Shared common variants in prostate cancer and blood lipids

BACKGROUND: Epidemiological and clinical studies suggest comorbidity between prostate cancer (PCA) and cardiovascular disease (CVD) risk factors. However, the relationship between these two phenotypes is still not well understood. Here we sought to identify shared genetic loci between PCA and CVD risk factors.

METHODS: We applied a genetic epidemiology method based on conjunction false discovery rate (FDR) that combines summary statistics from different genome-wide association studies (GWAS), and allows identification of genetic overlap between two phenotypes. We evaluated summary statistics from large, multi-centre GWA studies of PCA (n=50 000) and CVD risk factors (n=200 000) [triglycerides (TG), low-density lipoprotein (LDL) cholesterol and high-density lipoprotein (HDL) cholesterol, systolic blood pressure, body mass index, waist-hip ratio and type 2 diabetes (T2D)]. Enrichment of single nucleotide polymorphisms (SNPs) associated with PCA and CVD risk factors was assessed with conditional quantile-quantile plots and the Anderson-Darling test. Moreover, we pinpointed shared loci using conjunction FDR.

RESULTS: We found the strongest enrichment of P-values in PCA was conditional on LDL and conditional on TG. In contrast, we found only weak enrichment conditional on HDL or conditional on the other traits investigated. Conjunction FDR identified altogether 17 loci; 10 loci were associated with PCA and LDL, 3 loci were associated with PCA and TG and additionally 4 loci were associated with PCA, LDL and TG jointly (conjunction FDR <0.01). For T2D, we detected one locus adjacent to HNF1B.

CONCLUSIONS: We found polygenic overlap between PCA predisposition and blood lipids, in particular LDL and TG, and identified 17 pleiotropic gene loci between PCA and LDL, and PCA and TG, respectively. These findings provide novel pathobiological insights and may have implications for trials using targeting lipid-lowering agents in a prevention or cancer setting.

A let-7 microRNA-binding site polymorphism in 3'-untranslated region of KRAS gene predicts response in wild-type KRAS patients with metastatic colorectal cancer treated with cetuximab monotherapy

PURPOSE: recent studies have found that KRAS mutations predict resistance to monoclonal antibodies targeting the epidermal growth factor receptor in metastatic colorectal cancer (mCRC). A polymorphism in a let-7 microRNA complementary site (lcs6) in the KRAS 3' untranslated region (UTR) is associated with an increased cancer risk in non-small-cell lung cancer and reduced overall survival (OS) in oral cancers. We tested the hypothesis whether this polymorphism may be associated with clinical outcome in KRAS wild-type (KRASwt) mCRC patients treated with cetuximab monotherapy.

PATIENTS AND METHODS: the presence of KRAS let-7 lcs6 polymorphism was evaluated in 130 mCRC patients who were enrolled in a phase II study of cetuximab monotherapy (IMCL-0144). Genomic DNA was extracted from dissected formalin-fixed paraffin-embedded tumor tissue, KRAS mutation status and polymorphism were assessed using direct sequencing and PCR restriction fragment length polymorphism technique.

RESULTS: KRAS let-7 lcs6 polymorphism was found to be related to object response rate (ORR) in mCRC patients whose tumors had KRASwt. The 12 KRASwt patients harboring at least a variant G allele (TG or GG) had a 42% ORR compared with a 9% ORR in 55 KRASwt patients with let-7 lcs6 TT genotype (P = 0.02, Fisher's exact test). KRASwt patients with TG/GG genotypes had trend of longer median progression-free survival (3.9 versus 1.3 months) and OS (10.7 versus 6.4 months) compared to those with TT genotypes.

CONCLUSIONS: these results are the first to indicate that the KRAS 3'UTR polymorphism may predict for cetuximab responsiveness in KRASwt mCRC patients, which warrants validation in other clinical trials.

Association of common gene variants in the WNT/β-catenin pathway with colon cancer recurrence

Wnt/β-catenin signaling has a central role in the development and progression of most colon cancers (CCs). Germline variants in Wnt/β-catenin pathway genes may result in altered gene function and/or activity, thereby causing inter-individual differences in relation to tumor recurrence capacity and chemoresistance. We investigated germline polymorphisms in a comprehensive panel of Wnt/β-catenin pathway genes to predict time to tumor recurrence (TTR) in patients with stage III and high-risk stage II CC. A total of 234 patients treated with 5-fluorouracil-based chemotherapy were included in this study. Whole-blood samples were analyzed for putative functional germline polymorphisms in SFRP3, SFRP4, DKK2, DKK3, Axin2, APC, TCF7L2, WNT5B, CXXC4, NOTCH2 and GLI1 genes by PCR-based restriction fragment-length polymorphism or direct DNA sequencing. Polymorphisms with statistical significance were validated in an independent study cohort. The minor allele of WNT5B rs2010851 T>G was significantly associated with a shorter TTR (10.7 vs 4.9 years; hazard ratio: 2.48; 95% CI, 0.96-6.38; P=0.04) in high-risk stage II CC patients. This result remained significant in multivariate Cox's regression analysis. This study shows that the WNT5B germline variant rs2010851 was significantly identified as a stage-dependent prognostic marker for CC patients after 5-fluorouracil-based adjuvant therapy.

