pressure in each bubble. When the pressures in the bubbles are not available, an approximate equation derived by Vaz et al. [M. Fatima Vaz, M.A. Fortes, F. Graner, Philos. Mag. Lett. 82 (2002) 575] was shown to provide good estimations for the cluster energy provided the bubble area distribution is narrow. This approach does not take cluster topology into account. Using this approximate equation, we find a good correlation between Surface Evolver Simulations and the estimated Values of energies and pressures. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Linfangiogénese no tecido adiposo em modelos de doença inflamatória crónica (asma e obesidade): uma abordagem por imunohistoquímica e lipidómica

O tecido adiposo é um órgão endócrino dinâmico, secretando factores importantes na regulação do metabolismo, fluxo vascular sanguíneo e linfático, e função imunológica, entre outros. Em caso de acumulação de tecido adiposo por ingestão de uma dieta gorda, ou por disfunção metabólica, os adipócitos podem desencadear uma reacção inflamatória por falha na drenagem linfática, acumulando-se mediadores inflamatórios, os quais potenciam a propagação da reacção. Assim, questiona-se uma potencial associação entre o aumento de tecido adiposo na obesidade, hipóxia adipocitária e estimulação da linfangiogénese. Além disso, a expressão de adipocinas varia de acordo com a distribuição do tecido adiposo (subcutâneo, TAS e visceral, TAV). Deste modo, pretende-se com este estudo contribuir para o aumento do conhecimento sobre os complexos mecanismos moleculares subjacentes à linfangiogénese. Ensaios com ratinhos da estirpe C57Bl/6J (modelo de obesidade) e BALB/c (modelo de asma e obesidade), divididos em grupos submetidos a dieta normal e dieta rica em gordura. Avaliação semi-quantitativa da expressão tecidular de LYVE-1 (marcador da linfangiogénese) por imunohistoquímica em material embebido em parafina, no TAS e TAV, e cromatografia líquida de ultra-performance acoplada de espectrometria de massa (UPLC-MS) para análise da expressão plasmática de ceramida e esfingosina-1-fosfato (S1P). No modelo de obesidade observou- -se diminuição do número de vasos linfáticos e expressão de LYVE-1 ao longo do tempo no TAV, e aumento de ambos os parâmetros e hipertrofia adipocitária no TAS. As concentrações de ceramida e S1P corroboram a existência de um processo inflamatório nos ratinhos em estudo, ainda que numa fase muito inicial. No modelo de asma e obesidade, após 17 semanas de tratamento, observou-se incremento da linfangiogénese no TAV, mas não no TAS. A resposta inflamatória avaliada através dos diferentes parâmetros permite afirmar que num estadio inicial de obesidade a proliferação linfática poderá estar a ser retardada pela hipertrofia adipocitária. A libertação de adipocinas será observada apenas numa fase posterior, desencadeando todo o processo inflamatório que incrementará a proliferação linfática. Adicionalmente, é possível sugerir que a maior pressão à qual o TAV se encontra sujeito não favorece a proliferação linfática, pelo menos num estadio incial.

Force and pressure analysis during occasional loaded gait

O documento em anexo encontra-se na versão pre-print (versão inicial enviada para o editor).

The immediate effects of atlanto-occipital joint manipulation and suboccipital muscle inhibition technique on active mouth opening and pressure pain sensitivity over latent myofascial trigger points in the masticatory muscles

DESIGN: A randomized controlled trial.OB JECTIVE: To investigate the immediate effects on pressure pain thresholds over latent trigger points (TrPs) in the masseter and temporalis muscles and active mouth opening following atlanto-occipital joint thrust manipulation or a soft tissue manual intervention targeted to the suboccipital muscles. BACKGROUND : Previous studies have described hypoalgesic effects of neck manipulative interventions over TrPs in the cervical musculature. There is a lack of studies analyzing these mechanisms over TrPs of muscles innervated by the trigeminal nerve. METHODS: One hundred twenty-two volunteers, 31 men and 91 women, between the ages of 18 and 30 years, with latent TrPs in the masseter muscle, were randomly divided into 3 groups: a manipulative group who received an atlanto-occipital joint thrust, a soft tissue group who received an inhibition technique over the suboccipital muscles, and a control group who did not receive an intervention. Pressure pain thresholds over latent TrPs in the masseter and temporalis muscles, and active mouth opening were assessed pretreatment and 2 minutes posttreatment by a blinded assessor. Mixed-model analyses of variance (ANOVA) were used to examine the effects of interventions on each outcome, with group as the between-subjects variable and time as the within-subjects variable. The primary analysis was the group-by-time interaction. RESULTS: The 2-by-3 mixed-model ANOVA revealed a significant group-by-time interaction for changes in pressure pain thresholds over masseter (P<.01) and temporalis (P =.003) muscle latent TrPs and also for active mouth opening (P<.001) in favor of the manipulative and soft tissue groups. Between-group effect sizes were small. CONCLUSIONS: The application of an atlanto-occipital thrust manipulation or soft tissue technique targeted to the suboccipital muscles led to an immediate increase in pressure pain thresholds over latent TrPs in the masseter and temporalis muscles and an increase in maximum active mouth opening. Nevertheless, the effects of both interventions were small and future studies are required to elucidate the clinical relevance of these changes. LEVEL OF EVIDENCE : Therapy, level 1b. J Orthop Sports Phys Ther 2010;40(5):310-317. doi:10.2519/jospt.2010.3257. KEYWORDSDS: cervical manipulation, muscle trigger points, neck, TMJ, upper cervical.

