Otimização e validação de um método de cromatografia líquida de alta resolução (HPLC) para a determinação do edulcorante ciclamato: ocorrência em adoçantes de mesa

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica

Resolução do problema do escalonamento da produção de energia eléctrica usando programação lógica por restrições

A operação dos Mercados de Energia Eléctrica passa, actualmente, por uma profunda reestruturação, com o principal foco nas transacções do sistema de transmissão entre os diferentes agentes. Tendo isso em conta, o serviço de transmissão neste novo esquema de funcionamento do Mercado de Energia Eléctrica deve ser provido de máxima eficiência económica, atendendo sempre às restrições de segurança do sistema. Com esta reorganização do sector eléctrico da última década surgiu também a necessidade de rever os modelos tradicionais de optimização económica do Sistema Eléctrico de Energia, como por exemplo o despacho e prédespacho (unit commitment). A reestruturação e liberalização dos mercados de energia eléctrica trouxeram novas restrições a alguns dos problemas tradicionais associados aos Sistemas Eléctricos de Energia. Um desses problemas é o Escalonamento da Produção de Energia Eléctrica, que no contexto actual, implica quase sempre negociação entre os diferentes agentes do mercado e consequentemente reescalonamento. A maioria dos métodos usados para a resolução do problema não permitem reformular o prédespacho, algo para que a Programação Lógica por Restrições é extremamente adequada. O trabalho desenvolvido nesta dissertação visa criar uma aplicação computacional com base na Programação Lógica por Restrições, através da plataforma ECLiPSe, para resolver o problema do Escalonamento da Produção de Energia Eléctrica dos grupos térmicos, demonstrando assim a versatilidade e flexibilidade deste tipo de programação aplicada a problema combinatoriais deste género.

Presumed unconstrained dispersal of Aedes aegypti in the city of Rio de Janeiro, Brazil

OBJECTIVE: To evaluate dispersal of Aedes aegypti females in an area with no container manipulation and no geographic barriers to constrain mosquito flight. METHODS: A mark-release-recapture experiment was conducted in December 2006, in the dengue endemic urban district of Olaria in Rio de Janeiro, Southeastern Brazil, where there is no evident obstacle to the dispersal of Ae. aegypti females. Mosquito traps were installed in 192 houses (96 Adultraps and 96 MosquiTRAPs). RESULTS: A total of 725 dust-marked gravid females were released and recapture rate was 6.3%. Ae. aegypti females traveled a mean distance of 288.12 m and their maximum displacement was 690 m; 50% and 90% of females flew up to 350 m and 500.2 m, respectively. CONCLUSIONS: Dispersal of Ae. aegypti females in Olaria was higher than in areas with physical and geographical barriers. There was no evidence of a preferred direction during mosquito flight, which was considered random or uniform from the release point.

Osmolality of preterm formulas suplemented with monprotein energy supplements

Background: Addition of energy supplements to preterm formulas is an optional strategy to increase the energy intake in infants requiring fluid restriction, in conditions like bronchopulmonary dysplasia. This strategy may lead to an undesirable increase in osmolality of feeds, the maximum recommended safe limit being 400 mOsm/kg. The aim of the study was to measure the changes in osmolality of several commercialized preterm formulas after addition of glucose polymers and medium-chain triglycerides. Methods: Osmolality was measured by the freezing point depression method. Six powdered formulas with concentrations of 14 g/100 ml and 16 g/100 ml, and five ready-to-feed liquid formulas were analyzed. All formulas, were supplemented with 10% (low supplementation) or 20% (high supplementation) of additional calories, respectively, in the form of glucose polymers and medium chain triglycerides, maintaining a 1:1 glucose:lipid calorie ratio. Inter-analysis and intra-analysis coefficients of variation of the measurements were always < 3.9%. Results: The mean osmolality (mOsm/kg) of the non-supplemented formulas varied between 268.5 and 315.3 mOsm/kg, increasing by 3–5% in low supplemented formulas, and by 6–10% in high supplemented formulas. None of the formulas analyzed exceeded 352.8 mOsm/kg. Conclusion: The supplementation of preterm formulas with nonprotein energy supplements with up to 20% additional calories did not exceed the maximum recommended osmolality for neonatal feedings.