Common cancer stem cell gene variants predict colon cancer recurrence

PURPOSE: Recent evidence suggests that cancer stem cells (CSC) are responsible for key elements of colon cancer progression and recurrence. Germline variants in CSC genes may result in altered gene function and/or activity, thereby causing interindividual differences in a patient's tumor recurrence capacity and chemoresistance. We investigated germline polymorphisms in a comprehensive panel of CSC genes to predict time to tumor recurrence (TTR) in patients with stage III and high-risk stage II colon cancer.

EXPERIMENTAL DESIGN: A total of 234 patients treated with 5-fluorouracil-based chemotherapy at the University of Southern California were included in this study. Whole blood samples were analyzed for germline polymorphisms in genes that have been previously associated with colon CSC (CD44, Prominin-1, DPP4, EpCAM, ALCAM, Msi-1, ITGB1, CD24, LGR5, and ALDH1A1) by PCR-RFLP or direct DNA-sequencing.

RESULTS: The minor alleles of CD44 rs8193 C>T, ALCAM rs1157 G>A, and LGR5 rs17109924 T>C were significantly associated with increased TTR (9.4 vs. 5.4 years; HR, 0.51; 95% CI: 0.35-0.93; P = 0.022; 11.3 vs. 5.7 years; HR, 0.56; 95% CI: 0.33-0.94; P = 0.024, and 10.7 vs. 5.7 years; HR, 0.33; 95% CI: 0.12-0.90; P = 0.023, respectively) and remained significant in the multivariate analysis stratified by ethnicity. In recursive partitioning, a specific gene variant profile including LGR5 rs17109924, CD44 rs8193, and ALDH1A1 rs1342024 represented a high-risk subgroup with a median TTR of 1.7 years (HR, 6.71, 95% CI: 2.71-16.63, P < 0.001).

CONCLUSION: This is the first study identifying common germline variants in colon CSC genes as independent prognostic markers for stage III and high-risk stage II colon cancer patients.

The dynamics of murid gammaherpesvirus 4 within wild, sympatric populations of bank voles and wood mice

Murid gammaherpesvirus 4 (MuHV-4) is widely used as a small animal model for understanding gammaherpesvirus infections in man. However, there have been no epidemiological studies of the virus in wild populations of small mammals. As MuHV-4 both infects cells associated with the respiratory and immune systems and attempts to evade immune control via various molecular mechanisms, infection may reduce immunocompetence with potentially serious fitness consequences for individuals. Here we report a longitudinal study of antibody to MuHV-4 in a mixed assemblage of bank voles (Clethrionomys glareolus) and wood mice (Apodemus sylvaticus) in the UK. The study was conducted between April 2001 and March 2004. Seroprevalence was higher in wood mice than bank voles, supporting earlier work that suggested wood mice were the major host even though the virus was originally isolated from a bank vole. Analyses of both the probability of having antibodies and the probability of initial seroconversion indicated no clear seasonal pattern or relationship with host density. Instead, infection risk was most closely associated with individual characteristics, with heavier males having the highest risk. This may reflect individual variation in susceptibility, potentially related to variability in the ability to mount an effective immune response.

Comparison of granulometric methods and sampling strategies used in marine habitat classification and Ecological Status assessment

Sediment particle size analysis (PSA) is routinely used to support benthic macrofaunal community distribution data in habitat mapping and Ecological Status (ES) assessment. No optimal PSA Method to explain variability in multivariate macrofaunal distribution has been identified nor have the effects of changing sampling strategy been examined. Here, we use benthic macrofaunal and PSA grabs from two embayments in the south of Ireland. Four frequently used PSA Methods and two common sampling strategies are applied. A combination of laser particle sizing and wet/dry sieving without peroxide pre-treatment to remove organics was identified as the optimal Method for explaining macrofaunal distributions. ES classifications and EUNIS sediment classification were robust to changes in PSA Method. Fauna and PSA samples returned from the same grab sample significantly decreased macrofaunal variance explained by PSA and caused ES to be classified as lower. Employing the optimal PSA Method and sampling strategy will improve benthic monitoring. © 2012 Elsevier Ltd.

