Estudo da cromatina nos sítios de fixação à matriz nuclear no domínio do gene TP53 e das modificações epigenéticas e no modelo de progressão tumoral mamária 21T

Dentre os diversos tipos de câncer agressivos, o câncer de mama é o mais comum em mulheres. Mutações hereditárias e adquiridas, assim como alterações epigenéticas atuam em sinergia na carcinogênese mamária e na progressão tumoral. A proteína P53 é uma supressora de tumor e possui uma atuação fundamental na integridade genômica. Apesar do vasto conhecimento sobre o controle da P53 a nível de proteína, ainda pouco se sabe sobre o controle transcricional do gene TP53. A série 21T, uma série de 4 linhagens celulares originadas da mama da mesma paciente, representando diferentes estágios de progressão tumoral mamária, é um eficiente modelo para investigação das alterações epigenéticas e suas influências na expressão gênica ao longo da progressão do câncer de mama. Nós analisamos a organização do domínio do gene TP53 através da técnica de arranjo de DNA, em diversas linhagens celulares de câncer de mama e linhagens controle, e realizamos uma tentativa de caracterizar estes elementos de DNA nas linhagens controle não-tumorais HB2 e MCF10A e nas tumorais MCF-7, MDA-MB-231, T47D, através dos marcadores epigenéticos de eucromatina, H4Ac, e heterocromatina, H3K9me3. Ainda analisamos a ligação de proteínas à região associada à matriz nuclear (MAR), denominada MAR 2, e a possível ligação da proteína ligante à matriz nuclear (MARBP), PARP-1, através de ensaios de gel shift (EMSA). Detectamos que na linhagem controle epitelial mamária, HB2, o gene TP53 está posicionado num domínio de DNA relativamente pequeno, aproximadamente 50 kb, delimitado por dois sítios de fixação à matriz nuclear. Interessantemente, esta estrutura de domínio se apresentou radicalmente diferente nas linhagens de câncer de mama estudadas, MCF7, T47D, MDA-MB-231 e BT474, nos quais o tamanho do domínio estudado estava aumentado e a transcrição do TP53 diminuída. Os enriquecimentos com os marcadores epigenéticos de cromatina H4Ac e H3K9me3 estão diferentemente distribuídos nas MARs nas linhagens celulares. Surpreendentemente, a MAR 2 apresentou uma ligação altamente específica, o que poderia representar a atuação de fatores transcricionais envolvidos na organização da cromatina. Através de programas de bioinformática, detectamos putativos sítios para interessantes fatores de transcrição, tais como o c/EBP-beta e c-myb, que poderiam atuar em cis regulando a expressão do gene TP53 e outros flanqueadores. Nós propusemos um modelo para a organização da cromatina na região de domínio do gene TP53 com os genes flanqueadores. Através da série 21T, detectamos uma hipometilação global genômica, nas células cancerosas 21NT e 21MT1. Uma importante diminuição da expressão global do marcador H4Ac nas células metastáticas 21MT1, foi detectada em relação às outras linhagens. Os níveis de RNAm das principais enzimas relacionadas as modificações epigenéticas são consistentes com as observadas hipometilação genômica e hipoacetilação. Através de microscopia confocal, verificamos que o marcador H4Ac está localizado, na maior parte na periferia e o marcador H3K9me3, pericêntrico nos núcleos tumorais. Por fim, verificamos que o promotor P1 do gene TP53 apresenta um estado de cromatina aberta, e a expressão do gene TP53 é similar em todas as células da série 21T.

Frequência cardíaca peritraumática após exposição ao trauma como preditor de transtorno de estresse pós-traumático em adultos: revisão sistemática e metanálise.