Dimensionamento de estacas baseado nos princípios da dinâmica de cravação do SPT

Este trabalho insere-se no domínio da calibração energética dos equipamentos SPT, dando seguimento ao disposto na norma EN ISO 22476-3, de aplicação obrigatória em Portugal. Para tal foi utilizada uma vara instrumentada, cuja instrumentação consiste em strain-gauges e acelerómetros piezoeléctricos. Esta instrumentação encontra-se fixa a um trecho de vara com comprimento de 60 cm e para a aquisição dos dados foi utilizado o sistema SPT Analyzer® comercializado pela firma PDI. O sistema permite registar os dados provenientes da instrumentação: sinais de um par de strain-gauges, transformados em registos de força (F1 e F2) e sinais de um par de acelerómetros, convertidos em registos de velocidade (V1 e V2) ao longo do tempo. O equipamento permite a avaliação, em tempo real, da qualidade dos registos e da energia máxima transmitida à vara em cada golpe e o conhecimento do deslocamento vertical do trem de varas ocorrido em cada golpe do martelo. Por outro lado, baseando-se no tema acima referido, pretende-se ainda desenvolver esforços no sentido de melhorar o novo método interpretativo dos resultados dos ensaios SPT e sua aplicação ao dimensionamento de estacas, dado que a previsão da capacidade de carga de estacas constitui um dos desafios da engenharia de fundações por requerer a estimativa de propriedades do solo, alterações pela execução da fundação e conhecimento do mecanismo de interacção solo-estaca. Este novo procedimento baseia-se nos princípios da dinâmica, rompendo com as metodologias até aqui consagradas, de natureza essencialmente empírica. A nova forma de interpretar os ensaios SPT, consubstanciada nos princípios de conservação de energia na cravação do amostrador SPT, irá permitir converter analiticamente o valor Nspt numa força dinâmica de reacção à penetração. A decomposição desta força dinâmica permite efectuar análises comparativas entre as resistências unitárias mobilizadas no amostrador SPT (modelo) e as mobilizadas na estaca (protótipo).

Balanceamento de linhas de produção usando algoritmos genéticos

Aquando da definição de um layout por fluxo de produto, ou linha de produção, é necessário proceder-se à melhor selecção de combinações de tarefas a serem executadas em cada estação / posto de trabalho para que o trabalho seja executado numa sequência exequível e sejam necessárias quantidades de tempo aproximadamente iguais em cada estação / posto de trabalho. Este processo é chamado de balanceamento da linha de produção. Verifica-se que as estações de trabalho e equipamentos podem ser combinados de muitas maneiras diferentes; daí que a necessidade de efectuar o balanceamento das linhas de produção implique a distribuição de actividades sequenciais por postos de trabalho de modo a permitir uma elevada utilização de trabalho e de equipamentos e a minimizar o tempo de vazio. Os problemas de balanceamento de linhas são tipicamente problemas complexos de tratar, devido ao elevado número de combinações possíveis. Entre os métodos utilizados para resolver estes problemas encontram-se métodos de tentativa e erro, métodos heurísticos, métodos computacionais de avaliação de diferentes opções até se encontrar uma boa solução e métodos de optimização. O objectivo deste trabalho passou pelo desenvolvimento de uma ferramenta computacional para efectuar o balanceamento de linhas de produção recorrendo a algoritmos genéticos. Foi desenvolvida uma aplicação que implementa dois algoritmos genéticos, um primeiro que obtém soluções para o problema e um segundo que optimiza essas soluções, associada a uma interface gráfica em C# que permite a inserção do problema e a visualização de resultados. Obtiveram-se resultados exequíveis demonstrando vantagens em relação aos métodos heurísticos, pois é possível obter-se mais do que uma solução. Além disso, para problemas complexos torna-se mais prático o uso da aplicação desenvolvida. No entanto, esta aplicação permite no máximo seis precedências por cada operação e resultados com o máximo de nove estações de trabalho.