Genetic structure, relationships and admixture with wild relatives in native pig breeds from Iberia and its islands

Background: Native pig breeds in the Iberian Peninsula are broadly classified as belonging to either the Celtic or the Mediterranean breed groups, but there are other local populations that do not fit into any of these groups. Most of the native pig breeds in Iberia are in danger of extinction, and the assessment of their genetic diversity and population structure, relationships and possible admixture between breeds, and the appraisal of conservation alternatives are crucial to adopt appropriate management strategies. Methods: A panel of 24 microsatellite markers was used to genotype 844 animals representing the 17 most important native swine breeds and wild populations existing in Portugal and Spain and various statistical tools were applied to analyze the results. Results: Genetic diversity was high in the breeds studied, with an overall mean of 13.6 alleles per locus and an average expected heterozygosity of 0.80. Signs of genetic bottlenecks were observed in breeds with a small census size, and population substructure was present in some of the breeds with larger census sizes. Variability among breeds accounted for about 20% of the total genetic diversity, and was explained mostly by differences among the Celtic, Mediterranean and Basque breed groups, rather than by differences between domestic and wild pigs. Breeds clustered closely according to group, and proximity was detected between wild pigs and the Mediterranean cluster of breeds. Most breeds had their own structure and identity, with very little evidence of admixture, except for the Retinto and Entrepelado varieties of the Mediterranean group, which are very similar. Genetic influence of the identified breed clusters extends beyond the specific geographical areas across borders throughout the Iberian Peninsula, with a very sharp transition from one breed group to another. Analysis of conservation priorities confirms that the ranking of a breed for conservation depends on the emphasis placed on its contribution to the betweenand within-breed components of genetic diversity. Conclusions: Native pig breeds in Iberia reveal high levels of genetic diversity, a solid breed structure and a clear organization in well-defined clusters.

