Explosion birth and extinction: Double big bang bifurcations and Allee effect in Tsoularis-Wallace's growth models

This work concerns dynamics and bifurcations properties of a new class of continuous-defined one-dimensional maps: Tsoularis-Wallace's functions. This family of functions naturally incorporates a major focus of ecological research: the Allee effect. We provide a necessary condition for the occurrence of this phenomenon of extinction. To establish this result we introduce the notions of Allee's functions, Allee's effect region and Allee's bifurcation curve. Another central point of our investigation is the study of bifurcation structures for this class of functions, in a three-dimensional parameter space. We verified that under some sufficient conditions, Tsoularis-Wallace's functions have particular bifurcation structures: the big bang and the double big bang bifurcations of the so-called "box-within-a-box" type. The double big bang bifurcations are related to the existence of flip codimension-2 points. Moreover, it is verified that these bifurcation cascades converge to different big bang bifurcation curves, where for the corresponding parameter values are associated distinct kinds of boxes. This work contributes to clarify the big bang bifurcation analysis for continuous maps and understand their relationship with explosion birth and extinction phenomena.

Bioatividade de Líquidos Iónicos derivados do Ácido Valpróico em bactérias Gram-negativa

Os Líquidos Iónicos (LIs) são sais orgânicos constituídos exclusivamente por iões e possuem pontos de fusão inferiores a 100ºC. As suas propriedades únicas e o facto de ser possível ajustar as suas propriedades físicas, químicas e biológicas, de acordo com o objetivo pretendido, tornam esta classe de compostos, um grande objeto de estudo de inúmeros investigadores. Desde os inícios da sua aplicação até à atualidade, a investigação nesta área expandiu o seu raio de ação, estando já descrito o seu potencial como agentes antimicrobianos e, mais recentemente, como compostos farmacêuticos ativos. Atualmente muitas das suas aplicações são baseadas nas suas propriedades biológicas. Esta Tese teve como objetivo avaliar a influência que os LIs podem exercer a nível do crescimento bacteriano e estudar alternativas de combater a resistência bacteriana. Todos os LIs utilizados neste trabalho tinham como anião o ácido valpróico, sendo utilizados catiões orgânicos de amónio e de imidazólio. Foram utilizadas 4 bactérias e avaliou-se a atividade biológica e a respetiva taxa de crescimento. O estudo da sua atividade biológica foi feito através da determinação da Concentração Mínima Inibitória (CMI) e a análise das suas curvas de crescimentos na presença e ausência de composto. Com este trabalho foi possível verificar que dentro dos compostos em estudo, LIs derivados do valproato, o Valproato com o cetilperidínio [valp] [cetylpir] foi o que influenciou o crescimento de todas as bactérias estudadas. Este estudo demonstrou o potencial antibacteriano de alguns compostos, podendo desta forma vir a ser utilizados para fins farmacêuticos

Modulação do estado redox em bactérias por quinoxalinas

As quinoxalinas são compostos heterocíclicos que têm, entre outras, capacidades antimicrobianas, inclusivamente contra bactérias resistentes aos antimicrobianos convencionais. Os mecanismos pelos quais estes compostos exercem a sua atividade ainda não está completamente esclarecido. O objetivo do presente estudo é avaliar o efeito redox em sinergismo/antagonismo com as quinoxalinas em modelos de bactérias com e sem resistências a antimicrobianos. No que se refere aos compostos foram utilizados a quinoxalina 1,4-dióxido (QNX), 2-metil-3-benzilquinoxalina-1,4-dióxido (2M3BQNX), 2-metilquinoxalina-1,4-dióxido (2MQNX) e a 2-amino-3-cianoquinoxalina-1,4-dióxido (2A3CQNX). Quanto aos modelos procariotas, foram utilizados a Salmonella enterica, Klebsiella pneumoniae, Enterococcus faecalis, Staphylococcus saprophyticus, Enterobacter aerogenes, Enterobacter cloacae, Staphylococcus aureus ATCC 25923, Methicillin-resistant Staphylococcus aureus ATCC 43300, Escherichia coli TEM 201 e Escherichia coli TEM 180. Nos compostos químicos em que se verificou a Concentração Mínima Inibitória (CMI), realizou-se o estudo do comportamento do crescimento bacteriano. Relativamente ao estado redox, foi avaliado para cada estirpe sensível, através do rácio GSH/GSSG, nas doses inibitórias e não inibitórias de cada composto. Os resultados apresentam que todos os compostos testados, à exceção do 2M3BQNX, têm atividade antimicrobiana na maioria das estirpes, excetuando a E. faecalis e a S. saprophyticus. Os rácios GSH/GSSG apontam para o efeito oxidante em K. pneumoniae e S. enterica e antioxidante na E. aerogenes. A conclusão do estudo sugere que os compostos apresentam elevada capacidade antibacteriana e influência no equilíbrio redox das bactérias, podendo contribuir para o esclarecimento do mecanismo de ação dos derivados das quinoxalinas 1-4 dióxido, nas bactérias.

