Degradation of 4-fluorobiphenyl by mycorrhizal fungi as determined by 19F nuclear magnetic resonance spectroscopy and 14C radiolabelling analysis

The pathways of biotransformation of 4-fluorobiphenyl (4FBP) by the ectomycorrhizal fungus Tylospora fibrilosa and several other mycorrhizal fungi were investigated by using ¹⁹F nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy in combination with ¹⁴C radioisotope-detected high-performance liquid chromatography (¹⁴C- HPLC). Under the conditions used in this study T. fibrillosa and some other species degraded 4FBP. ¹⁴C-HPLC profiles indicated that there were four major biotransformation products, whereas ¹⁹F NMR showed that there were six major fluorine-containing products. We confirmed that 4-fluorobiphen-4'-ol and 4-fluorobiphen-3'-ol were two of the major products formed, but no other products were conclusively identified. There was no evidence for the expected biotransformation pathway (namely, meta cleavage of the less halogenated ring), as none of the expected products of this route were found. To the best of our knowledge, this is the first report describing intermediates formed during mycorrhizal degradation of halogenated biphenyls.

Mineralization of 2,4-dichlorophenol by ectomycorrhizal fungi in axenic culture and in symbiosis with pine

Experiments were conducted to determine if two ectomycorrhizal fungi (Paxillus involutus and Suillus variegatus) could degrade 2,4-dichlorophenol both in axenic liquid culture and during symbiosis with a host tree species Pinus sylvestris. Both fungi readily degraded 2,4- dichlorophenol in batch culture with similar rates of mineralization on a biomass basis. Up to 17% of the 2,4-dichlorophenol was mineralized over a 17 day period. Growth of the fungi in symbiosis with P. sylvestris stimulated greater mineralization than when fungi were grown in absence of the host. S. variegatus was more efficient than P. involutus (in the presence of P. sylveslris) at mineralizing 2,4- dichlorophenol. Mineralization in vermiculite culture was greatly reduced compared to liquid culture. Only 3% of the 2,4-dichlorophenol was mineralized after 13 days in vermiculite culture for the most efficient degrading treatment.

Irradiation of bioresorbable biomaterials for controlled surface degradation

Bioresorbable polymers increasingly are the materials of choice for implantable orthopaedic fixation devices. Controlled degradation of these polymers is vital for preservation of mechanical properties during tissue repair and controlled release of incorporated agents such as osteoconductive or anti-microbial additives. The work outlined in this paper investigates the use of low energy electron beam irradiation to surface modify polyhydroxyacid samples incorporating beta tricalcium phosphate (β-TCP). This work uniquely demonstrates that surface modification of bioresorbable polymers through electron beam irradiation allows for the early release of incorporated agents such as bioactive additives. Samples were e-beam irradiated at an energy of 125 keV and doses of either 150 kGy or 500 kGy. Irradiated and non-irradiated samples were degraded in phosphate buffered saline (PBS), to simulate bioresorption, followed by characterisation. The results show that low energy e-beam irradiation enhances surface hydrolytic degradation in comparison to bulk and furthermore allows for earlier release of incorporated calcium via dissolution into the surrounding medium.

Autophagic bulk sequestration of cytosolic cargo is independent of LC3, but requires GABARAPs

LC3, a mammalian homologue of yeast Atg8, is assumed to play an important part in bulk sequestration and degradation of cytoplasm (macroautophagy), and is widely used as an indicator of this process. To critically examine its role, we followed the autophagic flux of LC3 in rat hepatocytes during conditions of maximal macroautophagic activity (amino acid depletion), combined with analyses of macroautophagic cargo sequestration, measured as transfer of the cytosolic protein lactate dehydrogenase (LDH) to sedimentable organelles. To accurately determine LC3 turnover we developed a quantitative immunoblotting procedure that corrects for differential immunoreactivity of cytosolic and membrane-associated LC3 forms, and we included cycloheximide to block influx of newly synthesized LC3. As expected, LC3 was initially degraded by the autophagic-lysosomal pathway, but, surprisingly, autophagic LC3-flux ceased after ~2h. In contrast, macroautophagic cargo flux was well maintained, and density gradient analysis showed that sequestered LDH partly accumulated in LC3-free autophagic vacuoles. Hepatocytic macroautophagy could thus proceed independently of LC3. Silencing of either of the two mammalian Atg8 subfamilies in LNCaP prostate cancer cells exposed to macroautophagy-inducing conditions (starvation or the mTOR-inhibitor Torin1) confirmed that macroautophagic sequestration did not require the LC3 subfamily, but, intriguingly, we found the GABARAP subfamily to be essential.