Determinant factors for the use of imposex in TBT pollution monitoring

Os compostos de tributilestanho (TBT) foram utilizados como biocidas em tintas antivegetativas (AV) e amplamente aplicados, durante décadas, de forma a evitar a bioincrustação em superfícies submersas, principalmente em cascos de embarcações. Os seus efeitos deletérios em organismos não-alvo tornaram-se evidentes após o aparecimento de gastrópodes prosobrâquios com imposex – sobreposição de caracteres sexuais masculinos sobre o tracto reprodutivo das fêmeas. Desde então, a expressão do imposex em prosobrânquios tem sido amplamente utilizada como biomarcador da poluição por TBT. Um dos objectivos da presente tese é avaliar se as mais recentes restrições legais na utilização das tintas AV com compostos organoestânicos (OTs) resultaram numa redução da poluição pelos mesmos na costa continental Portuguesa. Para tal, foi levada a cabo a análise da variação temporal do imposex como biomarcador dos níveis ambientais de TBT e a validação de procedimentos, de modo a seguir de forma precisa a evolução da intensidade deste fenómeno ao longo do tempo. O trabalho de investigação teve início no momento em que a ineficácia da legislação anterior (Directiva 89/677/CEE) na redução da poluição por TBT no litoral Português era reportada na literatura e quando estavam já agendados instrumentos decisivos para a diminuição definitiva deste tipo de poluição: o Regulamento (CE) N.º 782/2003 do Parlamento e do Conselho da União Europeia (UE) que bania as tintas AV baseadas em TBT na sua frota a partir de 1 de Julho de 2003; a "Convenção Internacional sobre o Controlo de Sistemas Antivegetativos Nocivos em Navios” (Convenção AFS), adoptada em 2001 pela Organização Marítima Internacional (OMI), que procurava erradicar os OTs da frota mundial até 2008. Os níveis de imposex e as concentrações de OTs nos tecidos de fêmeas de Nucella lapillus foram medidos em 17 locais de amostragem ao longo da costa Portuguesa em 2003, a fim de se avaliarem os impactos do TBT nas populações desta espécie e de se criar uma base de dados para seguir a sua evolução futura. O índice da sequência do vaso deferente (VDSI), o índice do tamanho relativo do pénis (RPSI) e a percentagem de fêmeas afectadas por imposex (%I) foram utilizados na medição da intensidade deste fenómeno em cada local de amostragem e os seus valores variaram entre 0,20-4,04, 0,0- 42,2% e 16,7-100,0%, respectivamente. Foram encontradas fêmeas estéreis em 3 locais de amostragem, com percentagens a variar entre 4,0 e 6,2%. As concentrações de TBT e dibutilestanho (DBT) nas fêmeas variaram respectivamente entre 23-138 e <10-62 ng Sn.g-1 de peso seco, e o conteúdo em TBT nos tecidos revelou-se significativamente correlacionado com o imposex (nomeadamente com o RPSI e o VDSI). Os níveis de expressão do fenómeno e o conteúdo em OTs nos tecidos, foram superiores na proximidade de portos, confirmando as conclusões obtidas anteriormente por outros autores de que os navios e a actividade dos estaleiros são as principais fontes destes compostos no litoral Português. As infra-estruturas associadas ás principais fontes de OTs – portos, estaleiros e marinas – estão geralmente localizadas no interior de estuários, motivo pelo qual estas áreas têm vindo a ser descritas como as mais afectadas por estes poluentes. Por esta razão, foi levado a cabo o estudo pormenorizado da poluição por TBT na Ria de Aveiro, como caso de estudo representativo da poluição por estes compostos num sistema estuarino em Portugal continental. N. lapillus foi usada como bioindicador para avaliar a tendência temporal da poluição por TBT nesta área entre 1997 e 2007. Foi registada uma diminuição da intensidade do imposex após 2003, embora as melhorias mais evidentes tenham sido observadas entre 2005 e 2007, provavelmente devido à implementação do Regulamento (CE) N.º 782/2003 que proibiu a aplicação de tintas AV com TBT em navios com a bandeira da UE. Apesar desses progressos, as análises ao conteúdo em OTs nos tecidos de fêmeas de N. lapillus e em amostras de água colhidas em 2006 indicaram contaminação recente por TBT na área de estudo, evidenciando assim a permanência de fontes de poluição. A utilização de N. lapillus como bioindicador da poluição por TBT na Ria de Aveiro apresenta algumas limitações uma vez que a espécie não ocorre nas áreas mais interiores da Ria e não vive em contacto com sedimentos. Assim, a informação obtida a partir da sua utilização como bioindicador é fundamentalmente relativa aos níveis de TBT na coluna de água. Foi então necessário recorrer a um bioindicador complementar – Hydrobia ulvae – para melhor avaliar a evolução temporal da poluição por TBT no interior deste sistema estuarino e estudar a persistência de TBT nos sedimentos. Não foi registada uma diminuição dos níveis de imposex em H. ulvae na Ria de Aveiro entre 1998 e 2007, apesar da aplicação do Regulamento (CE) N.º 782/2003. Pelo contrário, houve um aumento global significativo da percentagem de fêmeas afectadas por imposex e um ligeiro aumento do VDSI, contrastando com o que tem sido descrito para outros bioindicadores na Ria de Aveiro no mesmo período. Estes resultados mostram que a diferente biologia/ecologia das espécies indicadoras determina vias distintas de acumulação de TBT, apontando a importância da escolha do bioindicador dependendo do compartimento a ser monitorizado (sedimento versus água). A ingestão de sedimento como hábito alimentar em H. ulvae foi discutida como sendo a razão para a escolha da espécie como indicadora da contaminação dos sedimentos por TBT. Foram também estudados os métodos mais fiáveis para reduzir a influência de variáveis críticas na medição dos níveis de imposex em H. ulvae. As comparações de parâmetros do imposex baseados em medições do pénis devem ser sempre realizadas sob condições de narcotização bem standardizadas uma vez que este procedimento provoca um aumento significativo do comprimento do pénis (PL) em ambos os sexos. O VDSI, a % e o PL em ambos os sexos revelaram ser fortemente influenciados pelo tamanho dos espécimes: a utilização de fêmeas mais pequenas conduz à subestimação do VDSI, da %I e do PL, enquanto que diferenças no tamanho dos machos provocam variações no índice do comprimento relativo do pénis (RPLI), independentemente dos níveis de poluição por TBT. Existe, portanto, a necessidade de controlar algumas variáveis envolvidas na análise do imposex que mostraram afectar a fiabilidade dos resultados. Uma vez que N. lapillus é o principal bioindicador dos efeitos biológicos específicos do TBT para a área da OSPAR, foi também estudada a influência de algumas variáveis na avaliação dos níveis de imposex nesta espécie, especificamente as relacionadas com o ciclo reprodutor e o tamanho dos espécimes. O estudo do ciclo reprodutor e a variação sazonal/espacial do comprimento do pénis do macho (MPL) incidiu num único local no litoral Português (Areão – região de Aveiro) de forma a avaliar se o RPSI varia sazonal e espacialmente na mesma estação de amostragem e se tais variações influenciam os resultados obtidos em programas de monitorização do imposex. Nos meses de Dezembro de 2005 a Junho de 2007, foram encontrados espécimes de N. lapillus sexualmente maturos e potencialmente aptos para a reprodução. Contudo, foi também evidente um padrão sazonal do ciclo reprodutor – o estado de desenvolvimento da gametogénese nas fêmeas variou sazonalmente e ocorreu uma diminuição do volume da glândula da cápsula e do factor de condição no final do Verão / início do Outono. Contrariamente, a gametogénese nos machos não apresentou variação sazonal significativa, embora os valores mais baixos do factor de condição, do comprimento do pénis e dos volumes de esperma e da próstata tenham também sido registados no final do Verão / início do Outono. Além disso, o MPL mostrou variar, no mesmo local de amostragem, inversamente com a distância aos ninhos de cápsulas ovígeras; um aumento dos valores do MPL foi também observado em espécimes de maior tamanho. Todas estas variações no MPL introduzem desvios nos resultados da avaliação do imposex quando é usado o RPSI. A magnitude do erro envolvido foi quantificada e revelou-se superior em locais com níveis mais elevados de poluição por TBT. Apesar do RPSI ser um índice que fornece informação importante sobre os níveis de poluição por TBT, a sua interpretação deve ser cuidadosa e realizada complementarmente com os outros índices, destacando-se o VDSI como índice mais fiável e com significado biológico mais expressivo. Novas campanhas de monitorização do imposex em N. lapillus foram realizadas ao longo da costa Portuguesa em 2006 e 2008, e os resultados subsequentemente comparados com a base de dados criada em 2003,de forma a avaliar a evolução da poluição por TBT no litoral Português naquele período. Nestes estudos foram aplicados novos procedimentos na monitorização e tratamento dos dados, de forma a minimizar a variação nos índices de avaliação do imposex induzida pelos factores acima descritos, para seguir com maior consistência a tendência da poluição por TBT entre 2003 e 2008. Foi observado um declínio global significativo na intensidade de imposex na área de estudo durante o referido período e a qualidade ecológica da costa Portuguesa, segundo os termos definidos pela Comissão OSPAR, revelou melhorias notáveis após 2003 confirmando a eficácia do Regulamento (CE) N.º 782/2003. Não obstante, as populações de N. lapillus revelaram-se ainda amplamente afectadas por imposex, tendo sido detectadas emissões de TBT na água do mar ao longo da costa em 2006, apesar da restrição anteriormente referida. Estes inputs foram atribuídos principalmente aos navios que à data ainda circulavam com tintas AV com TBT aplicadas antes de 2003, uma vez que a sua utilização nas embarcações foi apenas proibida em 2008. Considerando que o Regulamento (CE) N.º 782/2003 constitui uma antecipação da proibição global da OMI que entrou em vigor em Setembro de 2008, prevê-se, por analogia, que haja uma rápida diminuição da poluição por TBT à escala mundial num futuro próximo. Na sequência desta previsão, é apresentada uma discussão teórica preliminar relativamente ás possíveis estratégias usadas por N. lapillus na recolonização de locais onde, no passado, as populações terão aparentemente sido extintas devido a níveis extremamente elevados de TBT. Estes locais são tipicamente zonas abrigadas junto de infra-estruturas portuárias, cuja recolonização por esta espécie será provavelmente muito lenta dada a mobilidade reduzida dos adultos e o ciclo de vida não apresentar fase larvar pelágica. Foram então equacionadas duas hipotéticas vias de recolonização de zonas abrigadas por espécimes provenientes de populações de costa aberta/exposta: a migração de adultos e/ou a dispersão de juvenis. No entanto, em ambos os casos, estaria implicada a transposição de um problema amplamente descrito na bibliografia: as populações de N. lapillus de costa aberta podem apresentar um fenótipo muito diferente das de zonas abrigadas, podendo inclusivamente variar no número de cromossomas. A recolonização pode portanto não ter sucesso pelo simples facto dos novos recrutas não estarem bem adaptados aos locais a recolonizar. Para analisar este problema, foram estudados tanto a forma da concha de espécimes de N. lapillus ao longo da costa Portuguesa como o respectivo número de cromossomas. Embora a forma da concha tenha revelado diferenças, de acordo com o grau de hidrodinamismo entre as populações de N. lapillus avaliadas, o cariótipo 2n = 26, típico de zonas expostas, foi registado em todos os locais amostrados. Por outro lado, foi também testada em laboratório a possível mortalidade de juvenis em dispersão no interior menos salino dos estuários. Foi então verificada a ocorrência de mortalidade elevada de juvenis expostos a salinidades baixas (=100% após 1 hora a salinidades ≤9 psu), o que também pode comprometer a recolonização de zonas estuarinas menos salinas por esta via. Mesmo assim, os juvenis mostraram um comportamento de flutuação à superfície da água em condições laboratoriais, que pode ser considerado um benefício específico na colonização de áreas mais internas dos estuários, se tal facto vier a ser confirmado em estudos de campo. As conclusões deste estudo contribuem certamente para a descrição do final da “história do TBT” dado que, uma vez controlados alguns factores determinantes no uso do imposex como biomarcador, a avaliação do declínio da poluição por estes compostos, agora esperado à escala global, se torna mais rigorosa.