Influência do tipo de adesivo em juntas híbridas soldadas-adesivas

A necessidade de utilizar métodos de ligação entre componentes de forma mais rápida, eficaz e com melhores resultados, tem causado a crescente utilização das juntas adesivas, em detrimento dos métodos tradicionais de ligação tais como a soldadura, brasagem, ligações aparafusadas e rebitadas. A utilização das juntas adesivas tem vindo a aumentar em diversas aplicações industriais por estas apresentarem vantagens das quais se destacam a redução de peso, redução de concentrações de tensões e facilidade de fabrico. No entanto, também apresentam desvantagens, como a necessidade de preparação das juntas e o descentramento da carga aplicada que provoca efeitos de flexão, os quais dão origem a tensões normais na direcção da espessura do adesivo (tensões de arrancamento), afectando assim a resistência da junta. A combinação da ligação adesiva com a soldadura por pontos permite algumas vantagens em comparação com as juntas adesivas tradicionais como a maior resistência, aumento da rigidez, melhor resistência ao corte e arrancamento e também à fadiga. Neste trabalho é apresentado um estudo experimental e numérico de juntas de sobreposição simples adesivas e híbridas (adesivas-soldadas). Os adesivos utilizados são o Araldite AV138®, apresentado como sendo frágil, e os adesivos Araldite 2015® e Sikaforce® 7752, intitulados como adesivos dúcteis. Foram considerados substratos de aço (C45E) em juntas com diferentes comprimentos de sobreposição ( ), que foram sujeitas a esforços de tracção. Foi realizada uma análise dos valores experimentais e efectuada uma comparação destes valores com os resultados obtidos por Elementos Finitos (EF) no software ABAQUS®, que incluiu uma análise de tensões na camada de adesivo e previsão do comportamento das juntas por Modelos de Dano Coesivo (MDC). A análise por MDC permitiu obter os modos de rotura, as curvas força-deslocamento e a resistência das juntas com bastante precisão, com excepção das juntas coladas com o adesivo Sikaforce® 7752. Estes resultados permitiram validar a técnica de modelação proposta para as juntas coladas e híbridas, o que representa uma base para posterior aplicação desta técnica em projecto, com as vantagens decorrentes da redução do tempo de projecto e maior facilidade de optimização.

Stress Ratio Effects on the fatigue Properties of Biaxially Loaded Tubular FRP-Specimens – Experimental Study

In this work tubular fiber reinforced specimens are tested for fatigue life. The specimens are biaxially loaded with tension and shear stresses, with a load angle β of 30° and 60° and a load ratio of R=0,1. There are many factors that affect fatigue life of a fiber reinforced material and the main goal of this work is to study the effects of load ratio R by obtaining S-N curves and compare them to the previous works (1). All the other parameters, such as specimen production, fatigue loading frequency and temperature, will be the same as for the previous tests. For every specimen, stiffness, temperature of the specimen during testing, crack counting and final fracture mode are obtained. Prior to testing, a study if the literature regarding the load ratio effects on composites fatigue life and with that review estimate the initial stresses to be applied in testing. In previous works (1) similar specimens have only been tested for a load ratio of R=-1 and therefore the behaviour of this tubular specimens for a different load ratio is unknown. All the data acquired will be analysed and compared to the previous works, emphasizing the differences found and discussing the possible explanations for those differences. The crack counting software, developed at the institute, has shown useful before, however different adjustments to the software parameters lead to different cracks numbers for the same picture, and therefore a better methodology will be discussed to improve the crack counting results. After the specimen’s failure, all the data will be collected and stored and fibre volume content for every specimen is also determinate. The number of tests required to make the S-N curves are obtained according to the existent standards. Additionally are also identified some improvements to the testing machine setup and to the procedures for future testing.