O transtorno de estresse pós-traumático (TEPT) é um transtorno de ansiedade que pode ser desenvolvido após a ocorrência de um evento traumático, e que costuma vir acompanhado de um significativo comprometimento da qualidade de vida. Indivíduos diagnosticados com o TEPT apresentam níveis de frequência cardíaca mais elevados em situações de exposição a eventos estressores, como sons e imagens que relembram a experiência traumática. No entanto, estudos que avaliaram a frequência cardíaca no momento do trauma como preditor do desenvolvimento de TEPT não apresentam resultados consistentes. Os objetivos deste trabalho foram: verificar se frequência cardíaca (FC) peritraumática de repouso, após exposição ao trauma, é um fator preditor para o desenvolvimento do TEPT e para a gravidade dos sintomas de TEPT em adultos. Foi realizada uma revisão sistemática, seguida de metanálise, utilizando-se as bases eletrônicas PUBMED, LILACS, PILOTS, PsycoINFO e Web of Science. Foram incluídos 17 estudos nesta revisão sistemática. Os resultados de dez estudos foram utilizados para a metanálise das diferenças de médias de FC combinada. Oito estudos foram utilizados para a metanálise das correlações entre a FC e a gravidade dos sintomas de TEPT. Modelos de meta-regressão foram ajustados para identificar variáveis que pudessem explicar a heterogeneidade entre os estudos. A FC peritraumática no grupo de pacientes com TEPT é, em média, 3,98 batimento por mimuto (bpm) (p=0,04) maior em comparação com aqueles sem o transtorno, e o coeficiente de correlação de Pearson combinado foi de 0,14 (p=0,05).Consistente com a hipótese levantada, a frequência cardíaca peritraumática de repouso foi maior em indivíduos que desenvolveram o TEPT. Contudo, mensuração mais próxima do evento traumático e a exclusão de casos dissociativos poderão ampliar a magnitude do efeito encontrado, tornando este biomarcador simples e facilmente obtido um preditor clinicamente útil do desenvolvimento de TEPT.

Respostas agudas de pressão arterial e variabilidade da frequência cardíaca são dependentes do volume total do exercício aeróbio em adultos saudáveis

A hipotensão pós-exercício (HPE) é um fenômeno de relevância clínica, mas dúvidas persistem no tocante ao efeito do modo e da forma de execução (contínua vs. acumulada) do exercício aeróbio para sua manifestação, bem como o papel do controle autonômico cardíaco como mecanismo fisiológico associado à HPE. Assim, a presente tese objetivou: a) investigar a HPE induzida por sessões aeróbias de exercício isocalórico contínuo e acumulado; b) comparar as respostas de pressão arterial sistólica (PAS) e diastólica (PAD) após teste cardiopulmonar de exercício máximo (TCPE) em três modalidades; c) verificar a influência do modo de exercício e do controle autonômico cardíaco em repouso sobre a reativação vagal após TCPE. No primeiro estudo, 10 homens saudáveis (idade: 27,6 3,5 anos) realizaram TCPEs de corrida e ciclismo para medida do consumo de oxigênio de pico (VO2pico) e sessões contínuas (400 kcal) e acumuladas (2 x 200 kcal) de corrida e ciclismo à 75%VO2reserva. A PAS e PAD reduziram similarmente após exercício contínuo e acumulado (4,6 2,3 vs. 5,2 2,3 mmHg, 2,6 2,5 vs. 3,6 2,5 mmHg, respectivamente, P > 0,05). Porém, a corrida provocou maior declínio na PAS do que o ciclismo (P < 0.05). A atividade simpática (componente de baixa frequência, LF) e parassimpática (componente de alta frequência, HF) aumentou (P < 0,001) e diminuiu (P < 0,001) em relação à sessão controle, elevando o balanço simpato-vagal (razão LF:HF) (P < 0,001) que foi inversamente correlacionado ao ΔPAS e ΔPAD (r = -0,41 a -0,70; P < 0.05). No segundo e terceiro estudos, 20 homens saudáveis (idade: 21.2 3.0 anos) realizaram três TCPEs (ciclismo, caminhada e corrida). No segundo estudo, investigou-se a resposta aguda da PA, débito cardíaco (Q), resistência vascular periférica (RVP), sensibilidade do barorreflexo arterial (SBR), variabilidade da frequência cardíaca (VFC) e dispêndio energético durante 60 min após os TCPEs e sessão controle. Comparado ao controle, somente a corrida modalidade envolvendo maior dispêndio energético total (P < 0,001) - foi capaz de reduzir a PAS no pós-exercício (P < 0,001). Mudanças na RVP, SBR, LF, e razão LF:HF foram negativamente correlacionadas às variações na PAS (-0,69 a -0,91; P < 0,001) e PAD (-0,58 a -0,93; P ≤ 0,002). No terceiro estudo, examinou-se a reativação parassimpática após cada TCPE pela raiz quadrada da média do quadrado das diferenças entre intervalos R-R normais adjacentes em janelas de 30 s (rMSSD30s). Apesar da menor FCpico, VO2pico e dispêndio energético no ciclismo vs. caminhada e corrida (P < 0,001), a reativação parassimpática foi significativamente mais rápida após o ciclismo (P < 0,05). Outrossim, o Δ rMSSD30-180s foi positivamente correlacionado ao HF (rs = 0,90 a 0,93; P < 0,001) e negativamente correlacionado ao LF e a razão LF:HF medidos no repouso (rs = -0,73 a -0,79 e -0,86 a -0,90, respectivamente; P < 0,001). Em conclusão, a forma de execução do exercício aeróbio não interfere na magnitude da HPE, mas a HPE é dependente do modo ou o volume total de exercício. Os resultados também indicam que o padrão de recuperação do controle autonômico cardíaco pela análise espectral da VFC pode ter um papel importante na indução da HPE.