Macroautophagic cargo sequestration assays

Macroautophagy, the process responsible for bulk sequestration and lysosomal degradation of cytoplasm, is often monitored by means of the autophagy-related marker protein LC3. This protein is linked to the phagophoric membrane by lipidation during the final steps of phagophore assembly, and it remains associated with autophagic organelles until it is degraded in the lysosomes. The transfer of LC3 from cytosol to membranes and organelles can be measured by immunoblotting or immunofluorescence microscopy, but these assays provide no information about functional macroautophagic activity, i.e., whether the phagophores are actually engaged in the sequestration of cytoplasmic cargo and enclosing this cargo into sealed autophagosomes. Moreover, accumulating evidence suggest that macroautophagy can proceed independently of LC3. There is therefore a need for alternative methods, preferably effective cargo sequestration assays, which can monitor actual macroautophagic activity. Here, we provide an overview of various approaches that have been used over the last four decades to measure macroautophagic sequestration activity in mammalian cells. Particular emphasis is given to the so-called "LDH sequestration assay", which measures the transfer of the autophagic cargo marker enzyme LDH (lactate dehydrogenase) from the cytosol to autophagic vacuoles. The LDH sequestration assay was originally developed to measure macroautophagic activity in primary rat hepatocytes. Subsequently, it has found use in several other cell types, and in this article we demonstrate a further validation and simplification of the method, and show that it is applicable to several cell lines that are commonly used to study autophagy.

Performance Limits of MIMO Systems with Nonlinear Power Amplifiers

The development of 5G enabling technologies brings new challenges to the design of power amplifiers (PAs). In particular, there is a strong demand for low-cost, nonlinear PAs which, however, introduce nonlinear distortions. On the other hand, contemporary expensive PAs show great power efficiency in their nonlinear region. Inspired by this trade-off between nonlinearity distortions and efficiency, finding an optimal operating point is highly desirable. Hence, it is first necessary to fully understand how and how much the performance of multiple-input multiple-output (MIMO) systems deteriorates with PA nonlinearities. In this paper, we first reduce the ergodic achievable rate (EAR) optimization from a power allocation to a power control problem with only one optimization variable, i.e. total input power. Then, we develop a closed-form expression for the EAR, where this variable is fixed. Since this expression is intractable for further analysis, two simple lower bounds and one upper bound are proposed. These bounds enable us to find the best input power and approach the channel capacity. Finally, our simulation results evaluate the EAR of MIMO channels in the presence of nonlinearities. An important observation is that the MIMO performance can be significantly degraded if we utilize the whole power budget.

LL-37 Degradation by GCF: A Role for Porphyromonas gingivalis Proteinases?

Background: LL-37, composed of 37 amino acid residues, is an innate host defence peptide of the cathelicidin family. It is expressed by neutrophils, monocytes and epithelial cells and exhibits both anti-bacterial and immunomodulatory properties. LL-37 is however prone to proteolytic degradation by proteinases, thus potentially limiting its inherent host defence properties in the inflammatory milieu. Objectives: The present study was designed to determine whether LL-37 was degraded by components of gingival crevicular fluid (GCF) from healthy subjects or those with periodontitis. In addition, we aimed to deduce whether degradation of the peptide was accelerated in GCF samples which were determined to be positive for the periodontopathic bacterium Porphyromonas gingivalis. Methods: GCF and bacterial plaque samples, pre- and post non-surgical periodontal treatment, were collected from 4 individual sites in patients presenting with advanced periodontitis. In healthy subjects, GCF samples only were collected. Plaque samples were analysed by QPCR for the presence or absence of P. gingivalis. Pooled GCF samples from healthy sites; periodontitis sites which were P. gingivalis negative (Pg-); or periodontitis sites which were P. gingivalis positive (Pg+), were incubated with synthetic LL-37 for 0 – 180 min. The degradation products were then analysed by matrix-assisted laser desorption/ionisation time of flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS). Results: LL-37 was not degraded when incubated with GCF from healthy subjects. In contrast, LL-37 was degraded after 30 min when incubated with Pg- GCF. However degradation of LL-37 was apparent after only 2 min incubation with Pg+ GCF and the parent molecule was almost completely degraded after 30 min. Conclusions: The rapid degradation of LL-37, particularly in Pg+ sites, highlights the limited role which this host defence peptide may play in the presence of biologically active proteinases. It also underscores a potent virulence mechanism of P. gingivalis used to circumvent innate host responses.