Imunorreatividade em material histológico arquivado durante um, quatro e sete anos

Quando aplicada no âmbito da Anatomia Patológica, a imuno-histoquímica tem constituído um poderoso meio de identificação/caracterização de várias estruturas histológicas, permitindo delinear prognóstico e terapêutica para várias patologias. Tendo em conta que as amostras histológicas analisadas podem ser conservadas ao longo de vários anos, interessa avaliar a manutenção da antigenicidade ao longo do tempo, de forma a garantir a qualidade final da técnica quando aplicada em material de arquivo. Assim, o principal objetivo deste trabalho foi comparar a imunorreatividade do material histológico arquivado durante um, quatro e sete anos. Foi utilizado material histológico de próstata, pulmão e mama, no qual se procedeu à imunomarcação de citoqueratinas (Clones AE1/AE3), CD34 e proteína p63, por método de multímero/HRP no sistema Ventana BenchMark Ultra®. Foi realizado um ensaio com recuperação antigênica por alta temperatura (RAAT) e outro sem esta etapa. As imunomarcações (n=162) foram classificadas por três avaliadores independentes num escore quantitativo final (escala 0-100). O par média/desvio-padrão do escore final para os casos com sete anos foi de 69,06/19,05, para os casos com quatro anos foi de 66,47/20,73 e para os casos com um ano foi de 69,08/19,35, não se tendo encontrado diferenças estatisticamente significativas. Os casos sem RAAT obtiveram um par média/desvio-padrão de 54,90/17,00, enquanto os casos com RAAT obtiveram 81,50/11,60, o que revelou diferenças estatisticamente significativas (p=0,000). Para os casos em estudo conclui-se que o fator “tempo de arquivo” não está associado a alterações da imunorreatividade. A importância da RAAT na obtenção de imunomarcação de qualidade sai fortemente realçada. ABSTRACT - When applied within the framework of Pathology, immunohistochemistry has been a powerful means of identification/characterization of various histological structures, allowing to outline prognosis and therapy for various diseases. Given that the analyzed histological samples can be preserved for several years, it is interesting to assess the retention of antigenicity over time in order to ensure the quality of the final technique, when applied to stored material. Thus, the main objective of this study was to compare the immunoreactivity of the histological material archived for one, four and seven years. It was used histological material from prostate, lung and breast, in which it was performed the immunostaining of cytokeratins (clones AE1/AE3), CD34 and p63 protein by the method of multimer/HRP system on a Ventana BenchMark Ultra®. It was conducted a test with heat induced epitope retrieval (HIER) and another one without this step. The stained slides (n=162) were classified by three independent assessors using a quantitative score (scale 0-100). The pair mean/standard deviation of the score for cases with seven years was 69,06/19,05, for cases with four years was 66,47/20,73 and for cases with one year was 69,08/19,35, which did not revealed any statistically significant differences. The cases without HIER had a couple mean/standard deviation of 54.90/17.00 while the cases with HIER obtained 81.50/11.60, which revealed statistically significant differences (p=0.000). For this case study it was concluded that the factor archive period is not associated with changes in immunoreactivity. The importance of HIER in obtaining high quality immunostaining comes out strongly highlighted.

Multilayer Architectures Based on a-SiC:H Material: Tunable Wavelength Filters in Optical Processing Devices

The characteristics of tunable wavelength filters based on a-SiC:H multilayered stacked pin cells are studied both theoretically and experimentally. The optical transducers were produced by PECVD and tested for a proper fine tuning of the cyan and yellow fluorescent proteins emission. The active device consists of a p-i'(a-SiC:H)-n/p-i(a-Si:H)-n heterostructures sandwiched between two transparent contacts. Experimental data on spectral response analysis, current-voltage characteristics and color and transmission rate discrimination are reported. Cyan and yellow fluorescent input channels were transmitted together, each one with a specific transmission rate and different intensities. The multiplexed optical signal was analyzed by reading out, under positive and negative applied voltages, the generated photocurrents. Results show that the optimized optical transducer has the capability of combining the transient fluorescent signals onto a single output signal without losing any specificity (color and intensity). It acts as a voltage controlled optical filter: when the applied voltages are chosen appropriately the transducer can select separately the cyan and yellow channel emissions (wavelength and frequency) and also to quantify their relative intensities. A theoretical analysis supported by a numerical simulation is presented.