CALIBRATION AND USE OF AN IN-HOUSE ANTI-MEASLES IgG STANDARD SERUM

For the purpose of research a large quantity of anti-measles IgG working reference serum was needed. A pool of sera from five teenagers was prepared and named Alexandre Herculano (AH). In order to calibrate the AH serum, 18 EIA assays were performed testing in parallel AH and the 2nd International Standard 1990, Anti-Measles Antibody, 66/202 (IS) in a range of dilutions (from 1/50 to 1/25600). A method which compared parallel lines resulting from the graphic representation of the results of laboratory tests was used to estimate the power of AH relative to IS. A computer programme written by one of the authors was used to analyze the data and make potency estimates. Another method of analysis was used, comparing logistic curves relating serum concentrations with optical density by EIA. For that purpose an existing computer programme (WRANL) was used. The potency of AH relative to IS, by either method, was estimated to be 2.4. As IS has 5000 milli international units (mIU) of anti-measles IgG per millilitre (ml), we concluded that AH has 12000 mIU/ml.

Desenvolvimento de um método potenciométrico para deteção de salmonella typhimurium

A Salmonella é um microrganismo responsável por grande parte das doenças alimentares, podendo por em causa a saúde pública da área contaminada. Uma deteção rápida, eficiente e altamente sensível e extremamente importante, sendo um campo em franco desenvolvimento e alvo de variados e múltiplos estudos na comunidade cientifica atual. Foi desenvolvido um método potenciométrico para a deteção de Salmonellas, com elétrodos seletivos de iões, construídos em laboratório com pontas de micropipetas, fios de prata e sensores com composição otimizada. O elétrodo indicador escolhido foi um ESI seletivo a cadmio, para redução da probabilidade de interferências no método, devido a pouca abundancia do cadmio em amostras alimentares. Elétrodos seletivos a sódio, elétrodos de Ag/AgCl de simples e de dupla juncão foram também construídos e caracterizados para serem aplicados como elétrodos de referência. Adicionalmente otimizaram-se as condições operacionais para a analise potenciométrica, nomeadamente o elétrodo de referencia utilizado, condicionamento dos elétrodos, efeito do pH e volume da solução amostra. A capacidade de realizar leituras em volumes muito pequenos com limites de deteção na ordem dos micromolares por parte dos ESI de membrana polimérica, foi integrada num ensaio com um formato nao competitivo ELISA tipo sanduiche, utilizando um anticorpo primário ligado a nanopartículas de Fe@Au, permitindo a separação dos complexos anticorpo-antigénio formados dos restantes componentes em cada etapa do ensaio, pela simples aplicação de um campo magnético. O anticorpo secundário foi marcado com nanocristais de CdS, que são bastante estáveis e é fácil a transformação em Cd2+ livre, permitindo a leitura potenciométrica. Foram testadas várias concentrações de peroxido de hidrogénio e o efeito da luz para otimizar a dissolução de CdS. O método desenvolvido permitiu traçar curvas de calibração com soluções de Salmonellas incubadas em PBS (pH 4,4) em que o limite de deteção foi de 1100 CFU/mL e de 20 CFU/mL, utilizando volumes de amostra de 10 ƒÊL e 100 ƒÊL, respetivamente para o intervalo de linearidade de 10 a 108 CFU/mL. O método foi aplicado a uma amostra de leite bovino. A taxa de recuperação media obtida foi de 93,7% } 2,8 (media } desvio padrão), tendo em conta dois ensaios de recuperação efetuados (com duas replicas cada), utilizando um volume de amostra de 100 ƒÊL e concentrações de 100 e 1000 CFU/mL de Salmonella incubada.