Neolithic and Bronze age migration to Ireland and establishment of the insular Atlantic genome

The Neolithic and Bronze Age transitions were profound cultural shifts catalyzed in parts of Europe by migrations, first of early farmers from the Near East and then Bronze Age herders from the Pontic Steppe. However, a decades-long, unresolved controversy is whether population change or cultural adoption occurred at the Atlantic edge, within the British Isles. We address this issue by using the first whole genome data from prehistoric Irish individuals. A Neolithic woman (3343–3020 cal BC) from a megalithic burial (10.3× coverage) possessed a genome of predominantly Near Eastern origin. She had some hunter–gatherer ancestry but belonged to a population of large effective size, suggesting a substantial influx of early farmers to the island. Three Bronze Age individuals from Rathlin Island (2026–1534 cal BC), including one high coverage (10.5×) genome, showed substantial Steppe genetic heritage indicating that the European population upheavals of the third millennium manifested all of the way from southern Siberia to the western ocean. This turnover invites the possibility of accompanying introduction of Indo-European, perhaps early Celtic, language. Irish Bronze Age haplotypic similarity is strongest within modern Irish, Scottish, and Welsh populations, and several important genetic variants that today show maximal or very high frequencies in Ireland appear at this horizon. These include those coding for lactase persistence, blue eye color, Y chromosome R1b haplotypes, and the hemochromatosis C282Y allele; to our knowledge, the first detection of a known Mendelian disease variant in prehistory. These findings together suggest the establishment of central attributes of the Irish genome 4,000 y ago.

Magnitude differences in bioactive compounds, chemical functional groups, fatty acid profiles, nutrient degradation and digestion, molecular structure and metabolic characteristics of protein in newly developed yellow-seeded and black-seeded canola lines.

Recently, new lines of yellow-seeded (CS-Y) and black-seeded canola (CS-B) have been developed with chemical and structural alteration through modern breeding technology. However, no systematic study was found on the bioactive compounds, chemical functional groups, fatty acid profiles, inherent structure, nutrient degradation and absorption, or metabolic characteristics between the newly developed yellow- and black-seeded canola lines. This study aimed to systematically characterize chemical, structural, and nutritional features in these canola lines. The parameters accessed include bioactive compounds and antinutrition factors, chemical functional groups, detailed chemical and nutrient profiles, energy value, nutrient fractions, protein structure, degradation kinetics, intestinal digestion, true intestinal protein supply, and feed milk value. The results showed that the CS-Y line was lower (P ≤ 0.05) in neutral detergent fiber (122 vs 154 g/kg DM), acid detergent fiber (61 vs 99 g/kg DM), lignin (58 vs 77 g/kg DM), nonprotein nitrogen (56 vs 68 g/kg DM), and acid detergent insoluble protein (11 vs 35 g/kg DM) than the CS-B line. There was no difference in fatty acid profiles except C20:1 eicosenoic acid content (omega-9) which was in lower in the CS-Y line (P < 0.05) compared to the CS-B line. The glucosinolate compounds differed (P < 0.05) in terms of 4-pentenyl, phenylethyl, 3-CH3-indolyl, and 3-butenyl glucosinolates (2.9 vs 1.0 μmol/g) between the CS-Y and CS-B lines. For bioactive compounds, total polyphenols tended to be different (6.3 vs 7.2 g/kg DM), but there were no differences in erucic acid and condensed tannins with averages of 0.3 and 3.1 g/kg DM, respectively. When protein was portioned into five subfractions, significant differences were found in PA, PB1 (65 vs 79 g/kg CP), PB2, and PC fractions (10 vs 33 g/kg CP), indicating protein degradation and supply to small intestine differed between two new lines. In terms of protein structure spectral profile, there were no significant differences in functional groups of amides I and II, α helix, and β-sheet structure as well as their ratio between the two new lines, indicating no difference in protein structure makeup and conformation between the two lines. In terms of energy values, there were significant differences in total digestible nutrient (TDN; 149 vs 133 g/kg DM), metabolizable energy (ME; 58 vs 52 MJ/kg DM), and net energy for lactation (NEL; 42 vs 37 MJ/kg DM) between CS-Y and CS-B lines. For in situ rumen degradation kinetics, the two lines differed in soluble fraction (S; 284 vs 341 g/kg CP), potential degradation fraction (D; 672 vs 590 g/kg CP), and effective degraded organic matter (EDOM; 710 vs 684 g/kg OM), but no difference in degradation rate. CS-Y had higher digestibility of rumen bypass protein in the intestine than CS-B (566 vs 446 g/kg of RUP, P < 0.05). Modeling nutrient supply results showed that microbial protein synthesis (MCP; 148 vs 171 g/kg DM) and rumen protein degraded balance (DPB; 108 vs 127 g/kg DM) were lower in the CS-Y line, but there were no differences in total truly digested protein in small intestine (DVE) and feed milk value (FMV) between the two lines. In conclusion, the new yellow line had different nutritional, chemical, and structural features compared to the black line. CS-Y provided better nutrient utilization and availability.