Distribuição do mercúrio nas águas termais e engarrafadas do Norte de Portugal

O aumento da utilização do mercúrio, Hg, tanto para fins industriais como na aplicação de compostos mercuriais na agricultura, originaram um aumento significativo da contaminação ambiental, especialmente das águas e dos alimentos. Foi aprofundado o estudo sobre o mercúrio, nomeadamente as suas principais fontes de emissão, a sua toxicidade, os principais efeitos nos seres humanos, algumas medidas preventivas, os limites máximos que a legislação permite, que no caso das águas analisadas é de 0,001mg/L, os métodos analíticos para a sua determinação e alguns métodos de amostragem, tanto para o mercúrio em águas como em sedimentos. Em Almadén (Espanha), existe uma mina que pode ser considerada como uma das maiores anomalias geoqímica de mercúrio na Terra. Com este trabalho pretendeu-se perceber a possível existência de mercúrio nas águas termais ao longo da zona de falha Penacova-Régua-Verin e avaliar a existência de uma relação entre os níveis de mercúrio e o seu contexto geológico. Neste trabalho, foi desenvolvido um método simples para a determinação dos níveis de mercúrio em águas, utilizando a espectrometria de absorção atómica de fonte contínua de alta resolução acoplado à técnica de vapor frio. O objectivo deste trabalho foi avaliar os níveis de mercúrio existente em algumas águas engarrafadas e termais. Os limites de detecção da técnica utilizada foram 0,0595 μg/L e os de quantificação foram 0,2100 μg/L. Depois de analisadas as amostras verificou-se que os níveis de mercúrio encontrados nas águas eram inferiores ao limite de quantificação da técnica e por isso, não foi possível extrapolar qualquer relação entre os níveis de mercúrio e as alterações do fundo geológico. Como o limite de quantificação é inferior ao limite máximo permitido por lei, pode então dizer-se que todas as águas se encontram abaixo do limite máximo permitido.

Desenvolvimento de um sensor óptico para determinação de Norfloxacina

A presente dissertação descreve o desenvolvimento e a caracterização de sensores ópticos com base em membranas de poli(cloreto de vinilo), PVC, para determinação de Norfloxacina em amostras do sector da aquacultura. Estes sensores basearam-se na reacção colorimétrica entre um metal imobilizado em PVC e a Norfloxacina. O metal foi escolhido com base em ensaios prévios de reacção colorimétrica entre a Norfloxacina e várias espécies metálicas, nomeadamente, Fe(III), Al(III), Pb(II), Aluminon, Mo(II), Mn(II), Ni(II), Cu(II), Co(II), Sn(II) e V(V). A reacção mais intensa foi obtida com o Fe(III). Neste sentido, numa primeira fase foram desenvolvidos sensores baseados em Fe(III). O efeito de alguns parâmetros experimentais na resposta desses sensores foi avaliado de modo univariado. Incluem-se aqui o efeito do pH, avaliado entre 2,00 e 6,00, e o da concentração de Fe(III), variada entre cerca de 1,00x10-5 M e 2,00x10-4 M. Os melhores valores foram obtidos a pH 3, para o qual se verificou um comportamento linear entre cerca de 1,00x10-5 M e 1,70x10-4 M de Fe(III). Utilizando as condições seleccionadas anteriormente, procedeu-se à caracterização do complexo sob ponto de vista químico. Os valores obtidos apontaram para a necessidade de um excesso de Fe(III) de, pelo menos, 10 vezes, no sentido de garantir a máxima extensão de complexação. O complexo referido apresentou, nestas condições, um comportamento linear ao longo do intervalo de concentrações de cerca de 7,00x10-5 M a 7,00x10-4 M em NOR. O complexo formado foi estável ao longo de 90 minutos. As condições óptimas para análise desse complexo numa superfície sólida foram obtidas após avaliação do efeito da quantidade de Fe(III) e do tipo e quantidade de solvente mediador (o-nitrofenil octil éter, di-n-octilftalato, dibutilftalato, bis(etilhexil)sebacato, bis(etilhexil)ftalato). O bis(etilhexil)sebacato foi o solvente mediador escolhido e a relação de quantidade entre o PVC e o solvente mediador foi igual a 1:2. O procedimento de preparação do sensor sólido e subsequente optimização foi aplicado a outras espécies metálicas, para além do Fe(III), tais como, Cu(II), Mn(II) e aluminon. A conjugação de todos estes metais permitiu desenvolver um array de sensores para despistagem de Norfloxacina em águas de aquacultura. Algumas membranas sensoras foram aplicadas com sucesso no controlo de Norfloxacina em amostras de águas ambientais dopadas. Os resultados obtidos com membranas de Fe(III) e Cu(II) foram exactos, tendo-se registado valores de concentração próximos dos reais. O método proposto permitiu, por isso, a despistagem rápida e eficaz da presença de um antibiótico em águas ambientais, permitindo ainda o seu doseamento a um baixo custo. Numa perspectiva de rotina, e tendo em vista a despistagem deste antibiótico, este método revelou-se mais rápido e mais barato do que os demais métodos descritos na literatura para este efeito.