Desigualdades socioeconómicas na doença cardiovascular em Portugal : estudo baseado no 4º Inquérito Nacional de Saúde

RESUMO - Em Portugal, as doenças cardiovasculares (DCV), incluindo o acidente vascular cerebral (AVC) e a doença cardíaca isquémica (DCI), são das principais causas de morbi-mortalidade e invalidez. Sabe-se que o nível socioeconómico (NSE) influencia o estado de saúde, todavia são escassas as evidências sobre as desigualdades socioeconómicas na DCV em Portugal. O objectivo deste estudo foi analisar a distribuição da DCV de acordo com o NSE na população portuguesa. Foi realizado um estudo transversal exploratório-descritivo usando a base de dados do 4º Inquérito Nacional de Saúde, 2005/06. As desigualdades socioeconómicas nas DCV, AVC e DCI, factores de risco [sedentarismo, hipertensão arterial (HTA), diabetes mellitus (DM), tabagismo, obesidade e sofrimento psicológico (Mental Health Inventory ≤ 52)] e número de consultas médicas, foram analisadas através dos odds ratio por NSE (rendimento familiar equivalente, escala modificada da OCDE) com intervalo de confiança de 95% e dos índices e curvas de concentração. Dos 21 807 indivíduos, 53,34% são do sexo feminino, a idade média é de 54±11 e entre 35 e 74 anos. A DCV, a DCI, o AVC, a HTA, a DM e a obesidade estão associados com NSE mais baixos, o tabagismo está associado aos NSE mais elevados, enquanto o sedentarismo, o número de consultas médicas e o sofrimento psicológico não apresentam associação significativa com o NSE. Os resultados revelam a associação entre os estilos de vida, morbilidade e NSE e demonstram que são necessárias políticas de saúde mais abrangentes, de acordo com as características individuais, culturais e socioeconómicas e dirigidas à promoção da saúde e prevenção da doença. -------------------------------------------- ABSTRACT - Cardiovascular diseases (CVD), including stroke and ischemic heart disease (IHD), are the leading causes of morbidity, mortality and disability in Portugal. It is known that socioeconomic status (SES) influences health status; however there is little evidence about socioeconomic inequalities in CVD in Portugal. The aim of this study was to analyze the distribution of CVD according to SES in the Portuguese population. We conducted a cross-sectional descriptive exploratory study using the database of the 4th National Survey of Health, 2005/06. Socioeconomic inequalities in CVD, stroke, IHD, risk factors [physical inactivity, arterial hypertension (AHT), diabetes mellitus (DM), smoking, obesity and psychological distress (Mental Health Inventory ≤ 52)], as well as the number of medical visits, were analyzed by SES (family income using the OECD modified equivalent scale) using odds ratio (confidence interval = 95%), and concentration curves and indices. Of the 21 807 individuals, 53.34% are female, aged between 35 and 74 with mean 54 ± 11 years. CVD, IHD, stroke, AHT, MD and obesity are associated with lower SES, smoking is associated with higher SES, while physical inactivity, number of medical visits and psychological distress showed no significant association with SES. Results suggest an association between lifestyle, morbidity and SES. They also demonstrate the need for comprehensive health strategies, involving health promotion and disease prevention, that incorporate individual, cultural and socioeconomic characteristics.

Gold nanoparticle-DNA conjugates for oligonucleotide vectorization towards gene silencing

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Genética Molecular e Biomedicina

State Space Analysis of Forest Fires

This paper studies forest fires from the perspective of dynamical systems. Burnt area, precipitation and atmospheric temperatures are interpreted as state variables of a complex system and the correlations between them are investigated by means of different mathematical tools. First, we use mutual information to reveal potential relationships in the data. Second, we adopt the state space portrait to characterize the system’s behavior. Third, we compare the annual state space curves and we apply clustering and visualization tools to unveil long-range patterns. We use forest fire data for Portugal, covering the years 1980–2003. The territory is divided into two regions (North and South), characterized by different climates and vegetation. The adopted methodology represents a new viewpoint in the context of forest fires, shedding light on a complex phenomenon that needs to be better understood in order to mitigate its devastating consequences, at both economical and environmental levels.