Litogeoquímica, geocronologia (U-Pb) e geoquímica isotópica (Sr-Nd) dos granitoides do Domínio Cambuci (Faixa Ribeira) na região limítrofe dos Estados do Rio de Janeiro e Espírito Santo

Os granitoides do Domínio Cambuci, na região limítrofe entre os estados do Rio de Janeiro e Espírito Santo, foram separados em quatro principais grupos: (1) Complexo Serra da Bolívia (CSB) - Ortogranulitos e Ortognaisses Heterogêneos; Ortognaisse Cinza Foliado; e charnockitos da Região de Monte Verde (2) Leucogranitos/leucocharnockitos gnaissificados da Suíte São João do Paraíso (SSJP) (3) Granito Cinza Foliado (4) Leucogranito isotrópico. O CSB é caracterizado pelo magmatismo de caráter calcioalcalino do tipo I, oriundo em ambiente de arco vulcânico (Suíte Monte Verde) e retrabalhamento crustal (ortogranulitos leucocráticos). O Ortogranulito esverdeado fino, é considerado no presente estudo como rocha do embasamento para o Terreno Oriental, cristalizada durante o paleoproterozoico - Riaciano (2184,3 21 Ma) e recristalizada durante o evento metamórfico Brasiliano no neoproterozoico - Edicariano (607,2 1,5 Ma), cuja idade TDM é de 2936 Ma. O Ortogranulito leucocrático médio cristalizou-se no neoproterozoico Edicariano (entre 592 e 609 Ma) e idade TDM ca. 2100 Ma, ao qual apresenta registro de herança no paleoproterozoico. A Suíte Monte Verde caracteriza-se por um magmatismo calcioalcalino e a Suíte Córrego Fortaleza, por um magmatismo calcioalcalino de alto K, ambas com assinatura de arco magmático. Registram dois pulsos magmáticos, em no Neoproterozoico - Edicarano: um em 592 2 Ma, idade do charnoenderbito, com idade TDM 1797 Ma, e outro em 571,2 1,8 Ma (injeção de um charnockitoide). Para todas as rochas do CSB são registradas feições protomiloníticas, miloníticas e localmente ultramiloníticas. Os dados geoquímicos indicam que os granitoides da SSJP são da série calcioalcalina de alto K, gerados no Neoproterozoico (idades que variam desde 610,3 4,7 Ma até, 592,2 1,3 Ma. As idades TDM revelam valores discrepantes para duas amostras: 1918 Ma e 2415 Ma, sugerindo que tenham sido geradas de diferentes fontes. O Granito Cinza Foliado é da Série Shoshonítica, metaluminoso do tipo I e, de ambiência tectônica de granitos intraplaca. Entretanto, poderiam ter sido fomados em ambiente de arco cordilheirano, havendo contaminação de outras fontes crustais. Fato este pode ser confirmado pelas as idades TDM calculadas ≈ 1429 1446 Ma. O Leucogranito isotrópico ocorre em forma de diques de direção NW, possui textura maciça e é inequigranular. Dados geoquímicos revelam que são granitoides metaluminosos do tipo I da série shoshonítica, e, de acordo com a ambiência tectônica, são granitos intraplaca. O Leucogranito Isotrópico representa o magmatismo pós-colisional ao qual ocorreu entre 80 a 90 Ma de anos após o término do evento colisional na região central da Faixa Ribeira. O Leucogranito Issotrópico cristalizou-se no cambriano (512,3 3,3 Ma e 508,6 2,2 Ma) e com idades TDM ca. 1900

