Novel biosensing device for point-of-care applications with plastic antibodies grown on Au-Screen Printed Electrodes

A gold screen printed electrode (Au-SPE) was modified by merging Molecular Imprinting and Self-Assembly Monolayer techniques for fast screening cardiac biomarkers in point-of-care (POC). For this purpose, Myoglobin (Myo) was selected as target analyte and its plastic antibody imprinted over a glutaraldehyde (Glu)/cysteamine (Cys) layer on the gold-surface. The imprinting effect was produced by growing a reticulated polymer of acrylamide (AAM) and N,N′-methylenebisacrylamide (NNMBA) around the Myo template, covalently attached to the biosensing surface. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and cyclic voltammetry (CV) studies were carried out in all chemical modification steps to confirm the surface changes in the Au-SPE. The analytical features of the resulting biosensor were studied by different electrochemical techniques, including EIS, square wave voltammetry (SWV) and potentiometry. The limits of detection ranged from 0.13 to 8 μg/mL. Only potentiometry assays showed limits of detection including the cut-off Myo levels. Quantitative information was also produced for Myo concentrations ≥0.2 μg/mL. The linear response of the biosensing device showed an anionic slope of ~70 mV per decade molar concentration up to 0.3 μg/mL. The interference of coexisting species was tested and good selectivity was observed. The biosensor was successfully applied to biological fluids.

Smart Plastic Antibody Material (SPAM) tailored on disposable screen printed electrodes for protein recognition: application to Myoglobin detection

This work introduces two major changes to the conventional protocol for designing plastic antibodies: (i) the imprinted sites were created with charged monomers while the surrounding environment was tailored using neutral material; and (ii) the protein was removed from its imprinted site by means of a protease, aiming at preserving the polymeric network of the plastic antibody. To our knowledge, these approaches were never presented before and the resulting material was named here as smart plastic antibody material (SPAM). As proof of concept, SPAM was tailored on top of disposable gold-screen printed electrodes (Au-SPE), following a bottom-up approach, for targeting myoglobin (Myo) in a point-of-care context. The existence of imprinted sites was checked by comparing a SPAM modified surface to a negative control, consisting of similar material where the template was omitted from the procedure and called non-imprinted materials (NIMs). All stages of the creation of the SPAM and NIM on the Au layer were followed by both electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and cyclic voltammetry (CV). AFM imaging was also performed to characterize the topography of the surface. There are two major reasons supporting the fact that plastic antibodies were effectively designed by the above approach: (i) they were visualized for the first time by AFM, being present only in the SPAM network; and (ii) only the SPAM material was able to rebind to the target protein and produce a linear electrical response against EIS and square wave voltammetry (SWV) assays, with NIMs showing a similar-to-random behavior. The SPAM/Au-SPE devices displayed linear responses to Myo in EIS and SWV assays down to 3.5 μg/mL and 0.58 μg/mL, respectively, with detection limits of 1.5 and 0.28 μg/mL. SPAM materials also showed negligible interference from troponin T (TnT), bovine serum albumin (BSA) and urea under SWV assays, showing promising results for point-of-care applications when applied to spiked biological fluids.

Surface Imprinting Approach on Screen Printed Electrodes Coated with Carboxylated PVC for Myoglobin detection with Electrochemical Transduction

A novel surface molecularly-imprinted (MI) material to detect myoglobin (Myo) using gold screen printed electrodes (SPE) was developed. The sensitive detection was carry out by introducing a carboxylic polyvinyl chloride (PVC-COOH) layer on gold SPE surface. Myo was attached to the surface of gold SPE/PVC-COOH and the vacant spaces around it were filled by polymerizing acrylamide and N,N-methylenebisacrylamide (cross-linker). This polymerization was initiated by ammonium persulphate. After removing the template, the obtained material was able to rebind Myo and discriminate it among other interfering species. Various characterization techniques including electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and cyclic voltammetry (CV) confirmed the surface modification. This sensor seemed a promising tool for screening Myo in point-of-care.

Determinação da actividade antioxidante e composição fenólica de vinhos portugueses e correlação com parâmetros de cor

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Tecnologia e Segurança Alimentar – Qualidade Alimentar

Mecanismos de degradação de compostos de relevância biológica por radicais oxidantes

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Química, especialidade Química Orgânica

Avaliação da actividade antioxidante em diferentes tipos de bebidas: vinho e cerve