Operação de Ross - Como Minimizar os Efeitos da Curva de Aprendizagem

The introduction of new procedures in surgery usually implies the costs of the so called learning curve. However patients should not suffer the negative effects of surgeon's learning curves. We report our results with the first 15 Ross procedures, a single surgeon and institution experience, and how it was possible to build a safe learning curve without major consequences for the patients. We emphasize the need for a continuous program of surgical performance assessment throughout the learning curve period, as was demonstrated in our series.

Estudo e Projeto de uma variante urbana no Concelho de Cinfães

A criação de infraestruturas passa pela construção de estradas que ligam pontos estratégicos, permitindo acesso a bens e serviços, de forma cómoda e segura. No desenvolvimento deste trabalho é abordado o estudo e projeto de uma variante urbana no concelho de Cinfães, nas especificidades de traçado, pavimentos e sinalização. Inicia-se por uma apresentação sobre o trabalho, os objetivos, estrutura e metodologia utilizada na sua elaboração. São apresentados os softwares utilizados, como editores de imagem (Google Earth, Microsoft ICE e Caesium) que permitem obter e trabalhar imagens panorâmicas, o Civil 3D que possibilita a realização ágil de um projeto de vias, e o Alize-LCPC que determina as caraterísticas de dimensionamento de um pavimento flexível. São apresentados os estudos necessários para a construção da variante em questão passando pela localização da via, o trabalho sobre o levantamento topográfico fornecido pela Câmara Municipal, condicionantes de traçado e serviços afetados. Posteriormente, são abordados alguns conceitos teóricos como geometria do traçado, velocidade, tráfego e visibilidade. Descrevem-se as caraterísticas geométricas de infraestruturas rodoviárias a conhecer anteriormente à realização de um projeto de execução de uma via, como o traçado em planta (alinhamentos retos, curvas, raios, sobreelevação, sobrelargura), perfil longitudinal (trainéis, inclinações, concordâncias verticais) e perfil transversal (faixa de rodagem, bermas, valetas e taludes). É realizada ainda uma apresentação sobre os elementos integrantes de uma plataforma rodoviária e passeio, os seus critérios de dimensionamento, como caraterização do tráfego, temperaturas de serviço e deformações, assim como os elementos teóricos para o estudo de drenagem (período de retorno, precipitação e tipos de dispositivos). São ainda apresentadas as caraterísticas gerais de um projeto de sinalização e segurança, enunciando as marcas rodoviárias e a sinalização vertical. Termina-se apresentando as soluções encontradas e os meios utilizados, para a elaboração do projeto de uma via nova, alargamento de via existente e requalificação de pavimento de um troço de ligação à EN222, expondo ainda as conclusões obtidas na realização do projeto com propostas para desenvolvimento futuros.

Effects of Soil Compaction and Organic Carbon Content on Preferential Flow in Loamy Field Soils

Abstract: Preferential flow and transport through macropores affect plant water use efficiency and enhance leaching of agrochemicals and the transport of colloids, thereby increasing the risk for contamination of groundwater resources. The effects of soil compaction, expressed in terms of bulk density (BD), and organic carbon (OC) content on preferential flow and transport were investigated using 150 undisturbed soil cores sampled from 15 × 15–m grids on two field sites. Both fields had loamy textures, but one site had significantly higher OC content. Leaching experiments were conducted in each core by applying a constant irrigation rate of 10 mm h−1 with a pulse application of tritium tracer. Five percent tritium mass arrival times and apparent dispersivities were derived from each of the tracer breakthrough curves and correlated with texture, OC content, and BD to assess the spatial distribution of preferential flow and transport across the investigated fields. Soils from both fields showed strong positive correlations between BD and preferential flow. Interestingly, the relationships between BD and tracer transport characteristics were markedly different for the two fields, although the relationship between BD and macroporosity was nearly identical. The difference was likely caused by the higher contents of fines and OC at one of the fields leading to stronger aggregation, smaller matrix permeability, and a more pronounced pipe-like pore system with well-aligned macropores.

