A simplified procedure for sizing solar thermal systems based on national assessment methods in the UK and Ireland.

Solar heating systems have the potential to be an efficient renewable energy technology, provided they are sized correctly. Sizing a solar thermal system for domestic applications does not warrant the cost of a simulation. As a result simplified sizing procedures are required. The size of a system depends on a number of variables including the efficiency of the collector itself, the hot water demand and the solar radiation at a given location. Domestic Hot Water (DHW) demand varies with time and is assessed using a multi-parameter detailed model. Secondly, the national energy evaluation methodologies are evaluated from the perspective of solar thermal system sizing. Based on the assessment of the standards, limitations in the evaluation method for solar thermal systems are outlined and an adapted method, specific to the sizing of solar thermal systems, is proposed. The methodology is presented for two common dwelling scenarios. Results from this showed that it is difficult to achieve a high solar fraction given practical sizes of system infrastructure (storage tanks) for standard domestic properties. However, solar thermal systems can significantly offset energy loads due associated DHW consumption, particularly when sized appropriately. The presented methodology is valuable for simple solar system design and also for the quick comparison of salient criteria.

The effect of niobium and tantalum on physicochemical and catalytic properties of silver and platinum catalysts based on MCF mesoporous cellular foams

MCF, NbMCF and TaMCF Mesostructured Cellular Foams were used as supports for platinum and silver (1 wt%). Metallic and bimetallic catalysts were prepared by grafting of metal species on APTMS (3-aminopropyltrimethoxysilane) and MPTMS (2-mercaptopropyltrimethoxysilane) functionalized supports. Characterizations by X-ray diffraction (XRD), ultraviolet–visible (UV–Vis) spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray fluorescence (XRF) spectroscopy, and in situ Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy allowed to monitor the oxidation state of metals and surface properties of the catalysts, in particular the formation of bimetallic phases and the strong metal–support interactions. It was evidenced that the functionalization agent (APTMS or MPTMS) influenced the metals dispersion, the type of bimetallic species and Nb/Ta interaction with Pt/Ag. Strong Nb–Ag interaction led to the reduction of niobium in the support and oxidation of silver. MPTMS interacted at first with Pt to form Pt–Ag ensembles highly active in CH3OH oxidation. The effect of Pt particle size and platinum–silver interaction on methanol oxidation was also considered. The nature of the functionalization agent strongly influenced the species formed on the surface during reaction with methanol and determined the catalytic activity and selectivity.

Phenotype-Based Discovery of 2-[(E)-2-(Quinolin-2-yl)vinyl]phenol as a Novel Regulator of Ocular Angiogenesis

Retinal angiogenesis is tightly regulated to meet oxygenation and nutritional requirements. In diseases such as proliferative diabetic retinopathy and neovascular age-related macular degeneration, uncontrolled angiogenesis can lead to blindness. Our goal is to better understand the molecular processes controlling retinal angiogenesis and discover novel drugs that inhibit retinal neovascularization. Phenotype-based chemical screens were performed using the ChemBridge Diverset^TM library and inhibition of hyaloid vessel angiogenesis in Tg(fli1:EGFP) zebrafish. 2-[(E)-2-(Quinolin-2-yl)vinyl]phenol, (quininib) robustly inhibits developmental angiogenesis at 4–10 μM in zebrafish and significantly inhibits angiogenic tubule formation in HMEC-1 cells, angiogenic sprouting in aortic ring explants, and retinal revascularization in oxygen-induced retinopathy mice. Quininib is well tolerated in zebrafish, human cell lines, and murine eyes. Profiling screens of 153 angiogenic and inflammatory targets revealed that quininib does not directly target VEGF receptors but antagonizes cysteinyl leukotriene receptors 1 and 2 (CysLT_1–2) at micromolar IC₅₀ values. In summary, quininib is a novel anti-angiogenic small-molecule CysLT receptor antagonist. Quininib inhibits angiogenesis in a range of cell and tissue systems, revealing novel physiological roles for CysLT signaling. Quininib has potential as a novel therapeutic agent to treat ocular neovascular pathologies and may complement current anti-VEGF biological agents.