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Tecnologia Alimentar/Qual

Adverse Effect of Alcohol Drinking: The Role of Oxidative Stress

Atualmente, o álcool tem um papel importante na saúde pública e surge como um dos principais problemas sociais no mundo, dado que é a droga mais viciante aceite em encontros sociais. Provavelmente, por essa razão, os riscos do consumo abusivo do álcool são subestimados pelos jovens, mulheres grávidas e idosos. O álcool, quando ingerido em altas proporções, pode afetar todos os órgãos e desencadear inúmeras doenças, tais como a doença cardíaca coronariana, doença neurodegenerativa, as doenças crónicas e câncer. O álcool afeta ainda o estado psicológico, induzindo a violência, o estado antissocial e situações de risco de comportamentos. Por estas razões, o álcool tornou-se um foco principal da investigação, avaliando os seus efeitos sobre o corpo humano. Nesta pesquisa, foram suscitadas amostras de sangue de um grupo de pacientes em tratamento psicológico e/ou farmacêutico que serão analisadas com quatro métodos: Teste de Radicais Livres do Oxigénio (FORT), Defesa contra Radicais Livres do Oxigénio (FORD), cromatografia gasosa (GC) e cromatografia líquida de alta pressão (HPLC). Ambos os métodos FORT e FORD avaliam o stress oxidativo pela quantificação de radicais livres e a capacidade de antioxidantes em eliminar esses radicais livres, respetivamente. O stress oxidativo é o efeito do excesso de consumo de álcool, que é reduzido pela capacidade de ação dos antioxidantes. A boa reprodutibilidade, precisão e exatidão de ambos os métodos indicam que estes podem ser aplicados em rápidos diagnósticos. Para o método FORT e considerando o início do tratamento, os pacientes alcoólicos apresentaram uma média de 3,59±1.01mmol/LH2O2 e o grupo de controlo uma média de 1,42±0.53mmol/LH2O2, o que mostra uma diferença significativa entre os dois grupos (P=0,0006). Para o método FORD, pacientes alcoólicos apresentam uma média de 1,07±0.53mmol/LH2O2 e o grupo de controlo, uma média de 2,81±0.46mmol/LH2O2, mostrando também uma média significativa (P=0,0075). Após 15 dias de tratamento observou-se que há uma diferença entre os dois grupos de pacientes alcoólicos, mas não há nenhum melhoramento em relação ao grupo de pacientes em tratamento. No método FORT os grupos mostram uma diferença significativa (P=0,0073), tendo os pacientes sem tratamento farmacêutico melhores resultados (2.37±0.44mmol/LH2O2) do que os pacientes com tratamento (3.72±1,04mmol/LH2O2). O oposto ocorre no método FORD, os pacientes em tratamento farmacêutico presentam melhores resultados (1.16±0.65mmol/LH2O2) do que o outro grupo (0.75±0.22mmol/LH2O2), não sendo, no entanto, uma diferença significativa entre os dois grupos (P=0.16). Os resultados obtidos para a concentração de MDA pelo método de HPLC mostraram que o grupo de controlo tem valores mais baixos do que os pacientes alcoólicos, embora a diferença não seja muito significativa (P = 0,084), mas é ainda elevada. Além disso, os dois grupos de pacientes não apresentaram uma diferença significativa entre os seus resultados no início (P=0,77) e no fim (P=0,79) do tratamento. De acrescentar ainda que, os resultados da concentração de álcool no sangue determinados pelo método de CG mostraram que só alguns pacientes sem tratamento consumiram álcool durante o período de tratamento, o que influencia negativamente a conclusão sobre o efeito do tratamento. Contudo, outros fatores externos podem ainda influenciar os resultados finais, tais como o estado nutricional e estado psicológico dos pacientes, se o paciente continua a beber durante o tempo de tratamento ou até mesmo se o paciente é exposto a outros tipos de substâncias nocivas. Existe ainda a possibilidade de o tempo de aplicação do tratamento não ser suficiente para apresentar um efeito positivo em relação ao stress oxidativo e este é um outro fator que contribui para a impossibilidade de confirmar sobre o efeito, quer seja positivo ou negativo, do tratamento antioxidante.

Monomeric and oligomeric flavan-3-ols and antioxidant activity of leaves from different Laurus sp.

The phenolic profile and antioxidant activity of three endemic Laurus sp. from Portugal were analysed. Dried leaves of L. nobilis L., L. azorica (Seub.) Franco, and L. novocanariensis Rivas Mart., Lousã, Fern. Prieto, E. Días, J. C. Costa & C. Aguiar, collected in the mainland and in the Azores and Madeira archipelagos, respectively, were used to prepare different extracts (aqueous, ethanolic and hydroalcoholic). They were studied regarding their DPPH˙ scavenging activity, total phenolic and flavonoid contents, and the main phenolic compounds were identified by HPLC-DAD-ESI-MS/MS. Total flavonoid contents were 30.1, 46.3, and 36.7 mg of epicatechin equivalents per g of sample (dry weight) for L. nobilis, L. azorica and L. novocanariensis, respectively. Epicatechin was the major compound, representing ∼12.1% of total flavan-3-ols in L. nobilis, ∼25.6% in L. azorica, and ∼19.9% in L. novocanariensis. Although all samples presented a similar phenolic profile, significant differences were observed in their total contents and antioxidant activity.

