Carbon materials as new generation of new electron shuttles for the anaerobic degradation of environmental xenobiotics

Tese de Doutoramento em Engenharia Química e Biológica

Cognitive processes affect the gait of subjects with Parkinson’s and Alzheimer’s disease in dual tasks

Objective To investigate the relation between gait parameters and cognitive impairments in subjects with Parkinson’s disease (PD) and Alzheimer’s disease (AD) during the performance of dual tasks. Methods This was a cross-sectional study involving 126 subjects divided into three groups: Parkinson group (n = 43), Alzheimer group (n = 38), and control group (n = 45). The subjects were evaluated using the Timed Up and Go test administered with motor and cognitive distracters. Gait analyses consisted of cadence and speed measurements, with cognitive functions being assessed by the Brief Cognitive Screening Battery and the Clock Drawing Test. Statistical procedures included mixed-design analyses of variance to observe the gait patterns between groups and tasks and the linear regression model to investigate the influence of cognitive functions in this process. A 5% significant level was adopted. Results Regarding the subjects’ speed, the data show a significant difference between group vs task interaction (p = 0.009), with worse performance of subjects with PD in motor dual task and of subjects with AD in cognitive dual task. With respect to cadence, no statistical differences was seen between group vs task interaction (p = 0.105), showing low interference of the clinical conditions on such parameter. The linear regression model showed that up to 45.79%, of the variance in gait can be explained by the interference of cognitive processes. Conclusion Dual task activities affect gait pattern in subjects with PD and AD. Differences between groups reflect peculiarities of each disease and show a direct interference of cognitive processes on complex tasks.

A novel hanging spherical drop system for the generation of cellular spheroids and high throughput combinatorial drug screening

We propose a novel hanging spherical drop system for anchoring arrays of droplets of cell suspension based on the use of biomimetic superhydrophobic flat substrates, with controlled positional adhesion and minimum contact with a solid substrate. By facing down the platform, it was possible to generate independent spheroid bodies in a high throughput manner, in order to mimic in vivo tumour models on the lab-on-chip scale. To validate this system for drug screening purposes, the toxicity of the anti-cancer drug doxorubicin in cell spheroids was tested and compared to cells in 2D culture. The advantages presented by this platform, such as feasibility of the system and the ability to control the size uniformity of the spheroid, emphasize its potential to be used as a new low cost toolbox for high-throughput drug screening and in cell or tissue engineering.

Macroscopic and histopathological study of the placenta: an essential resource in litigation processes

The pathological study of the placenta is of upmost importance in cases of unexplained fetal/perinatal loss and often these carry litigation implications. Integrating pathological findings and the underlying pathophysiological processes, leading to placental lesions, is fundamental for the evaluation of poor fetal and perinatal outcomes and to distinguish from cases of true negligence.

Persistent organic chemicals of emerging environmental concern

The use of chemicals and chemical derivatives in agriculture and industry has contributed to their accumulation and persistence in the environment. Persistent organic pollutants (POPs) are among the environmental pollutants of most concern since, when improperly handled and disposed, they can persist in the environment, bioaccumulate through the food web, and may create serious public health and environmental problems. Development of an effective degradation process has become an area of intense research. The physical/chemical methods employed, such as volatilization, evaporation, photooxidation, adsorption, or hydrolysis, are not always effective, are very expensive, and, sometimes, lead to generation/disposal of other contaminants. Biodegradation is one of the major mechanisms by which organic contaminants are transformed, immobilized, or mineralized in the environment. A clear understanding of the major processes that affect the interactions between organic contaminants, microorganisms, and environmental matrix is, thus, important for determining persistence of the compounds, for predicting in situ transformation rates, and for developing site remediation. Information on their risks and impact and occurrence in the different environmental matrices is also important, in order to attenuate their impact and apply the appropriate remediation process. This chapter provides information on the fate of pesticides and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), their impact, bioavailability, and biodegradation. © Springer Science+Business Media Dordrecht 2014.