A comparison of gold nanoparticle surface co-functionalization approaches using Polyethylene Glycol (PEG) and the effect on stability, non-specific protein adsorption and internalization

To create clinically useful gold nanoparticle (AuNP) based cancer therapeutics it is necessary to co-functionalize the AuNP surface with a range of moieties; e.g. Polyethylene Glycol (PEG), peptides and drugs. AuNPs can be functionalized by creating either a mixed monolayer by attaching all the moieties directly to the surface using thiol chemistry, or by binding groups to the surface by means of a bifunctional polyethylene glycol (PEG) linker. The linker methodology has the potential to enhance bioavailability and the amount of functional agent that can be attached. While there is a large body of published work using both surface arrangements independently, the impact of attachment methodology on stability, non-specific protein adsorption and cellular uptake is not well understood, with no published studies directly comparing the two most frequently employed approaches. This paper compares the two methodologies by synthesizing and characterizing PEG and Receptor Mediated Endocytosis (RME) peptide co-functionalized AuNPs prepared using both the mixed monolayer and linker approaches. Successful attachment of both PEG and RME peptide using the two methods was confirmed using Dynamic Light Scattering, Fourier Transform Infrared Spectroscopy and gel electrophoresis. It was observed that while the 'as synthesized' citrate capped AuNPs agglomerated under physiological salt conditions, all the mixed monolayer and PEG linker capped samples remained stable at 1M NaCl, and were stable in PBS over extended periods. While it was noted that both functionalization methods inhibited non-specific protein attachment, the mixed monolayer samples did show some changes in gel electrophoresis migration profile after incubation with fetal calf serum. PEG renders the AuNP stable in-vivo however, studies with MDA-MB-231 and MCF 10A cell lines indicated that functionalization with PEG, blocks cellular uptake. It was observed that co-functionalization with RME peptide using both the mixed monolayer and PEG linker methods greatly enhanced cellular internalization compared to PEG capped AuNPs.

Methodologies for a sustainable development of estuarine ecosystems

As zonas costeiras, estuarinas e lagunares são consideradas áreas muito produtivas e dotadas de grande biodiversidade sendo, por isso, consideradas de elevado valor ecológico e económico. No entanto, nas últimas décadas tem vindo a verificar-se um aumento da contaminação destes ecossistemas como resultado de diversas actividades antrópicas. As abordagens actualmente disponíveis para avaliação do impacto da poluição em ecossistemas estuarinos e lagunares apresentam diversos tipos de lacunas, pelo que é importante desenvolver metodologias mais eficazes com organismos autóctones. Neste contexto, o objectivo central desta dissertação consistiu em desenvolver e validar métodos ecologicamente relevantes para avaliação da contaminação estuarina e dos seus efeitos, utilizando o góbio-comum (Pomatoschistus microps), quer como organismo-teste quer como espécie sentinela, devido à importante função que desempenha nas cadeias tróficas de diversos estuários da costa Portuguesa. A Ria de Aveiro foi seleccionada como área de estudo principalmente pelo facto de possuir zonas com diferentes tipos de contaminação predominante e de haver conhecimento científico de base abundante e de elevada qualidade sobre este ecosistema. Na primeira fase do estudo, foram investigados os efeitos agudos de dois hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAPs) (benzo[a]pireno e antraceno), de um fuel-óleo e de dois metais (cobre e mercúrio) em P. microps, utilizando ensaios laboratoriais baseados em biomarcadores e em parâmetros comportamentais, os quais foram avaliados utilizando um dispositivo expressamente desenvolvido para o efeito, designado por speed performance device (SPEDE). Como biomarcadores foram utilizados parâmetros envolvidos em funções fisiológicas determinantes para a sobrevivência e desempenho dos animais (neurotransmissão, obtenção de energia, destoxificação e defesas anti-oxidantes), nomeadamente a actividade das enzimas acetilcolinesterase, lactato desidrogenase, CYP1A1, glutationa S-transferases, glutationa reductase, glutationa peroxidase, superóxido dismutase, catalase, tendo ainda sido determinados os níveis de peroxidação lipídica como indicador de danos oxidativos. De forma global, os resultados indicaram que os agentes e a mistura testados têm a capacidade de interferir com a função neurológica, de alterar as vias utilizadas para obtenção de energia celular, induzir as defesas antioxidantes e, no caso do cobre e do mercúrio, de causarem peroxidação lipídica. Foram ainda obtidas relações concentração-resposta a nível dos parâmetros comportamentais testados, nomeadamente a capacidade de nadar contra a corrente e a distância percorrida a nadar contra o fluxo de água, sugerindo que os agentes testados podem, por exemplo, diminuir a capacidade de fuga aos predadores, as probabilidades de captura de presas e o sucesso reprodutivo. Na segunda fase, tendo sido já adaptadas técnicas para determinação de vários biomarcadores em P. microps e estudada a sua resposta a dois grupos de poluentes particularmente relevantes em ecossistemas estuarinos e lagunares (metais e HAPs), foi efectuado um estudo de monitorização utilizando P. microps como bioindicador e que incluiu diversos parâmetros ecológicos e ecotoxicológicos, nomedamente: 20 parâmetros indicativos da qualidade da água e do sedimento, concentração de 9 metais em sedimentos e no corpo de P. microps, 8 biomarcadores e 2 índices de condição na espécie seleccionada. A amostragem foi efectuada em quatro locais da Ria de Aveiro, um considerado como referência (Barra) e três com diferentes tipos predominantes de contaminação (Vagueira, Porto de Aveiro e Cais do Bico), sazonalmente, durante um ano. Os resultados obtidos permitiram uma caracterização ecotoxicológica dos locais, incluindo informação sobre a qualidade da água, concentrações de contaminantes ambientais prioritários nos sedimentos e nos tecidos de P. microps, capacidade desta espécie para bioacumular metais, efeitos exercidos pelas complexas misturas de poluentes presentes em cada uma das zonas de amostragem nesta espécie e possíveis consequências para a população. A análise multivariada permitiu analisar de forma integrada todos os resultados, proporcionando informação que não poderia ser obtida analisando os dados de forma compartimentalizada. Em conclusão, os resultados obtidos no âmbito desta dissertação indicam que P. microps possui características adequadas para ser utilizado como organismoteste em ensaios laboratoriais (e.g. abundância, fácil manutenção, permite a determinação de diferentes tipos de critérios de efeito utilizando um número relativamente reduzido de animais, entre outras) e como organismo sentinela em estudos de monitorização da poluição e da qualidade ambiental, estando portanto de acordo com estudos de menor dimensão previamente efectuados. O trabalho desenvolvido permitiu ainda adaptar a P. microps diversas técnicas bioquímicas vulgarmente utilizadas como biomarcadores em Ecotoxicologia e validá-las quer no laboratório quer em cenários reais; desenvolver um novo bioensaio, utilizando um dispositivo de teste especialmente concebido para peixes epibentónicos baseado na performance natatória de uma espécie autóctone e em biomarcadores; relacionar os efeitos a nível bioquímico com parâmetros comportamentais que ao serem afectados podem reduzir de forma drástica e diversificada (e.g. aumento da mortalidade, diminuição do sucesso reprodutivo, redução do crescimento) a contribuição individual para a população. Finalmente, foi validada uma abordagem multidisciplinar, combinando metodologias ecológicas, ecotoxicológicas e químicas que, quando considerada de forma integrada utilizando análises de estatística multivariada, fornece informação científica da maior relevância susceptível de ser utilizada como suporte a medidas de conservação e gestão em estuários e sistemas lagunares.