Characterization and Biological Activities of Ocellatin Peptides from the Skin Secretion of the Frog Leptodactylus pustulatus

Eight new peptides were isolated from the skin secretion of the frog Leptodactylus pustulatus and their amino acid sequences determined by de novo sequencing and by cDNA cloning. Structural similarities between them and other antimicrobial peptides from the skin secretion of Leptodactylus genus frogs were found. Ocellatins-PT1 to -PT5 (25 amino acid residues) are amidated at the C-terminus, while ocellatins-PT6 to -PT8 (32 amino acid residues) have free carboxylates. Antimicrobial activity, hemolytic tests, and cytotoxicity against a murine fibroblast cell line were investigated. All peptides, except for ocellatin-PT2, have antimicrobial activity against at least one Gram negative strain. Ocellatin-PT8 inhibited the growth of Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, and Salmonella choleraesuis strains with MICs in the 60−240 μM range. No significant effect was observed in human erythrocytes and in a murine fibroblast cell line after exposure to the peptides at MICs. A comparison between sequences obtained by both direct HPLC-MS de novo sequencing and cDNA cloning demonstrates the secretion of mature peptides derived from a pre-pro-peptide structure.

New approach for vitamin E extraction in rainbow trout flesh: Application in fish fed commercial and red seaweed-supplemented diets

A vitamin E extraction method for rainbow trout flesh was optimized, validated, and applied in fish fed commercial and Gracilaria vermiculophylla-supplemented diets. Five extraction methods were compared. Vitamers were analyzed by HPLC/DAD/fluorescence. A solid-liquid extraction with n-hexane, which showed the best performance, was optimized and validated. Among the eight vitamers, only α- and γ-tocopherol were detected in muscle samples. The final method showed good linearity (>0.999), intra- (<3.1%) and inter-day precision (<2.6%), and recoveries (>96%). Detection and quantification limits were 39.9 and 121.0 ng/g of muscle, for α-tocopherol, and 111.4 ng/g and 337.6 ng/g, for γ-tocopherol, respectively. Compared to the control group, the dietary inclusion of 5% G. vermiculophylla resulted in a slight reduction of lipids in muscle and, consequently, of α- and γ-tocopherol. Nevertheless, vitamin E profile in lipids was maintained. In general, the results may be explained by the lower vitamin E level in seaweed-containing diet. Practical Applications: Based on the validation results and the low solvent consumption, the developed method can be used to analyze vitamin E in rainbow trout. The results of this work are also a valuable information source for fish feed industries and aquaculture producers, which can focus on improving seaweed inclusion in feeds as a source of vitamin E in fish muscle and, therefore, take full advantage of all bioactive components with an important role in fish health and flesh quality.

DU GRAIN À LA MUSIQUE : MANIPULATIONS EN TEMPS RÉEL

Dans cet article, nous présenterons une étude comparative de quelques techniques de manipulation du signal comme la Transformée de Fourier à Court Terme, la Synthèse Granulaire Asynchrone et PSOLA, notamment dans le cadre de leur utilisation en temps réel. Nous présenterons succinctement le fonctionnement de ces trois méthodes dans l’environnement Max / MSP avec l’utilisation de la librairie GABOR. La manipulation des paramètres propres à chaque méthode a des conséquences sur les variables musicales, et l’utilisation de ces méthodes implique des corrélations entre les paramètres techniques du traitement du signal et des attributs musicaux spécifiques. Ainsi, nous essayerons d’explorer les espaces des paramètres et de la perception musicales entre le temps, la période et le spectre (les rythmes, les fréquences et les timbres) en comparant les différentes méthodes en vue de leur croisement dans un système de traitement commun.

Produção de biohidrogénio a partir de diferentes fontes de carbono, por fermentação anaeróbia