Modelling the nonlinear behaviour and fracture process of AS4/PEKK thermoplastic composite under shear loading

The accurate determination of non-linear shear behaviour and fracture toughness of continuous carbon-fibre/polymer composites remains a considerable challenge. These measurements are often necessary to generate material parameters for advanced computational damage models. In particular, there is a dearth of detailed shear fracture toughness characterisation for thermoplastic composites which are increasingly generating renewed interest within the aerospace and automotive sectors. In this work, carbon fibre (AS4)/ thermoplastic Polyetherketoneketone (PEKK) composite V-notched cross-ply specimens were manufactured to investigate their non-linear response under pure shear loading. Both monotonic and cyclic loading were applied to study the shear modulus degradation and progressive failure. For the first time in the reported literature, we use the essential work of fracture approach to measure the shear fracture toughness of continuous fibre reinforced composite laminates. Excellent geometric similarity in the load-displacement curves was observed for ligament-scaled specimens. The laminate fracture toughness was determined by linear regression, of the specific work of fracture values, to zero ligament thickness, and verified with computational models. The matrix intralaminar fracture toughness (ply level fracture toughness), associated with shear loading was determined by the area method. This paper also details the numerical implementation of a new three-dimensional phenomenological model for carbon fibre thermoplastic composites using the measured values, which is able to accurately represent the full non-linear mechanical response and fracture process. The constitutive model includes a new non-linear shear profile, shear modulus degradation and load reversal. It is combined with a smeared crack model for representing ply-level damage initiation and propagation. The model is shown to accurately predict the constitutive response in terms of permanent plastic strain, degraded modulus as well as load reversal. Predictions are also shown to compare favourably with the evolution of damage leading to final fracture.

Nicotinamide Riboside Is a Major NAD+ Precursor Vitamin in Cow Milk

Background: Nicotinamide riboside (NR) is a recently discovered NAD+ precursor vitamin with a unique biosynthetic pathway. Although the presence of NR in cow milk has been known for more than a decade, the concentration of NR with respect to the other NAD+ precursors was unknown.

Objective: We aimed to determine NAD+ precursor vitamin concentration in raw samples of milk from individual cows and from commercially available cow milk.

Methods: LC tandem mass spectrometry and isotope dilution technologies were used to quantify NAD+ precursor vitamin concentration and to measure NR stability in raw and commercial milk. Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy was used to test for NR binding to substances in milk.

Results: Cow milk typically contained ∼12 μmol NAD+ precursor vitamins/L, of which 60% was present as nicotinamide and 40% was present as NR. Nicotinic acid and other NAD+ metabolites were below the limits of detection. Milk from samples testing positive for Staphylococcus aureus contained lower concentrations of NR (Spearman ρ = −0.58, P = 0.014), and NR was degraded by S. aureus. Conventional milk contained more NR than milk sold as organic. Nonetheless, NR was stable in organic milk and exhibited an NMR spectrum consistent with association with a protein fraction in skim milk.