Comunidade de mamíferos de médio e grande porte em um mosaico de fitofisionomias na Mata Atlântica no estado do Espírito Santo, Brasil

A Mata Atlântica é considerada como um dos cinco hotspots mais diversos, sendo um conjunto complexo de ecossistemas que abriga uma parcela significativa da diversidade biológica do Brasil. O Estado do Espírito Santo, localizado na região Sudeste, possuía quase 90% de sua superfície coberta por Mata Atlântica, entretanto com o processo de colonização portuguesa, ocupação do território e industrialização, restou apenas 8% da cobertura florestal original. Com toda a informação existente acerca das espécies neotropicais de mamíferos de médio e grande porte ainda há muitas lacunas no nosso conhecimento. Nesse sentido, esta dissertação foi desenvolvida em quatro capítulos com o objetivo de realizar um levantamento de dados de riqueza, composição, abundância, densidade populacional, período de atividade, distribuição e uso do hábitat por espécies de mamíferos de médio e grande porte, da Reserva Natural Vale (RNV), norte do Espírito Santo. Espera-se que as informações aqui geradas possam contribuir com o incremento no conhecimento da ecologia dos mamíferos neotropicais, bem como fornecer informações desse grupo para subsidiar as políticas e ações ambientais que visem à conservação da biodiversidade. Para este estudo foi realizado amostragens mensais no período de abril de 2013 até junho de 2014 na RNV, através de armadilhamento fotográfico (39 armadilhas fotográficas) e também transecções lineares Os registros obtidos nas39 armadilhas fotográficas resultaram em um total de 7.020 dias de monitoramento. Foram observadas 23245 fotos de 26 espécies de mamíferos de médio e grande porte. Uma maior riqueza e frequência de registros ocorreram nas armadilhas estabelecidas na região norte da RNV. A distância do recurso hídrico estava positivamente relacionada com a composição de mamíferos e a quantidade de registros de caça no presente estudo teve um efeito marginalmente negativo na frequência de registros nas regiões oeste e sul, onde apresentaram uma maior incidência de caça. Nossos resultados mostram que essas espécies não estão distribuídas uniformemente dentro da reserva, com a ocupação das mesmas tendo sido afetada por quatro principais covariáveis: (1) distância entre árvores; (2) distância da estrada; (3) distância do recurso hídrico mais próximo e (4) densidade de lianas por hectare. A detectabilidade das espécies que são consideradas cinegéticas foi afetada pelo histórico de registros de caça. A maioria das espécies registradas que tiveram uma probabilidade de ocupação alta são raras ou até mesmo localmente extintas em outras áreas de domínio da Mata Atlântica. Adicionalmente nossos dados confirmam que a RNV abriga uma fauna de mamíferos de médio e grande porte rica, incluindo grandes herbívoros, dispersores de sementes e alguns carnívoros. Embora o estudo tenha sido realizado em apenas uma área, vale lembrar que a RNV, juntamente com a ReBio Sooretama, formam o maior bloco de área protegida dentro do estado do Espírito Santo e também um dos maiores blocos de Mata de Tabuleiro. Assim, para a conservação das espécies que habitam a RNV, é preciso considerar não apenas a reserva isolada, mas todo o bloco Linhares-Sooretama, uma vez que estão conectados permitirão o incremento populacional e as trocas genéticas entre as populações. Somente desse modo será aumentada a probabilidade de sobrevivência e manutenção das espécies em longo prazo, das espécies de mamíferos de médio e grande porte