Bottom up strategies for the morphology control of BaTiO3 particulates

As propriedades funcionais dos materiais ferroeléctricos tais como a polarização reversível, piroelectricidade, piezoelectricidade, elevada actividade óptica não linear e comportamento dieléctrico não linear são fundamentais para a sua aplicação em sensores, microactuadores, detectores de infravermelhos, filtros de fase de microondas e memórias não-voláteis. Nos últimos anos, motivado pelas necessidades industriais de redução do tamanho dos dispositivos microelectrónicos, aumentando a eficiência volumétrica, tem sido feito um grande esforço ao nível da investigação para desenvolver estruturas ferroeléctricas à escala micro- e nano- métrica. É sabido que a redução de tamanho em materiais ferroeléctricos afecta significamente as suas propriedades. Neste sentido e considerando que foi previsto teoreticamente por cálculos ab initio que estruturas do tipo nanocilindros e nanodiscos apresentariam um novo tipo de ordem ferroeléctrica e, na expectativa de alcançar conhecimento para o desenvolvimento de uma nova geração de dispositivos microelectróncos, existe um grande interesse em desenvolver métodos de fabrico de nanoestruturas ferroeléctricas unidimensionais (1D) tais como nanocilindros e nanotubos. As estratégias de fabrico de nanoestruturas 1D até agora descritas na literatura indicam claramente as dificuldades inerentes à sua preparação. Existem duas grandes vias de síntese destas nanoestruturas: i) o método “topdown” que consiste na redução de tamanho de um dado material até à obtenção duma estrutura 1D; e ii) o método “bottom-up” em que átomos, iões e moléculas são agrupados para formar um material 1D. O método “top down” envolve em geral técnicas de desgaste, como o uso do feixe de electrões, que apesar de permitirem elevada precisão no posicionamento e no controlo do tamanho, falham em termos de resolução, exigem muito tempo e causam facilmente defeitos que deterioram as propriedades físicas destes materiais. Na metodologia “bottom up” a utilização de moléculas ou estruturas “molde” tem sido a mais explorada. As estructuras 1D podem também ser preparadas sem recorrer a “moldes”. Neste caso a agregação orientada é promovida pelo recurso a aditivos que controlam o crescimento dos cristais em direcções preferenciais. Neste contexto, neste trabalho utilizaram-se duas estratégias “bottom up” de baixo custo para a preparação de nanopartículas de titanato de bário (BaTiO3) com morfologia controlada: 1) síntese química (em solução e em fase vapor) com utilização de nanotubos de titanato TiNTs) como “moldes” e precursores de titânio 2) síntese química em solução com presença de aditivos. Os nanotubos de titanato de sódio foram preparados por síntese hidrotermal. Como existiam muitas dúvidas acerca da natureza estrutural e do mecanismo de formação dos NTs, a parte inicial do trabalho foi dedicada à realização de um estudo sistemático dos parâmetros intervenientes na síntese e à caracterização da sua estrutura e microestrutura. Foi demonstrado que os NTs têm a fórmula geral A2Ti2O5 (A = H+ or Na+), e não TiO2 (anátase) com defendido por vários autores na literatura, e podem ser preparados por método hidrotermal em meio fortemente alcalino usando como fonte de titânio TiO2 comercial na forma de anátase ou rútilo. A menor reactividade do rútilo exige temperaturas de síntese superiores ou tempos de reacção mais longos. A forma tubular resulta do tratamento hidrotermal e não de processos de lavagem e neutralização subsequentes. Se os NTs forem tratados após a síntese hidrotérmica em água a 200 ºC, transformam-se em nanocilindros. Uma das partes principais desta tese consistiu na investigação do papel dos NTs de titanato no crescimento anisotrópico de BaTiO3. O potencial funcionamento dos NTs como “moldes” para além de precursores foi testado em reacção com hidróxido de bário em síntese em solução e por reacção com um precursor orgânico de bário em fase vapor. Tendo por base os estudos cinéticos realizados, bem como as alterações estruturais e morfológicas das amostras, é possível concluir que a formação do BaTiO3 a partir de NTs de titanato de sódio, ocorre por dois mecanismos dependendo da temperatura e tempo de reacção. Assim, a baixa temperatura e curto tempo de reacção verifica-se que se formam partículas dendríticas de BaTiO3 cuja superfície é bastante irregular (“wild”) e que apresentam estrutura pseudo-cúbica. Estas partículas formam-se por reacção topotáctica na fronteira dos nanotubos de titanato de sódio. A temperaturas mais altas e/ou reacções mais longas, a reacção é controlada por um mecanismo de dissolução e precipitação com formação de dendrites de BaTiO3 tetragonais com superfície mais regular (“seaweed”). A microscopia de força piezoeléctrica mostrou que as dendrites “seaweeds“ possuem actividade piezoeléctrica superior à das dendrites “wild”, o que confirma o papel desempenhado pela estrutura e pela concentração de defeitos na rede na coerência e ordem ferroeléctrica de nanoestruturas. Os nossos resultados confirmam que os NTs de titanato não actuam facilmente como “moldes” na síntese em solução de BaTiO3 já que a velocidade de dissolução dos NTs em condições alcalinas é superior à velocidade de formação do BaTiO3. Assumindo que a velocidade de reacção dos NTs com o precursor de bário é superior em fase vapor, efectuou-se a deposição de um precursor orgânico de bário por deposição química de vapor sobre um filme de NTs de titnato de sódio depositados por deposição electroforética. Estudou-se a estabilidade dos NTs nas diferentes condições do reactor. Quando os NTs são tratados a temperaturas superiores a 700 ºC, ocorre a transformação dos NTs em nanocilindros de anatase por um mecanismo de agregação orientada. Quando se faz a deposição do precursor de bário, seguida de calcinação a 700 ºC em atmosfera oxidante de O2, verifica-se que a superficie dos NTs fica coberta com nanocristais de BaTiO3 independentemente da concentração de bário. O papel dos NTs de titanato no crescimento anisotrópico de BaTiO3 em fase vapor é assim descrito pela primeira vez. Em relação à metodologias de crescimento de partículas na ausência de “moldes” mas com aditivos fez-se um estudo sistemático utilizando 5 aditivos de natureza differente. As diferenças entre aditivos foram sistematizadas tendo em conta as diferenças estruturais e morfológicas verificadas. Está provado que os aditivos podem funcionar como modificadores de crescimento cristalino por alteração do seu padrão de crescimento ou por alteração da cinética de crescimento das faces cristalográficas do cristal. Entre os aditivos testados verificou-se que o ácido poliacrilíco adsorve em faces específicas do BaTiO3 alterando a cinética de crescimento e induzindo a agregação orientada das partículas. O polivinilpirrolidona, o docecilsulfato de sódio e hidroxipropilmetilcelulose actuam mais como inibidores de crescimento do que como modificadores do tipo de crescimento. A D-frutose aumenta a energia de activação da etapa de nucleação não ocorrendo formação de BaTiO3 para as mesmas condições dos outros aditivos. Esta tese clarifica o papel dos NTs de titanato de sódio enquanto precursores e “moldes” no crescimento anisotrópico de BaTiO3 em solução e em fase vapor. É feita também a abordagem do controlo morfológico do BaTiO3 através do uso de aditivos. As estratégias de preparação de BaTiO3 propostas são de baixo custo, reprodutíveis e fáceis de efectuar. Os resultados contribuem para uma melhor compreensão da relação tamanho – morfologia – propriedade em materiais ferroeléctricos nanométricos com vista à sua potencial aplicação.