Phthalocyanine-based systems: synthesis, properties and applications

A presente dissertação descreve a síntese e o estudo de propriedades fotofísicas e biológicas de sistemas baseados em ftalocianinas. Os sistemas sintetizados consistem em ftalocianinas contendo unidades de D-galactose, ciclodextrinas, [60]fulereno ou porfirinas. Na primeira parte da dissertação aborda-se a síntese de ftalocianinas substituídas com unidades de D-galactose, com o intuito de serem utilizadas como fotossensibilizadores em terapia fotodinâmica. A eficiência de geração de oxigénio singuleto induzida pelas glicoftalocianinas, bem como a sua actividade fotodinâmica in vitro em células HeLa são avaliadas. Adicionalmente são descritos os estudos de MALDI-MS/MS de dois pares de glicoftalocianinas isoméricas. Numa segunda parte, descrevem-se a síntese e a caracterização de sistemas supramoleculares de ftalocianinas ligadas a ciclodextrinas ou [60]fulereno. Foram desenvolvidas metodologias sintéticas para obter complexos ftalocianínicos de ruténio(II) substituídos axialmente com derivados de ciclodextrinas, e complexos ftalocianínicos de zinco(II) ligados covalentemente a ciclodextrinas. Descreve-se também a síntese de uma díade ftalocianina- [60]fulereno. A estratégia sintética envolve um peculiar primeiro passo, uma reacção de aminação redutiva, no qual se obtém uma ftalocianina funcionalizada com glicina, seguida da habitual reacção de cicloadição 1,3- dipolar. Na terceira parte, abordam-se sistemas dador-aceitador de díades porfirinaftalocianina, como modelos promissores para mimetizar sistemas fotossintéticos naturais. Diferentes tipos de díades porfirina-ftalocianina, ligadas através do grupo fenilo da posição meso ou da posição β-pirrólica da porfirina, são sintetizadas e caracterizadas. As abordagens sintéticas envolvem reacções de aminação catalisadas por paládio e reacções de condensação cruzada de dois ftalonitrilos adequadamente substituídos. Também se descrevem processos de transferência de energia e electrónica fotoinduzidos que se formam a partir das díades porfirina-ftalocianina.