Microfluidic based on aqueous two-phase system for plasmidic DNA purification

Dissertação de mestrado em Bioquímica Aplicada (área de especialização em Biotecnologia)

Bacterial cellulose-lactoferrin as an antimicrobial edible packaging

Bacterial cellulose (BC) films from two distinct sources (obtained by static culture with Gluconacetobacter xylinus ATCC 53582 (BC1) and from a commercial source (BC2)) were modified by bovine lactoferrin (bLF) adsorption. The functionalized films (BC+bLF) were assessed as edible antimicrobial packaging, for use in direct contact with highly perishable foods, specifically fresh sausage as a model of meat products. BC+bLF films and sausage casings were characterized regarding their water vapour permeability (WVP), mechanical properties, and bactericidal efficiency against two food pathogens, Escherichia coli and Staphylococcus aureus. Considering their edibility, an in vitro gastrointestinal tract model was used to study the changes occurring in the BC films during passage through the gastrointestinal tract. Moreover, the cytotoxicity of the BC films against 3T3 mouse embryo fibroblasts was evaluated. BC1 and BC2 showed equivalent density, WVP and maximum tensile strength. The percentage of bactericidal efficiency of BC1 and BC2 with adsorbed bLF (BC1+bLF and BC2+bLF, respectively) in the standalone films and in inoculated fresh sausages, was similar against E. coli (mean reduction 69 % in the films per se versus 94 % in the sausages) and S. aureus (mean reduction 97 % in the films per se versus 36 % in the case sausages). Moreover, the BC1+bLF and BC2+bLF films significantly hindered the specific growth rate of both bacteria. Finally, no relevant cytotoxicity against 3T3 fibroblasts was found for the films before and after the simulated digestion. BC films with adsorbed bLF may constitute an approach in the development of bio-based edible antimicrobial packaging systems.

The state of art of biological processes in paternal care

This review of the state of art aimed to present the most recent data on neuronal, neurochemical, hormonal and genetic bases of paternal care using MEDLINE and PsycInfo databases (1970-2013). An integrated model of biological substrates that assist men in the transition to fatherhood is presented. Guided by a genetic background, hypothalamic-midbrain-limbic-paralimbic-cortical circuits were found to be activated in fathers when infant stimuli are presented. A set of specifi c neuropeptides and steroid hormones are produced and seem to be related to brain activation, potentiating the paternal phenotype. Together, genetic, brain and hormonal processes suggest the existence of biological bases of paternal care in humans, activated and enhanced by infant stimuli and responsive to variations in the father-infant relationship.

Contribuição para o melhoramento da gestão operacional de uma linha de fabrico de garrafas de gás

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia e Gestão Industrial

Procesos de cambio en la cultura jurídica: análisis desde la experiencia del juicio por jurados. Processes of change in the Legal Culture: Analysis from the Experience of Jury Trials.

El presente proyecto de investigación se orienta a analizar la institución del juicio por jurados, considerada como un punto estratégico para la observación de los procesos de cambio que recorren la cultura jurídica en Argentina. Frente a las múltiples transformaciones y a los intensos procesos de reestructuración de las relaciones sociales observados en el contexto latinoamericano y especialmente en Argentina, la necesidad de reconstruir la legitimidad de los jueces ante la opinión pública se ha vuelto impostergable, y el recurso a la participación popular en el campo judicial aparece como un instrumento útil para ello. Analizar la efectividad de esta estrategia para la legitimación del poder judicial es uno de los objetivos del presente proyecto de investigación. Abordar dicho objetivo implica, indagar en la relación entre la administración de justicia y diferentes actores sociales, especialmente los miembros de la profesión jurídica y la opinión pública.Se explora igualmente la contradicción entre el hecho de que esta institución, nacida para atenuar la dureza de los castigos, se ha implementado recientemente en la provincia de Córdoba en la situación inversa. El modo en que la tensión entre el espíritu garantista de los jueces y la demanda de castigos de los ciudadanos comunes se manejará en la práctica de los juicios por jurado, y su incidencia en el éxito de las estrategias legitimadoras del poder judicial, aparece como una cuestión relevante para el análisis que se propone. Con la utilización de diferentes fuentes de información cuantitativas y cualitativas, se espera que el análisis de la implementación del juicio penal con jurados populares en la provincia de Córdoba propuesto en el presente proyecto, contribuya a documentar los niveles de articulación entre la cultura jurídica interna y externa.