QuEChERS: a sample preparation for extraction of carbaryl from rat feces

Carbamate compounds are an important group of cholinesterase inhibitors. There is a need for creating awareness regarding the risks of the inadequate carbamate use in the residential areas due to potential adverse human effects. Carbaryl is a commonly used pesticide worldwide. A simple, fast, and high throughput method was developed employing liquid chromatography with fluorescence detector to determine carbaryl residues in rat feces. The extraction was performed by using a rapid, easy, cheap, effective, reliable, and safe (QuEChERS) method, using acetonitrile as the extracting solvent. The parameters for the performance of the extraction method were optimized, such as ratio of mass of sample per volume of extraction solvent, QuEChERS content, and cleanup columns. Linear response was obtained for all calibration curves (solven and matrix-matched) over the established concentration range (5 500 mg/L) with a correlation coefficients higher than 0.999. The achieved recovery was 97.9% with relative standard deviation values of 1.1% (n D 4) at 167 mg/kg fortified concentration level and the limits of detection and quantification were 27.7 and 92.3 mg/kg respectively.

Prognostic Value of a New Cardiopulmonary Exercise Testing Parameter in Chronic Heart Failure: Oxygen Uptake Efficiency at Peak Exercise - Comparison with Oxygen Uptake Efficiency Slope

INTRODUCTION: A growing body of evidence shows the prognostic value of oxygen uptake efficiency slope (OUES), a cardiopulmonary exercise test (CPET) parameter derived from the logarithmic relationship between O(2) consumption (VO(2)) and minute ventilation (VE) in patients with chronic heart failure (CHF). OBJECTIVE: To evaluate the prognostic value of a new CPET parameter - peak oxygen uptake efficiency (POUE) - and to compare it with OUES in patients with CHF. METHODS: We prospectively studied 206 consecutive patients with stable CHF due to dilated cardiomyopathy - 153 male, aged 53.3±13.0 years, 35.4% of ischemic etiology, left ventricular ejection fraction 27.7±8.0%, 81.1% in sinus rhythm, 97.1% receiving ACE-Is or ARBs, 78.2% beta-blockers and 60.2% spironolactone - who performed a first maximal symptom-limited treadmill CPET, using the modified Bruce protocol. In 33% of patients an cardioverter-defibrillator (ICD) or cardiac resynchronization therapy device (CRT-D) was implanted during follow-up. Peak VO(2), percentage of predicted peak VO(2), VE/VCO(2) slope, OUES and POUE were analyzed. OUES was calculated using the formula VO(2) (l/min) = OUES (log(10)VE) + b. POUE was calculated as pVO(2) (l/min) / log(10)peakVE (l/min). Correlation coefficients between the studied parameters were obtained. The prognosis of each variable adjusted for age was evaluated through Cox proportional hazard models and R2 percent (R2%) and V index (V6) were used as measures of the predictive accuracy of events of each of these variables. Receiver operating characteristic (ROC) curves from logistic regression models were used to determine the cut-offs for OUES and POUE. RESULTS: pVO(2): 20.5±5.9; percentage of predicted peak VO(2): 68.6±18.2; VE/VCO(2) slope: 30.6±8.3; OUES: 1.85±0.61; POUE: 0.88±0.27. During a mean follow-up of 33.1±14.8 months, 45 (21.8%) patients died, 10 (4.9%) underwent urgent heart transplantation and in three patients (1.5%) a left ventricular assist device was implanted. All variables proved to be independent predictors of this combined event; however, VE/VCO2 slope was most strongly associated with events (HR 11.14). In this population, POUE was associated with a higher risk of events than OUES (HR 9.61 vs. 7.01), and was also a better predictor of events (R2: 28.91 vs. 22.37). CONCLUSION: POUE was more strongly associated with death, urgent heart transplantation and implantation of a left ventricular assist device and proved to be a better predictor of events than OUES. These results suggest that this new parameter can increase the prognostic value of CPET in patients with CHF.