Model-based systems engineering: a system for traffic & environment

The contemporary world is crowded of large, interdisciplinary, complex systems made of other systems, personnel, hardware, software, information, processes, and facilities. The Systems Engineering (SE) field proposes an integrated holistic approach to tackle these socio-technical systems that is crucial to take proper account of their multifaceted nature and numerous interrelationships, providing the means to enable their successful realization. Model-Based Systems Engineering (MBSE) is an emerging paradigm in the SE field and can be described as the formalized application of modelling principles, methods, languages, and tools to the entire lifecycle of those systems, enhancing communications and knowledge capture, shared understanding, improved design precision and integrity, better development traceability, and reduced development risks. This thesis is devoted to the application of the novel MBSE paradigm to the Urban Traffic & Environment domain. The proposed system, the GUILTE (Guiding Urban Intelligent Traffic & Environment), deals with a present-day real challenging problem “at the agenda” of world leaders, national governors, local authorities, research agencies, academia, and general public. The main purposes of the system are to provide an integrated development framework for the municipalities, and to support the (short-time and real-time) operations of the urban traffic through Intelligent Transportation Systems, highlighting two fundamental aspects: the evaluation of the related environmental impacts (in particular, the air pollution and the noise), and the dissemination of information to the citizens, endorsing their involvement and participation. These objectives are related with the high-level complex challenge of developing sustainable urban transportation networks. The development process of the GUILTE system is supported by a new methodology, the LITHE (Agile Systems Modelling Engineering), which aims to lightening the complexity and burdensome of the existing methodologies by emphasizing agile principles such as continuous communication, feedback, stakeholders involvement, short iterations and rapid response. These principles are accomplished through a universal and intuitive SE process, the SIMILAR process model (which was redefined at the light of the modern international standards), a lean MBSE method, and a coherent System Model developed through the benchmark graphical modeling languages SysML and OPDs/OPL. The main contributions of the work are, in their essence, models and can be settled as: a revised process model for the SE field, an agile methodology for MBSE development environments, a graphical tool to support the proposed methodology, and a System Model for the GUILTE system. The comprehensive literature reviews provided for the main scientific field of this research (SE/MBSE) and for the application domain (Traffic & Environment) can also be seen as a relevant contribution.

Development of numerical methodologies for parameter identification and shape optimization in metal forming simulations

Por parte da indústria de estampagem tem-se verificado um interesse crescente em simulações numéricas de processos de conformação de chapa, incluindo também métodos de engenharia inversa. Este facto ocorre principalmente porque as técnicas de tentativa-erro, muito usadas no passado, não são mais competitivas a nível económico. O uso de códigos de simulação é, atualmente, uma prática corrente em ambiente industrial, pois os resultados tipicamente obtidos através de códigos com base no Método dos Elementos Finitos (MEF) são bem aceites pelas comunidades industriais e científicas Na tentativa de obter campos de tensão e de deformação precisos, uma análise eficiente com o MEF necessita de dados de entrada corretos, como geometrias, malhas, leis de comportamento não-lineares, carregamentos, leis de atrito, etc.. Com o objetivo de ultrapassar estas dificuldades podem ser considerados os problemas inversos. No trabalho apresentado, os seguintes problemas inversos, em Mecânica computacional, são apresentados e analisados: (i) problemas de identificação de parâmetros, que se referem à determinação de parâmetros de entrada que serão posteriormente usados em modelos constitutivos nas simulações numéricas e (ii) problemas de definição geométrica inicial de chapas e ferramentas, nos quais o objetivo é determinar a forma inicial de uma chapa ou de uma ferramenta tendo em vista a obtenção de uma determinada geometria após um processo de conformação. São introduzidas e implementadas novas estratégias de otimização, as quais conduzem a parâmetros de modelos constitutivos mais precisos. O objetivo destas estratégias é tirar vantagem das potencialidades de cada algoritmo e melhorar a eficiência geral dos métodos clássicos de otimização, os quais são baseados em processos de apenas um estágio. Algoritmos determinísticos, algoritmos inspirados em processos evolucionários ou mesmo a combinação destes dois são usados nas estratégias propostas. Estratégias de cascata, paralelas e híbridas são apresentadas em detalhe, sendo que as estratégias híbridas consistem na combinação de estratégias em cascata e paralelas. São apresentados e analisados dois métodos distintos para a avaliação da função objetivo em processos de identificação de parâmetros. Os métodos considerados são uma análise com um ponto único ou uma análise com elementos finitos. A avaliação com base num único ponto caracteriza uma quantidade infinitesimal de material sujeito a uma determinada história de deformação. Por outro lado, na análise através de elementos finitos, o modelo constitutivo é implementado e considerado para cada ponto de integração. Problemas inversos são apresentados e descritos, como por exemplo, a definição geométrica de chapas e ferramentas. Considerando o caso da otimização da forma inicial de uma chapa metálica a definição da forma inicial de uma chapa para a conformação de um elemento de cárter é considerado como problema em estudo. Ainda neste âmbito, um estudo sobre a influência da definição geométrica inicial da chapa no processo de otimização é efetuado. Este estudo é realizado considerando a formulação de NURBS na definição da face superior da chapa metálica, face cuja geometria será alterada durante o processo de conformação plástica. No caso dos processos de otimização de ferramentas, um processo de forjamento a dois estágios é apresentado. Com o objetivo de obter um cilindro perfeito após o forjamento, dois métodos distintos são considerados. No primeiro, a forma inicial do cilindro é otimizada e no outro a forma da ferramenta do primeiro estágio de conformação é otimizada. Para parametrizar a superfície livre do cilindro são utilizados diferentes métodos. Para a definição da ferramenta são também utilizados diferentes parametrizações. As estratégias de otimização propostas neste trabalho resolvem eficientemente problemas de otimização para a indústria de conformação metálica.