Diversity and biology of polychaeta of Diopatra Genus

Os anelídeos poliquetas são elementos importantes em ambientes estuarinos e costeiros, pela sua elevada biodiversidade e abundância e pelo papel que têm nas cadeias tróficas. Algumas espécies são intensivamente exploradas para serem utilizadas como isco na pesca desportiva e profissional, como é o caso de Diopatra neapolitana. Apesar da importância económica, existem poucos estudos sobre a sua biologia e ecologia. No decorrer deste estudo foram identificadas duas outras espécies do género Diopatra em Portugal: D. marocensis, inicialmente descrita para a costa de Marrocos e cuja distribuição actual se sabe estender-se a toda a costa Portuguesa e Norte de Espanha e, D. micrura, espécie nova para a ciência. O presente estudo tem como objectivos principais estudar a diversidade e reprodução do género Diopatra, bem como a capacidade de regeneração da espécie D. neapolitana. Este trabalho aborda a distribuição espacial de D. marocensis ao longo da costa Portuguesa e descreve a espécie D. micrura, uma nova espécie do género Diopatra Audouin and Milne Edwards, 1833. As três espécies coabitam em águas transicionais, onde as espécies D. micrura e D. marocensis facilmente se confundem com juvenis de D. neapolitana. Foi realizada uma comparação morfológica e genética entre as três espécies. A espécie D. neapolitana coexiste em algumas áreas da Ria de Aveiro com a D. marocensis. Apesar destas duas espécies apresentarem padrões reprodutivos muito diferentes, Maio a Agosto é o período principal para a reprodução de ambas as espécies. D. neapolitana apresenta um desenvolvimento larvar planctónico, e os óocitos presentes na cavidade celómica são esverdeados e apresentam um diâmetro de 40-240 μm (média = 164.39±40.79 μm) e as fêmeas contêm no celoma milhares de óocitos. Contrariamente, a espécie D. marocensis reproduz-se por desenvolvimento directo no interior do tubo parental. Os óocitos observados no celoma são amarelos com um diâmetro entre 180 e 740 μm (média = 497.65 ± 31.38 μm) e o seu número varia entre 44 e 624 (276.85 ± 161.54). Por seu turno, o número de ovos observados no interior dos tubos varia entre 75 e 298, com um diâmetro entre 600 e 660 μm, e o número de larvas entre 60 e 194. A proporção machos: fêmeas foi de 1:1 para a população de D. neapolitana e entre 1:2 e 1:4 para a população de D. marocensis, em que as fêmeas dominam a população durante todo o ano. O estudo da capacidade de regeneração da espécie D. neapolitana, avaliada a partir de experiências de laboratório, revelou que esta espécie é capaz de sobreviver à perda de alguns setígeros. Durante a captura de D. neapolitana para vender como isco são normalmente cortados mais de 20 setígeros e de acordo com os nossos resultados a extremidade posterior que fica no tubo não é capaz de regenerar a extremidade anterior; a espécie consegue no entanto recuperar de ataques por predadores.