Arrow plot and CA maps on microarray preprocessing methods

Microarray allow to monitoring simultaneously thousands of genes, where the abundance of the transcripts under a same experimental condition at the same time can be quantified. Among various available array technologies, double channel cDNA microarray experiments have arisen in numerous technical protocols associated to genomic studies, which is the focus of this work. Microarray experiments involve many steps and each one can affect the quality of raw data. Background correction and normalization are preprocessing techniques to clean and correct the raw data when undesirable fluctuations arise from technical factors. Several recent studies showed that there is no preprocessing strategy that outperforms others in all circumstances and thus it seems difficult to provide general recommendations. In this work, it is proposed to use exploratory techniques to visualize the effects of preprocessing methods on statistical analysis of cancer two-channel microarray data sets, where the cancer types (classes) are known. For selecting differential expressed genes the arrow plot was used and the graph of profiles resultant from the correspondence analysis for visualizing the results. It was used 6 background methods and 6 normalization methods, performing 36 pre-processing methods and it was analyzed in a published cDNA microarray database (Liver) available at http://genome-www5.stanford.edu/ which microarrays were already classified by cancer type. All statistical analyses were performed using the R statistical software.

Static and hydrodynamic monitoring of citalopram based on its electro-oxidation behavior at a glassy-carbon surface

The electrooxidative behavior of citalopram (CTL) in aqueous media was studied by cyclic voltammetry (CV) and square-wave voltammetry (SWV) at a glassy-carbon electrode. The electrochemical behaviour of CTL involves two electrons and two protons in the irreversible and diffusion controlled oxidation of the tertiary amine group. The maximum analytical signal was obtained in a phosphate buffer (pH ¼ 8.2). For analytical purposes, an SWV method and a flow-injection analysis (FIA) system with amperometric detection were developed. The optimised SWV method showed a linear range between 1.10 10 5–1.20 10 4 molL 1, with a limit of detection (LOD) of 9.5 10 6 molL 1. Using the FIA method, a linear range between 2.00 10 6–9.00 10 5 molL 1 and an LODof 1.9 10 6 molL 1 were obtained. The validation of both methods revealed good performance characteristics confirming applicability for the quantification of CTL in several pharmaceutical products.

Development of electrochemical methods for determination of tramadol - analytical application to pharmaceutical dosage forms

A square-wave voltammetric (SWV) method and a flow injection analysis system with amperometric detection were developed for the determination of tramadol hydrochloride. The SWV method enables the determination of tramadol over the concentration range of 15-75 µM with a detection limit of 2.2 µM. Tramadol could be determined in concentrations between 9 and 50 µM at a sampling rate of 90 h-1, with a detection limit of 1.7 µM using the flow injection system. The electrochemical methods developed were successfully applied to the determination of tramadol in pharmaceutical dosage forms, without any pre-treatment of the samples. Recovery trials were performed to assess the accuracy of the results; the values were between 97 and 102% for both methods.