Dissertação para a obtenção do Grau de Mestre em Energia e Bioenergia

Remediação Ambiental

A agricultura é uma das atividades mais antigas realizadas pelo Homem, sendo de grande importância para a obtenção tanto de bens alimentares como de bens para outros fins. No entanto desde o início constatou-se que as culturas eram afetadas por pragas e doenças que levavam à perda das colheitas. Este motivo deu origem à necessidade de nesses termos surgiu a aplicação de substâncias com o objetivo de proteger as colheitas. Os pesticidas são substâncias naturais ou sintéticas, aplicadas com o objetivo de proteger as plantas eliminando pragas e doenças. Para além da potencial toxicidade destas substâncias, em alguns casos a sua degradação no meio ambiente por microrganismos, hidrólise, radiação solar, etc. dá origem a produtos de degradação tanto ou mais tóxicos que os próprios pesticidas. A utilização deste tipo de substâncias acarreta problemas, visto a sua aplicação ser feita de forma a compensar perdas que ocorrem por meio de degradação, lixiviação, entre outros processos. Este tipo de aplicação leva a que haja contaminação do meio ambiente por parte dos pesticidas, pondo em risco tanto a saúde humana como os restantes seres vivos. A utilização de ciclodextrinas no encapsulamento destes compostos tem como objetivo aumentar a estabilidade do composto e promover a sua libertação de forma controlada. No presente trabalho pretende-se efetuar um estudo comparativo sobre a fotodegradação do herbicida terbutilazina e do fungicida pirimetanil livres e quando encapsulados com 2- hidroxipropil-β- ciclodextrina. De forma a quantificar os pesticidas ao longo do estudo foi utilizado o método analítico de HPLC de fase reversa. Os resultados permitiram constatar que a terbutilazina é fotoquimicamente estável, nas condições aplicadas, visto que ao fim de 75 dias de as soluções de pesticida livre em água desionizada e em água do rio apresentarem ainda 98% do pesticida inicial e as soluções de pesticida encapsulado em água desionizada e em água do rio apresentarem ainda 98% do pesticida inicial. Neste caso particular não foi possível, no intervalo de tempo considerado, avaliar a influência do encapsulamento no processo de fotodegradação da terbutilazina. Dada a baixa fotodegradação observada optou-se pela adição de peróxido de hidrogénio às soluções de controlo e 35 mM de HP-β-CD e acetona às soluções de 0 mM e 17,5 mM de HP-β-CD, para tentar promover a degradação do pesticida. Através dos resultados obtidos constatou-se que particularmente para as soluções onde foi adicionada acetona houve um aumento da velocidade de degradação no entanto esta ainda ocorria de forma lenta e muito semelhante quer para o pesticida livre quer para o encapsulado. Relativamente ao estudo da fotodegradação do pirimetanil verificou-se que ao fim de 4 dias de irradiação as soluções de pesticida livre apresentavam já alguma degradação do pesticida e tendo o período de irradiação uma duração de 53 dias foi possível para este pesticida determinar os parâmetros cinéticos em algumas das soluções. Quanto as soluções de água desionizada e água do rio com pirimetanil livre ambas apresentaram degradação do pesticida verificando-se uma cinética de reação de 1ª ordem com constantes de 0,0018 dias-1 e de 0,0060 dias-1 respetivamente. Para a solução de água desionizada com pirimetanil encapsulado não foi detetada degradação do pesticida, já para a solução com pirimetanil encapsulado em água do rio verificou-se a existência de degradação que correspondeu a uma cinética de degradação de 1ª ordem com uma constante de 0,0013 dias-1. Através dos resultados obtidos pode-se concluir que o encapsulamento do pirimetanil com 2-hidroxipropil-β-ciclodextrina é vantajoso visto diminuir a quantidade de pesticida utilizado e aumentar a eficácia do controlo das pragas.

A cor dos têxteis Andinos: análise da cor em têxteis da cultura milenar de Paracas

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Conservação e Restauro Área de Têxteis

Determination of permethrin and its metabolites in hearts and urines of rats by GC-ECD and GC-MS

Pyrethroids are pesticides very used in agriculture, which tend to replace organophosfate and carbamate insecticides. These pesticides have shown to exhibit cardiotoxicity. The aim of this study was to assess if cardiotoxicity is due to direct or indirect effects (metabolites) of permethrin on hearts. There were studies 8 rats; three of them were sacrificed after 24 of the end of treatment with permethrin and the other four were sacrificed after 14 days of the end of treatment. Afterwards hearts and urines were collected. The amounts of permethrin and its main metabolite (3-PBA) were evaluated on hearts and urines of female rats which were treated with permethrin and sacrificed the day after and 14 days after the treatment. Moreover has been highlighted the difference of amount of permethrin and its metabolite between rats sacrificed immediately at the end of treatment and those sacrificed after 14 days. The study of permethrin was accomplished by liquid-liquid extraction and GC-ECD. The evaluation of 3-PBA was performed by SPE procedure with 2-PBA as internal standard and gas-chromatography GC-MS. The concentration of permethrin in hearts is basically the same in 24h and 14 days. The 3-PBA concentration in urines decreased 50 times from 24h to 14 days. In hearts the 3-PBA level also decrease but only 2.24 times and a high variation of results were achieved in rats after 14 days.