Frequência cardíaca e exercício: aspectos prognósticos e interações com tônus vagal cardíaco

A frequência cardíaca (FC) no repouso (FC Rep), no exercício máximo (FC Max) e após o exercício (FC Rec) traz importantes informações para a saúde, e parte dessas respostas é modulada pelo tônus vagal cardíaco (TVC), que também oferece proteção cardíaca. Para uma melhor compreensão dos aspectos prognósticos da FC e de suas interações com o TVC, foram realizados três estudos: dois retrospectivos e um ensaio clínico randomizado. O primeiro testou se o TVC, estimado utilizando o índice vagal cardíaco (IVC), contribui para a FC Max (% do previsto: 208-0,7 x idade (anos)) em 1000 indivíduos saudáveis (39 14 anos; 719 homens). Regressão linear identificou que TVC explica apenas 1% da variabilidade da FC Max (% do previsto), com erro padrão da estimativa alto (~ 6,3%), indicando potencial papel complementar clínico para essas duas variáveis relacionadas ao exercício. O segundo estudo verificou se a análise de mortalidade utilizando FC de reserva (FC Res) e FC Rec de forma combinada descriminaria melhor a mortalidade que a análise de um destes itens e forma isolada. Dados de FC Res e FC Rec de 1.476 indivíduos (41 a 79 anos, 937 homens) foram calculados e divididos em quintis, os quais somados forneceram categorias de 2 a 10, produzindo um gradiente da FC (FC Grad) e refletindo a magnitude dos transientes iniciais e finais do exercício máximo. Análises de sobrevida foram realizadas usando os quintis mais baixos (Q1) dos escores do Grad FC, FC Res e FC Rec. Em um seguimento médio de 7,3 anos, 44 participantes morreram (3,1%). Houve uma tendência inversa entre os escores do Grad FC e a taxa de mortalidade (p<0,05), que passou de 1,2% para 13,5%, respectivamente, para os escores 10 e 2. Uma pontuação no Grad FC de 2 foi melhor preditor de mortalidade por todas as causas, quando comparado ao Q1 da FC Res e da FC Rec, com riscos relativos ajustados pela idade de 3,53 (p=0,01); 2,52 (p<0,05) e 2,57(p<0,05), respectivamente. Conclusão: Grad FC é um preditor de risco de mortalidade por todas as causas com desempenho superior ao das medidas isoladas de FC Res e FC Rec. Por último verificou-se a hipótese do aumento do TVC em participantes de um programa de exercício supervisionado (PES) com IVC baixo (≤ 1,30), através de um treinamento específico, utilizando a transição repouso-exercício no protocolo denominado treinamento vagal (TV). Estes foram randomizados num delineamento cruzado (duas etapas de oito semanas), com ou sem três sessões semanais de TV. Houve discreta melhora no IVC em 16 semanas (1,19 vs 1,22; p=0,02) dos 44 pacientes (64% homens; 65,5 11,4 anos) que finalizaram o estudo, mas não se pôde afirmar que a diferença no IVC se deveu ao período em que foi realizado o TV (p=0,36). Portanto, 16 semanas de PES, incluindo oito semanas com TV, aumentam a resposta vagal à transição repouso-exercício, embora não tenha sido possível atribuir os resultados exclusivamente ao TV. Os três estudos realizados contribuem para melhor compreensão da relevante interação entre FC, TVC e exercício

EFEITO da frequência das capinas das entrelinhas da erva-mate nas perdas de solo.

2002

Analise computacional para estudo de genômica funcional. I. Identificação do domínio de ligação de calmodulina em proteinas HSP70 e BIP.

2003

Efeito do tempo de jejum dos suínos na granja sobre o bem-estar, medido pelo cortisol na saliva e pela frequência cardíaca, durante o manejo pré-abate.