Direct electroanalytical determination of fluvastatin in a pharmaceutical dosage form: batch and flow analysis

The reduction of luvastatin (FLV) at a hanging mercury-drop electrode (HMDE) was studied by square-wave adsorptive-stripping voltammetry (SWAdSV). FLV can be accumulated and reduced at the electrode, with a maximum peak current intensity at a potential of approximately 1.26V vs. AgCl=Ag, in an aqueous electrolyte solution of pH 5.25. The method shows linearity between peak current intensity and FLV concentration between 1.0 10 8 and 2.7 10 6 mol L 1. Limits of detection (LOD) and quantification (LOQ) were found to be 9.9 10 9 mol L 1 and 3.3 10 8 mol L 1, respectively. Furthermore, FLV oxidation at a glassy carbon electrode surface was used for its hydrodynamic monitoring by amperometric detection in a flow-injection system. The amperometric signal was linear with FLV concentration over the range 1.0 10 6 to 1.0 10 5 mol L 1, with an LOD of 2.4 10 7 mol L 1 and an LOQ of 8.0 10 7 mol L 1. A sample rate of 50 injections per hour was achieved. Both methods were validated and showed to be precise and accurate, being satisfactorily applied to the determination of FLV in a commercial pharmaceutical.

Electroanalytical study of fluvoxamine

Fluvoxamine (FVX) can be reduced at a mercury- drop electrode, with a maximum peak current intensity being obtained at a potential of -0.7 V vs. Ag/ AgCl, in an aqueous electrolyte solution of pH 2. The compound was determined in a pharmaceutical product and in spiked human serum by square-wave adsorptivestripping voltammetry (SWAdSV) after accumulation at the electrode surface, under batch conditions. Because the presence of dissolved oxygen did not interfere significantly with the analysis, it was also possible to determine FVX in the pharmaceutical product by use of a flow-injection analysis (FIA) system with SWAdSV detection. The methods developed were validated and successfully applied to the quantification of FVX in a pharmaceutical product. Recoveries between 76 and 89% were obtained in serum analysis. The FIA– SWAdSV method enabled analysis of up to 120 samples per hour at reduced cost, implying the possibility of competing with the chromatographic methods usually used for this analysis.

Amperometric and spectrophotometric determination of carbaryl in natural waters and commercial formulations

The work presented describes the development and evaluation of two flow-injection analysis (FIA) systems for the automated determination of carbaryl in spiked natural waters and commercial formulations. Samples are injected directly into the system where they are subjected to alkaline hydrolysis thus forming 1-naphthol. This product is readily oxidised at a glassy carbon electrode. The electrochemical behaviour of 1-naphthol allows the development of an FIA system with an amperometric detector in which 1-naphthol determination, and thus measurement of carbaryl concentration, can be performed. Linear response over the range 1.0×10–7 to 1.0×10–5 mol L–1, with a sampling rate of 80 samples h–1, was recorded. The detection limit was 1.0×10–8 mol L–1. Another FIA manifold was constructed but this used a colorimetric detector. The methodology was based on the coupling of 1-naphthol with phenylhydrazine hydrochloride to produce a red complex which has maximum absorbance at 495 nm. The response was linear from 1.0×10–5 to 1.5×10–3 mol L–1 with a detection limit of 1.0×10–6 mol L–1. Sample-throughput was about 60 samples h–1. Validation of the results provided by the two FIA methodologies was performed by comparing them with results from a standard HPLC–UV technique. The relative deviation was <5%. Recovery trials were also carried out and the values obtained ranged from 97.0 to 102.0% for both methods. The repeatability (RSD, %) of 12 consecutive injections of one sample was 0.8% and 1.6% for the amperometric and colorimetric systems, respectively.

Electroanalytical study of the pesticide asulam

The electrochemical behaviour of the herbicide Asulam was studied by cyclic and square wave voltammetry. Asulam may be irreversibly oxidised at a glassy carbon electrode. Maximum currents were obtained at pH=1.9 in aqueous electrolyte solution. Based on the electrochemical behaviour of Asulam, two analytical methodologies were developed for its determination in water samples, using square wave voltammetry (SWV) and flow injection analysis (FIA) coupled with an amperometric detector. Limits of detection of 7.1x10-6 mol L-1 and 1.2x10-8 mol L-1 for SWV and FIA respectively, were achieved. Repeatability was calculated by assessing the relative standard deviation (%) for 10 consecutive determinations of one sample. The found values were 2.1% for SWV and 5.0% for FIA. Validation of the results provided by SWV and FIA methodologies was performed by comparison with results from an HPLC-DAD technique. Good relative deviations were found (<5%). Recovery trials were performed to assess the accuracy of the results and the obtained values were between 84% and 107% for both methods.