Inter layer and cooperative design strategies for green mobile networks

The promise of a truly mobile experience is to have the freedom to roam around anywhere and not be bound to a single location. However, the energy required to keep mobile devices connected to the network over extended periods of time quickly dissipates. In fact, energy is a critical resource in the design of wireless networks since wireless devices are usually powered by batteries. Furthermore, multi-standard mobile devices are allowing users to enjoy higher data rates with ubiquitous connectivity. However, the bene ts gained from multiple interfaces come at a cost in terms of energy consumption having profound e ect on the mobile battery lifetime and standby time. This concern is rea rmed by the fact that battery lifetime is one of the top reasons why consumers are deterred from using advanced multimedia services on their mobile on a frequent basis. In order to secure market penetration for next generation services energy e ciency needs to be placed at the forefront of system design. However, despite recent e orts, energy compliant features in legacy technologies are still in its infancy, and new disruptive architectures coupled with interdisciplinary design approaches are required in order to not only promote the energy gain within a single protocol layer, but to enhance the energy gain from a holistic perspective. A promising approach is cooperative smart systems, that in addition to exploiting context information, are entities that are able to form a coalition and cooperate in order to achieve a common goal. Migrating from this baseline, this thesis investigates how these technology paradigm can be applied towards reducing the energy consumption in mobile networks. In addition, we introduce an additional energy saving dimension by adopting an interlayer design so that protocol layers are designed to work in synergy with the host system, rather than independently, for harnessing energy. In this work, we exploit context information, cooperation and inter-layer design for developing new energy e cient and technology agnostic building blocks for mobile networks. These technology enablers include energy e cient node discovery and short-range cooperation for energy saving in mobile handsets, complemented by energy-aware smart scheduling for promoting energy saving on the network side. Analytical and simulations results were obtained, and veri ed in the lab on a real hardware testbed. Results have shown that up to 50% energy saving could be obtained.

Technology-related strategies in labour-intensive industries from Southern European Regions: consequences for local employment

Tese dout., Economia, Universidade do Algarve, 2010

Potential biomarkers on gametogenesis process and in sperm quality of european EEL (Anguilla anguilla)

Dissertação de mestrado, Aquacultura, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

e-Literacy, schools and municipalities towards a common goal : e-citizenship

Tese de doutoramento, e-Planeamento, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, Universidade Nova de Lisboa, Universidade de Aveiro, 2015

Turning around the poorest neighbourhoods: learning the lessons from twenty years of neighbourhood-based regeneration strategies in England

In the past two decades governments in Britain have launched a series of initiatives designed to reduce the disparities between areas of affluence and deprivation. These initiatives were funded by central government and were delivered through a series of partnership boards operating at the neighbourhood level in areas with high levels of deprivation. Drawing on similar approaches in the US War on Poverty, the engagement of residents in the planning and delivery of projects was a major priority. This chapter draws on the national evaluations of three of these programmes in England: the Single Regeneration Budget, the New Deal for Communities and the Neighbourhood Management Pathfinders. The chapter begins by identifying the common characteristics of these programmes, known as area-based initiatives because they targeted areas of concentrated deprivation with a population of about 10,000 people each. It then goes on to discuss the three national programmes and summarises the main findings in relation to how far key indicators changed for the better. The final section sets out the ways in which policy objectives changed in 2010 after the election of a coalition government. This produced a shift to what was called the ‘Big Society’ where the rhetoric favoured a transfer of power away from central government towards the local, neighbourhood, level. This approach favoured self-help and a call to volunteering rather than channelling resources to the areas in greatest need. The chapter closes by reviewing the relatively modest achievements of this centralist, big-state approach to distressed neighbourhoods of 1990–2010.