2006

A dor no período pós-cirúrgico abdominal em doentes geriátricos

A dor é uma das principais causas do sofrimento humano, comprometendo a qualidade de vida dos indivíduos, em especial o idoso que, devido aos problemas cognitivos e à elevada medicação os torna mais suscetíveis aos efeitos adversos dos medicamentos utilizados para o alívio da dor. Neste contexto, o objetivo deste estudo é avaliar a dor na pós-cirurgia abdominal em doentes geriátricos; identificar a localização e a intensidade dolorosa utilizando a Escala Numérica; analisar a dor nas dimensões sensorial, afetiva e cognitiva, utilizando o Questionário para Dor de McGill; relacionar o processo álgico com a idade, sexo, religião e tipo de abordagem cirúrgica; saber se as intervenções autónomas de enfermagem contribuem para o alívio da dor pós-operatória. Trata-se de um estudo descritivo correlacional longitudinal, com abordagem quantitativa, desenvolvido entre 14 de fevereiro e 30 de março de 2012 num Hospital no Serviço de Cirurgia Geral. A amostra constou de 30 pacientes submetidos a cirurgias abdominais. Os dados que serviram de base a este estudo foram recolhidos através da aplicação da Escala Numérica e do Questionário de Dor de McGill. Os resultados mostraram que 60% eram homens, 50% dos doentes tinham 65 e 69 anos e todos (100%), eram católicos romanos. Na primeira avaliação, 60% apresentaram dor pós-operatória moderada, 30% severa e 10% leve. Os descritores escolhidos com maior frequência foram: fisgada (90%); fina, agulhada e pontada (70%); beliscão (60%); sensível (50%); cansativa (60%) e que incomoda (50%). Nas três avaliações seguintes houve diminuição da dor severa e moderada que, aos 180 minutos era de 0% e 3% respetivamente, aumentando a percentagem de pacientes com dor leve (7%). Não encontramos relação significativa entre a variável dor pós-operatória e o sexo mas, pelo contrário, a intensidade da dor pós-operatória e a idade. O índice de dor total e sensitiva é influenciado pelo sexo. A localização da dor é influenciada pelo tipo de cirurgia, pela idade e pelo sexo. A dor pós-operatória era, principalmente, de intensidade moderada. Mesmo nos doentes a quem não foi administrado fármaco (50%), a dor foi aliviada ao longo das quatro avaliações. Desta forma, podemos inferir que as que as intervenções autónomas de enfermagem contribuem para o alívio da dor. A informação/atualização permanente dos profissionais de saúde é indispensável para que seja possível evitar ou minimizar a ocorrência de dor.

Analysis of multirate behavior in electronic systems

Esta tese insere-se na área da simulação de circuitos de RF e microondas, e visa o estudo de ferramentas computacionais inovadoras que consigam simular, de forma eficiente, circuitos não lineares e muito heterogéneos, contendo uma estrutura combinada de blocos analógicos de RF e de banda base e blocos digitais, a operar em múltiplas escalas de tempo. Os métodos numéricos propostos nesta tese baseiam-se em estratégias multi-dimensionais, as quais usam múltiplas variáveis temporais definidas em domínios de tempo deformados e não deformados, para lidar, de forma eficaz, com as disparidades existentes entre as diversas escalas de tempo. De modo a poder tirar proveito dos diferentes ritmos de evolução temporal existentes entre correntes e tensões com variação muito rápida (variáveis de estado activas) e correntes e tensões com variação lenta (variáveis de estado latentes), são utilizadas algumas técnicas numéricas avançadas para operar dentro dos espaços multi-dimensionais, como, por exemplo, os algoritmos multi-ritmo de Runge-Kutta, ou o método das linhas. São também apresentadas algumas estratégias de partição dos circuitos, as quais permitem dividir um circuito em sub-circuitos de uma forma completamente automática, em função dos ritmos de evolução das suas variáveis de estado. Para problemas acentuadamente não lineares, são propostos vários métodos inovadores de simulação a operar estritamente no domínio do tempo. Para problemas com não linearidades moderadas é proposto um novo método híbrido frequência-tempo, baseado numa combinação entre a integração passo a passo unidimensional e o método seguidor de envolvente com balanço harmónico. O desempenho dos métodos é testado na simulação de alguns exemplos ilustrativos, com resultados bastante promissores. Uma análise comparativa entre os métodos agora propostos e os métodos actualmente existentes para simulação RF, revela ganhos consideráveis em termos de rapidez de computação.