Conclusions: NR is a major NAD+ precursor vitamin in cow milk. Control of S. aureus may be important to preserve the NAD+ precursor vitamin concentration of milk.

Flexible management of bandwidth and redundancy in fieldbuses

Os sistemas distribuídos embarcados (Distributed Embedded Systems – DES) têm sido usados ao longo dos últimos anos em muitos domínios de aplicação, da robótica, ao controlo de processos industriais passando pela aviónica e pelas aplicações veiculares, esperando-se que esta tendência continue nos próximos anos. A confiança no funcionamento é uma propriedade importante nestes domínios de aplicação, visto que os serviços têm de ser executados em tempo útil e de forma previsível, caso contrário, podem ocorrer danos económicos ou a vida de seres humanos poderá ser posta em causa. Na fase de projecto destes sistemas é impossível prever todos os cenários de falhas devido ao não determinismo do ambiente envolvente, sendo necessária a inclusão de mecanismos de tolerância a falhas. Adicionalmente, algumas destas aplicações requerem muita largura de banda, que também poderá ser usada para a evolução dos sistemas, adicionandolhes novas funcionalidades. A flexibilidade de um sistema é uma propriedade importante, pois permite a sua adaptação às condições e requisitos envolventes, contribuindo também para a simplicidade de manutenção e reparação. Adicionalmente, nos sistemas embarcados, a flexibilidade também é importante por potenciar uma melhor utilização dos, muitas vezes escassos, recursos existentes. Uma forma evidente de aumentar a largura de banda e a tolerância a falhas dos sistemas embarcados distribuídos é a replicação dos barramentos do sistema. Algumas soluções existentes, quer comerciais quer académicas, propõem a replicação dos barramentos para aumento da largura de banda ou para aumento da tolerância a falhas. No entanto e quase invariavelmente, o propósito é apenas um, sendo raras as soluções que disponibilizam uma maior largura de banda e um aumento da tolerância a falhas. Um destes raros exemplos é o FlexRay, com a limitação de apenas ser permitido o uso de dois barramentos. Esta tese apresentada e discute uma proposta para usar a replicação de barramentos de uma forma flexível com o objectivo duplo de aumentar a largura de banda e a tolerância a falhas. A flexibilidade dos protocolos propostos também permite a gestão dinâmica da topologia da rede, sendo o número de barramentos apenas limitado pelo hardware/software. As propostas desta tese foram validadas recorrendo ao barramento de campo CAN – Controller Area Network, escolhido devido à sua grande implantação no mercado. Mais especificamente, as soluções propostas foram implementadas e validadas usando um paradigma que combina flexibilidade com comunicações event-triggered e time-triggered: o FTT – Flexible Time- Triggered. No entanto, uma generalização para CAN nativo é também apresentada e discutida. A inclusão de mecanismos de replicação do barramento impõe a alteração dos antigos protocolos de replicação e substituição do nó mestre, bem como a definição de novos protocolos para esta finalidade. Este trabalho tira partido da arquitectura centralizada e da replicação do nó mestre para suportar de forma eficiente e flexível a replicação de barramentos. Em caso de ocorrência de uma falta num barramento (ou barramentos) que poderia provocar uma falha no sistema, os protocolos e componentes propostos nesta tese fazem com que o sistema reaja, mudando para um modo de funcionamento degradado. As mensagens que estavam a ser transmitidas nos barramentos onde ocorreu a falta são reencaminhadas para os outros barramentos. A replicação do nó mestre baseia-se numa estratégia líder-seguidores (leaderfollowers), onde o líder (leader) controla todo o sistema enquanto os seguidores (followers) servem como nós de reserva. Se um erro ocorrer no nó líder, um dos nós seguidores passará a controlar o sistema de uma forma transparente e mantendo as mesmas funcionalidades. As propostas desta tese foram também generalizadas para CAN nativo, tendo sido para tal propostos dois componentes adicionais. É, desta forma possível ter as mesmas capacidades de tolerância a falhas ao nível dos barramentos juntamente com a gestão dinâmica da topologia de rede. Todas as propostas desta tese foram implementadas e avaliadas. Uma implementação inicial, apenas com um barramento foi avaliada recorrendo a uma aplicação real, uma equipa de futebol robótico onde o protocolo FTT-CAN foi usado no controlo de movimento e da odometria. A avaliação do sistema com múltiplos barramentos foi feita numa plataforma de teste em laboratório. Para tal foi desenvolvido um sistema de injecção de faltas que permite impor faltas nos barramentos e nos nós mestre, e um sistema de medida de atrasos destinado a medir o tempo de resposta após a ocorrência de uma falta.