Nanoparticle-based biosensors: development and application

Tese dout., Ciências Biotecnológicas, Universidade do Algarve, 2009

New synthetic methodologies from biorenewable resources

Tese de doutoramento, Farmácia (Química Farmacêutica e Terapêutica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2014

New synthetic methodologies for the transformation of biomass derived intermediates to valuable molecules

Tese de doutoramento, Farmácia (Química Farmacêutica e Terapêutica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2014

Design and Qualitative/Quantitative Analysis of Multi-Agent Spatial Simulation Library

Thesis (Master's)--University of Washington, 2012

Forecasting Methodologies for Ganoderma Spore Concentration Using Combined Statistical Approaches and Model Evaluations

High concentration levels of Ganoderma spp. spores were observed in Worcester, UK, during 2006–2010.These basidiospores are known to cause sensitization due to the allergen content and their small dimensions. This enables them to penetrate the lower part of the respiratory tract in humans. Establishment of a link between occurring symptoms of sensitization to Ganoderma spp. and other basidiospores is challenging due to lack of information regarding spore concentration in the air. Hence, aerobiological monitoring should be conducted, and if possible extended with the construction of forecast models. Daily mean concentration of allergenic Ganoderma spp. spores in the atmosphere of Worcester was measured using 7-day volumetric spore sampler through five consecutive years. The relationships between the presence of spores in the air and the weather parameters were examined. Forecast models were constructed for Ganoderma spp. spores using advanced statistical techniques, i.e. multivariate regression trees and artificial neural networks. Dew point temperature along with maximumtemperature was the most important factor influencing the presence of spores in the air of Worcester. Based on these two major factors and several others of lesser importance, thresholds for certain levels of fungal spore concentration, i.e. low (0–49 s m−3), moderate(50–99 s m−3), high (100–149 s m−3) and very high (150

Queer youth, Facebook and faith: Facebook methodologies and online identities

‘Making space for queer-identifying religious youth’ (2011–2013) is an Economic and Social Research Council (ESRC)-funded project, which seeks to shed light on youth cultures, queer community and religiosity. While non-heterosexuality is often associated with secularism, and some sources cast religion as automatically negative or harmful to the realisation of lesbian, gay, bisexual and transgender (LGBT) identity (or ‘coming out’), we explore how queer Christian youth negotiate sexual–religious identities. There is a dearth of studies on queer religious youth, yet an emerging and continuing interest in the role of digital technologies for the identities of young people. Based on interviews with 38 LGBT, ‘religious’ young people, this article examines Facebook, as well as wider social networking sites and the online environment and communities. Engaging with the key concept of ‘online embodiment’, this article takes a closer analysis of embodiment, emotion and temporality to approach the role of Facebook in the lives of queer religious youth. Furthermore, it explores the methodological dilemmas evoked by the presence of Facebook in qualitative research with specific groups of young people.