Wrinkling Labyrinth Patterns on Elastomeric Janus Particles

We describe a novel, low-cost and low-tech method for the fabrication of elastomeric Janus particles with diameters ranging from micrometers to millimeters. This consists of UV-irradiating soft urethane/urea elastomer spheres, which are then extracted in toluene and dried. The spheres are thus composed of a single material: no coating or film deposition steps are required. Furthermore, the whole procedure is carried out at ambient temperature and pressure. Long, labyrinthine corrugations ("wrinkles") appear on the irradiated portions of the particles' surfaces, the spatial periodicity of which can be controlled by varying the sizes of particles. The asymmetric morphology of the resulting Janus particles has been confirmed by scanning electron microscopy, atomic force microscopy, and optical microscopy. We have also established that the spheres behave elastically by performing bouncing tests with dried and swollen spheres. Results can be interpreted by assuming that each sphere consists of a thin, stiff surface layer ("skin") lying atop a thicker, softer substrate ("bulk"). The skin's higher stiffness is hypothesized to result from the more extensive cross-linking of the polymer chains located near the surface by the UV radiation. Textures then arise from competition between the effects of bending the skin and compressing the bulk, as the solvent evaporates and the sphere shrinks.

Juntas mecânicas em material compósito

O âmbito da presente tese é o estudo de juntas mecânicas em material compósito realizado com fibra de vidro. Os materiais compósitos são a solução procurada pela generalidade dos sectores da indústria, devido essencialmente à sua grande capacidade estrutural e à sua resistência mecânica específica, ou seja, a resistência mecânica versus peso ser em geral maior que nas ligações metálicas. O estudo efectuado neste trabalho é referente à delaminação presente na furação de materiais compósitos, sendo esta um dos problemas de maior gravidade, existente quando se realiza a furação do material. Este problema influência a integridade estrutural do material bem como a sua fiabilidade a longo prazo. Foram usados dois métodos de furação, o primeiro conhecido por furação convencional e o segundo habitualmente designado método KTH ou por furação orbital. Foi feita uma comparação entre estes dois métodos e verificado qual deles apresenta menor delaminação em torno do furo e melhor qualidade de furo. Conclui-se que a furação orbital apresenta uma delaminação inferior relativamente à furação convencional, e que esta é preferível para a realização de furação em material compósito.

Planeamento espacial marinho das áreas marinhas protegidas: o caso de estudo da ára protegida de gestão de recursos: Caloura - ilhéu de Vila Franca do Campo

Tese de Doutoramento, Ciências do Mar (Ecologia Marinha), 26 de Novembro de 2013, Universidade dos Açores.

Detection of FRET signals with a wavelength sensitive device based on a-SiC:H

Glucose sensing is an issue with great interest in medical and biological applications. One possible approach to glucose detection takes advantage of measuring changes in fluorescence resonance energy transfer (FRET) between a fluorescent donor and an acceptor within a protein which undergoes glucose-induced changes in conformation. This demands the detection of fluorescent signals in the visible spectrum. In this paper we analyzed the emission spectrum obtained from fluorescent labels attached to a protein which changes its conformation in the presence of glucose using a commercial spectrofluorometer. Different glucose nanosensors were used to measure the output spectra with fluorescent signals located at the cyan and yellow bands of the spectrum. A new device is presented based on multilayered a-SiC:H heterostructures to detect identical transient visible signals. The transducer consists of a p-i'(a-SiC:H)-n/p-i(a-Si:H)-n heterostructure optimized for the detection of the fluorescence resonance energy transfer between fluorophores with excitation in the violet (400 nm) and emissions in the cyan (470 nm) and yellow (588 nm) range of the spectrum. Results show that the device photocurrent signal measured under reverse bias and using appropriate steady state optical bias, allows the separate detection of the cyan and yellow fluorescence signals. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

On the use of IEEE 802.15.4/Zigbee for time-sensitive wireless sensor network applications

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Phase growth control in low temperature PLD Co: TiO2 films by pressure

This paper reports on the structural and optical properties of Co-doped TiO2 thin films grown onto (0001)Al2O3 substrates by non-reactive pulsed laser deposition (PLD) using argon as buffer gas. It is shown that by keeping constant the substrate temperature at as low as 310 degrees C and varying only the background gas pressure between 7 Pa and 70 Pa, it is possible to grow either epitaxial rutile or pure anatase thin films, as well as films with a mixture of both polymorphs. The optical band gaps of the films are red shifted in comparison with the values usually reported for undoped TiO2, which is consistent with n-type doping of the TiO2 matrix. Such band gap red shift brings the absorption edge of the Co-doped TiO2 films into the visible region, which might favour their photocatalytic activity. Furthermore, the band gap red shift depends on the films' phase composition, increasing with the increase of the Urbach energy for increasing rutile content. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Recuperação do isopentano da gasolina leve

Mestrado em Engenharia Química