Transformacion de Productos Regionales mediante procesos catalíticos. Transformation of Regional products by catalytic processes.

En este proyecto se plantea la posibilidad de aumentar el valor agregado de compuestos abundantes en nuestro país (terpenos y glicerol) mediante reacciones de oxidación y transesterificación, reemplazando los procesos homogéneos existentes por procesos heterogéneos eco-compatibles. Para ello se desarrollarán catalizadores heterogéneos del tipo MCM-41 e hidroxidos de doble capa (HDC) que posean la función activa específica para estas reacciones bajo estudio.El limoneno, principal componente del aceite esencial de limón y los alfa- y beta- pinenos, presentes en el aceite de trementina, son materiales base ampliamente disponibles. Su oxifuncionalización catalítica, mediante reacciones de epoxidación u oxidación alilica, permite producir una gran variedad de productos como fragancias, agroquímicos, medicinas, etc. En tanto, se espera un marcado incremento en la disponibilidad de glicerol, subproducto de la producción de biodiesel. Mediante su transesterificación catalítica heterogénea es posible obtener selectivamente monoésteres, los cuales tienen importantes aplicaciones como emulsionantes o agentes de estabilización en la producción de fármacos, cosméticos y alimentos. El diseño y síntesis de los materiales catalíticos mencionados permitirá la obtención de productos químicos finos por métodos limpios con bajo impacto ambiental, atendiendo a los altos niveles de contaminación ambiental generados por los procesos homogéneos tradicionales.

Analisis De Mercados De Energía Eléctrica Competitivos Con Participación De Energía Eólica. Competitive Electricity Markets Analisis with Wind Power Generation.

La utilización de energía eólica es un hecho cada vez más común en nuestro mundo como respuesta a mitigar el creciente aumento de demanda de energía, los aumentos constantes de precio, la escasez de combustibles fósiles y los impactos del cambio climático, los que son cada día más evidentes.Consecuentemente, el interés por la participación de esta nueva forma de generación de energía en sistema eléctrico de potencia ha aumentado considerablemente en los últimos años. La incorporación de generación de origen eólico en el sistema eléctrico de potencia requiere de un análisis detallado del sistema eléctrico en su conjunto, considerando la interacción entre parques y unidades de generación eólica, plantas de generación convencional y el sistema eléctrico de potencia. La integración de generación de origen renovable en el sistema eléctrico de potencia convencional presenta nuevos desafíos los que pueden ser atribuidos a características propias de este tipo de generación, por ejemplo la fluctuación de energía debido a la naturaleza variable del viento, la naturaleza distribuida de la generación eólica y las características constructivas y método de conexión de los distintos modelos de turbinas eólicas al sistema.La finalidad de este proyecto de investigación consiste en investigar el impacto sobre un mercado de sistema eléctrico competitivo causado por el agregado de generación de origen eolico. Como punto de partida se pretende realizar modelos de plantas de generacion eolica para luego incorporarlos a los modelos de sistemas eléctricos y realizar estudios de de despacho económico, flujo de cargas, análisis transitorio y estudios dinámicos del sistema.

Aprendizaje durante la ontogenia temprana: Estudio de la participación del sistema opioide en la modulación de aprendizajes mediados por el etanol. LEARNING AND EARLY ONTOGENY: ANALYSIS OF THE INVOLVEMENT OF OPIOID SYSTEM IN FETAL AND INFANTILE ETHANOL-MEDIATED EXPERIENCIES.