Geochemical study of the rehabilitation of a shallow anoxic reservoir, in volcanic terrains, under semi-arid climate, in Cape Verde Archipelago

Poilão dam reservoir (Cape Verde Archipelago) is in critical conditions, owing the excessive silting up, the high concentration of nitrates and the pronounced anoxia all over the lake. Considering that the most suitable remediation strategy is the removal of the bottom sediments where nutrients are preferentially concentrated, we have done a geochemical study, in order of evaluating their suitability to agricultural use. Analyses indicate that sediments are rich in a few key nutrients, when compared with parent soils. Thus, adding suitable sediments to nearby degraded soils can improve food crops for smallholder farmers living in close proximity to this system.

Extração e estrutura dos polissacarídeos do resíduo do café com atividade imunoestimuladora

As galactomananas das infusões de café apresentam atividade imunoestimuladora in vitro, sendo esta atividade semelhante à das mananas acetiladas extraídas de Aloe vera. As galactomananas presentes no resíduo de café também possuem atividade imunoestimuladora in vitro quando são parcialmente acetiladas. Como as galactomananas são o componente maioritário do resíduo de café e como o café é um produto de largo consumo a nível mundial, o reaproveitamento deste resíduo como fonte de galactomananas com atividade imunoestimuladora deve ser considerado. Esta dissertação procura dar resposta a duas questões: 1. Quais são as estruturas das galactomananas responsáveis pela atividade imunoestimuladora destes polissacarídeos; e 2. Como é que as galactomananas podem ser extraídas quantitativamente do resíduo de café de modo a serem solúveis em água à temperatura ambiente e, assim, poderem ser utilizadas como ingredientes alimentares com atividade imunoestimuladora. A questão 1 foi respondida pela caracterização estrutural de quatro galactomananas, de três origens: a) as galactomananas das infusões de café e do resíduo que apresentaram atividade imunoestimuladora; b) a galactomanana da goma de alfarroba (LBG), que não apresentou atividade imunoestimuladora; e c) a manana acetilada de Aloe vera, que apresentou atividade imunoestimuladora. Estes polissacarídeos foram submetidos à análise de açúcares e de ligações glicosídicas e a hidrólise por endo-β-D- (1→4)-mananase. Os fragmentos de oligossacarídeos mais pequenos foram ainda analisados por espetrometria de massa por ionização de electrospray e espetrometria de massa tandem. As galactomananas das infusões de café, do resíduo de café e do Aloe vera apresentaram grau de ramificação e peso molecular semelhantes, enquanto as galactomananas da LBG apresentaram grau de ramificação e de polimerização maiores. Todas as galactomananas apresentaram resíduos de arabinose como ramificação. O grau de acetilação das galactomananas da LBG foi vestigial enquanto as galactomananas do Aloe vera apresentaram um grau de acetilação de 2,08; para as galactomananas do resíduo de café o grau de acetilação foi de 0,98 e para as infusões foi de 0,08. A localização dos grupos acetilo foi irregular em todos os polímeros. Os resultados obtidos permitem inferir que baixos níveis de ramificação, cadeias pequenas e alguma acetilação parecem promover a atividade imunoestimuladora atribuída às galactomananas. Para responder à questão 2, foi testada uma metodologia que envolveu a torra do resíduo de café a 160 ºC e a 220 ºC e a sua extração com água quente e com soluções de 4 M NaOH à temperatura de 20, 60 e 120 ºC. A torra do resíduo a 160 ºC e a extração sequencial permitiu extrair 56% das galactomananas presentes no resíduo de café e, simultaneamente, 54% das arabinogalactanas. As galactomananas mantiveram a sua estrutura caraterística de polissacarídeo acetilado composto por uma cadeira principal de resíduos de manose em ligação β-(1→4) e resíduos de Gal e Ara nas cadeias laterais. A 220 ºC, as galactomananas foram parcialmente degradadas e o rendimento de extração foi muito menor do que a 160 ºC. No entanto, mesmo a esta temperatura as galactomananas apresentaram resíduos acetilados e a presença de pentoses nas cadeias laterais, o que permite inferir a elevada resistência destes polissacarídeos à temperatura e aos reagentes alcalinos. De forma a melhor compreender a estabilidade térmica das galactomananas do resíduo de café e a influência que a presença de arabinogalactanas pode ter na sua estabilidade, foi feita uma análise termogravimétrica aos polissacarídeos extraídos do resíduo de café assim como a polissacarídeos relacionados estruturalmente com estes, como a celulose, a galactomanana de LBG e a goma arábica, uma arabinogalactana. As galactomananas são termicamente estáveis durante 3 h a 200 ºC, enquanto as arabinogalactanas são estáveis a 180 ºC. De acordo com os perfis dos termogramas obtidos, e pelo cálculo das energias de ativação da degradação térmica, o resíduo de café apresenta uma estabilidade térmica menor do que a galactomanana, possivelmente devido à presença de arabinogalactanas. Apesar de não se ter verificado alterações no termograma da galactomanana do café submetida a um tratamento térmico de 200 ºC durante 3 h, verificam-se alterações estruturais que envolvem a formação de novas ligações glicosídicas, nomeadamente, a formação de resíduos de manose ligados em O-2 e em O-6, reações de transglicosilação, despolimerização, formação de resíduos de anidro-hexoses no terminal redutor e isomerização manose-glucose. Estas alterações promovem a solubilização das galactomananas. Os resultados obtidos permitem propor que o resíduo de café possa ser submetido a uma torra seguida de extração com reagentes alcalinos a quente para obtenção das galactomananas com rendimentos elevados. Estes polissacarídeos podem tornar-se solúveis em água após tratamento térmico a 200 ºC, permitindo assim a sua utilização em formulações alimentares, nomeadamente, por preparação de compostos acetilados com baixos níveis de ramificação e cadeias pequenas de modo a promover a sua atividade imunoestimuladora.