Este plan de trabajos es continuidad de una línea de investigación centrada en evaluar los mecanismos responsables de la adquisición, expresión y persistencia de experiencias con el etanol. A partir de ello, indagar acerca de los efectos de esta experiencia sobre comportamientos de búsqueda y autoadministración de etanol en neonatos e infantes de rata. Se pretende analizar la participación del sistema opiáceo en los mecanismos implicados en una memoria fetal y/o infantil, generada como consecuencia de la exposición etílica. En una primera etapa, nos proponemos establecer de qué manera experiencias prenatales con la droga modulan el patrón de auto-administración de alcohol y otros reforzadores, como sacarosa. En este primer bloque de experimentos realizaremos manipulaciones fetales para determinar con mayor grado de especificidad la posible acción del sistema opiáceo en los mecanismos de adquisición de una memoria etílica prenatal. Se realizarán administraciones de etanol y el antagonista opiáceo, directamente a nivel fetal, y se evaluará esta experiencia en un paradigma de condicionamiento neonatal positivo, mediado por la droga. De acuerdo a la evidencia previa, esperamos que la exposición prenatal con la droga facilite la expresión de conductas de consumo y búsqueda del etanol o hacia las claves que señalizan al psicotrópico, tanto durante la infancia como en el neonato. A su vez, cuando la droga es presentada bajo los efectos de un antagonista opiáceo esperamos que estas conductas muestren un perfil similar a las desplegadas por sujetos controles. El segundo bloque de experimentos ha sido ideado con el objeto de indagar acerca de la posible participación del sistema opiáceo en la modulación de los aspectos reforzantes de la droga, a través de un esquema de auto-administración etílica infantil. Se utilizará un paradigma de condicionamiento instrumental adaptado para ratas infantes que consta de dos instancias, una de adquisición de la conducta instrumental (DPs 14-17) en la cual los animales reciben un pulso de refuerzo, como consecuencia de la ejecución de la conducta operante. En una segunda fase se analiza el patrón de búsqueda del reforzador ya que se registra la respuesta instrumental, sin que ocurra el refuerzo por la misma. Para analizar la participación del sistema opiáceo, durante la fase de adquisición de la conducta operante (DPs 16 y 17) los animales serán re-expuestos a mínimas cantidades del reforzador, bajo los efectos de un antagonista opiáceo, momentos previos al ensayo instrumental correspondiente para cada uno de estos días (Exp. 3). Esperamos que el bloqueo del sistema opiáceo, durante esta re-exposición al etanol, sea suficiente para disminuir el patrón de respuesta instrumental hacia el refuerzo etílico. Un último experimento incorporará un tercer evento de re-exposición al etanol -bajo los efectos del antagonista- previo al ensayo de extinción de la conducta instrumental (DP 18). Este nuevo evento tiene por objeto analizar la participación de este sistema neurobiológico en los mecanismos de búsqueda de etanol. Si el sistema opiáceo participa en la modulación de patrones tanto de búsqueda como consumatorios del reforzamiento por etanol, se espera que la re-exposición a la droga bajo los efectos del antagonista, inhiba estas respuestas tanto durante la sesión de adquisición, como de extinción de la conducta operante. Este proyecto intenta profundizar en el conocimiento de los mecanismos que regulan reconocimiento, aceptación, búsqueda y consumo de etanol, como consecuencia de experiencias tempranas con la droga. A su vez, es importante identificar y estudiar los sistemas neurobiológicos involucrados en estos mecanismos. Es por ello que se intenta determinar el rol que ejerce el sistema opiáceo en la adquisición de estas experiencias etílicas a nivel fetal e infantil, que se conoce promueven la búsqueda y el consumo de la droga. Our work is directed to analyze the involvement of the opioid system in the generation of pre- and early postnatal ethanol-related memories. As a first step, maternal manipulations with ethanol will be done. Infants will be evaluated in a paradigm of infantile self-administration of different reinforcers (ethanol, sucrose or water), employing a model of operant conditioning adapted to infant rats. A second experiment will be conducted in order to analyze if a central administration of ethanol, directly to the fetus, modifies subsequent patterns of neonatal conditioned responses to an artificial nipple, mediated by ethanol reinforcing effects. Fetal presentation of ethanol will be accompanied with the injection of an opioid antagonist in order to analyze the involvement of this system in acquisition processes of a fetal ethanol-mediated memory. A second set of studies will be conducted to analyze appetitive and consummatory behaviors in an infant model of ethanol self-administration. Involvement of opioid system in the acquisition or expression of this experience will be also inquired. Infant rats (PDs14-17) have to display a target behavior (nose-poke) to gain access to 5% sucrose or 3.75% ethanol. On PD18 an extinction session will be included. At PDs16-17, 6-hr before training, pups will be re-exposed to ethanol under opioid antagonism effects (naloxone). In a follow up experiment, a re-exposure trial will be included at PD18. Prior extinction, pups will receive naloxone and will be re-exposed to ethanol. We aim to observe if opioid system is modulating etha¬nol reinforcing effects, in terms of both appetitive and consummatory behaviors.

Participación del tráfico y la distribución de proteínas en la polaridad y el desarrollo de procesos neuronales. Protein sorting and trafficking participation in neuronal processes polarity and development.

El estudio del tráfico intracelular en neuronas ha despertado gran interés en los últimos años, debido a que un gran número de enfermedades neurodegenerativas y neuropsiquiátricas parecen tener origen en en el transporte defectuoso de proteínas en estos tipos celulares. Mediante el uso de técnicas de biología celular y molecular, fuimos capaces de describir una de las vías que regula la fisión de las vesículas que llevan su cargo desde la última cisterna del Aparato de Golgi hacia la superficie celular en células epiteliales no polarizadas. Uno de los componentes clave de esa vía resultó ser la Proteina Kinasa D1 (PKD1), cuya actividad en el Aparato de Golgi es esencial para un normal transporte intracelular. Sorprendentemente, observamos que la PKD1 en neuronas con polaridad establecida no regula la fisión en el Golgi, pero si estaría involucrada en la selectividad y distribución (sorting) de vesículas cuyo cargo debe ser específicamente dirigido a las membranas dendríticas. El bloqueo de la actividad de la PKD1 no solamente cambia el destino final de estos cargos, que son enviados de esta forma a la membrana terminal del axón, sino que también es capaz de inducir defectos en el desarrollo y crecimiento de los procesos dendríticos a largo plazo. En este proyecto estudiaremos de que manera influye la perturbación del sorting, en ausencia de PKD1 activa y de otros componentes que la regulan, en la distribución de receptores de factores neurotróficos y de neurotransmisores glutamatérgicos, y cómo estos cambios en su distribución afectan el número, tamaño, y funcionalidad de los procesos neuronales (axones y dendritas). Estos resultados contribuirán a adquirir mayores conocimientos de los mecanismos dependientes del transporte y sorting de proteínas de membrana que participan en la regulación del crecimiento neuronal, los cuales a su vez aportarán información valiosa en la comprensión de un gran número de enfermedades neurológicas. The study of intracellular trafficking in neurons has arisen a great deal of interest in the last years, since a great number of neurodegenerative and neuropsychiatric disorders seem to be originated in abnormal protein transport in these type of cells. Using cell and molecular biology methodologies, we have been capable of describe one of the pathways that regulate the fission of vesicles that carry their cargo from the last Golgi Apparatus cisternae to the cell surface in non-polarized epithelial cells. One of the key components in this pathway is the Protein Kinase D1 (PKD1), whose activity in the Golgi Apparatus is essential for a normal intracelular transport. Surprisingly, we have observed that PKD1 does not regulate fission in neurons with established polarity, but it would be involved in vesicles' sorting at Golgi, particularly of those that carry specific dendritic cargo. Blocking PKD1 activity changes the final destination of these cargoes, which is now sent to the axons' terminal membranes, and also produces late dendritic development and growing defects. In this project we will study how sorting perturbation in absence of PKD1 and its regulators activities influences selectivity and distribution of neurotrophic and neurotransmitter receptors, and how these sorting changes affect number, size and functionality of neuronal processes (axons and dendrites). These results will help to acquire greater knowledge about transport and sorting mechanisms of neuronal growth regulatory membrane proteins. In addition, these studies will contribute with new valuable information necessary to understand numerous neurological diseases.