Precoding techniques for coordinated multicell systems

Coordenação Multicélula é um tópico de investigação em rápido crescimento e uma solução promissora para controlar a interferência entre células em sistemas celulares, melhorando a equidade do sistema e aumentando a sua capacidade. Esta tecnologia já está em estudo no LTEAdvanced sob o conceito de coordenação multiponto (COMP). Existem várias abordagens sobre coordenação multicélula, dependendo da quantidade e do tipo de informação partilhada pelas estações base, através da rede de suporte (backhaul network), e do local onde essa informação é processada, i.e., numa unidade de processamento central ou de uma forma distribuída em cada estação base. Nesta tese, são propostas técnicas de pré-codificação e alocação de potência considerando várias estratégias: centralizada, todo o processamento é feito na unidade de processamento central; semidistribuída, neste caso apenas parte do processamento é executado na unidade de processamento central, nomeadamente a potência alocada a cada utilizador servido por cada estação base; e distribuída em que o processamento é feito localmente em cada estação base. Os esquemas propostos são projectados em duas fases: primeiro são propostas soluções de pré-codificação para mitigar ou eliminar a interferência entre células, de seguida o sistema é melhorado através do desenvolvimento de vários esquemas de alocação de potência. São propostas três esquemas de alocação de potência centralizada condicionada a cada estação base e com diferentes relações entre desempenho e complexidade. São também derivados esquemas de alocação distribuídos, assumindo que um sistema multicelular pode ser visto como a sobreposição de vários sistemas com uma única célula. Com base neste conceito foi definido uma taxa de erro média virtual para cada um desses sistemas de célula única que compõem o sistema multicelular, permitindo assim projectar esquemas de alocação de potência completamente distribuídos. Todos os esquemas propostos foram avaliados em cenários realistas, bastante próximos dos considerados no LTE. Os resultados mostram que os esquemas propostos são eficientes a remover a interferência entre células e que o desempenho das técnicas de alocação de potência propostas é claramente superior ao caso de não alocação de potência. O desempenho dos sistemas completamente distribuídos é inferior aos baseados num processamento centralizado, mas em contrapartida podem ser usados em sistemas em que a rede de suporte não permita a troca de grandes quantidades de informação.