Multilayer optimization in radio resource allocation for the packet transmission in wireless networks

Na última década tem-se assistido a um crescimento exponencial das redes de comunicações sem fios, nomeadamente no que se refere a taxa de penetração do serviço prestado e na implementação de novas infra-estruturas em todo o globo. É ponto assente neste momento que esta tendência irá não só continuar como se fortalecer devido à convergência que é esperada entre as redes móveis sem fio e a disponibilização de serviços de banda larga para a rede Internet fixa, numa evolução para um paradigma de uma arquitectura integrada e baseada em serviços e aplicações IP. Por este motivo, as comunicações móveis sem fios irão ter um papel fundamental no desenvolvimento da sociedade de informação a médio e longo prazos. A estratégia seguida no projecto e implementação das redes móveis celulares da actual geração (2G e 3G) foi a da estratificação da sua arquitectura protocolar numa estrutura modular em camadas estanques, onde cada camada do modelo é responsável pela implementação de um conjunto de funcionalidades. Neste modelo a comunicação dá-se apenas entre camadas adjacentes através de primitivas de comunicação pré-estabelecidas. Este modelo de arquitectura resulta numa mais fácil implementação e introdução de novas funcionalidades na rede. Entretanto, o facto das camadas inferiores do modelo protocolar não utilizarem informação disponibilizada pelas camadas superiores, e vice-versa acarreta uma degradação no desempenho do sistema. Este paradigma é particularmente importante quando sistemas de antenas múltiplas são implementados (sistemas MIMO). Sistemas de antenas múltiplas introduzem um grau adicional de liberdade no que respeita a atribuição de recursos rádio: o domínio espacial. Contrariamente a atribuição de recursos no domínio do tempo e da frequência, no domínio espacial os recursos rádio mapeados no domínio espacial não podem ser assumidos como sendo completamente ortogonais, devido a interferência resultante do facto de vários terminais transmitirem no mesmo canal e/ou slots temporais mas em feixes espaciais diferentes. Sendo assim, a disponibilidade de informação relativa ao estado dos recursos rádio às camadas superiores do modelo protocolar é de fundamental importância na satisfação dos critérios de qualidade de serviço exigidos. Uma forma eficiente de gestão dos recursos rádio exige a implementação de algoritmos de agendamento de pacotes de baixo grau de complexidade, que definem os níveis de prioridade no acesso a esses recursos por base dos utilizadores com base na informação disponibilizada quer pelas camadas inferiores quer pelas camadas superiores do modelo. Este novo paradigma de comunicação, designado por cross-layer resulta na maximização da capacidade de transporte de dados por parte do canal rádio móvel, bem como a satisfação dos requisitos de qualidade de serviço derivados a partir da camada de aplicação do modelo. Na sua elaboração, procurou-se que o standard IEEE 802.16e, conhecido por Mobile WiMAX respeitasse as especificações associadas aos sistemas móveis celulares de quarta geração. A arquitectura escalonável, o baixo custo de implementação e as elevadas taxas de transmissão de dados resultam num processo de multiplexagem de dados e valores baixos no atraso decorrente da transmissão de pacotes, os quais são atributos fundamentais para a disponibilização de serviços de banda larga. Da mesma forma a comunicação orientada à comutação de pacotes, inenente na camada de acesso ao meio, é totalmente compatível com as exigências em termos da qualidade de serviço dessas aplicações. Sendo assim, o Mobile WiMAX parece satisfazer os requisitos exigentes das redes móveis de quarta geração. Nesta tese procede-se à investigação, projecto e implementação de algoritmos de encaminhamento de pacotes tendo em vista a eficiente gestão do conjunto de recursos rádio nos domínios do tempo, frequência e espacial das redes móveis celulares, tendo como caso prático as redes móveis celulares suportadas no standard IEEE802.16e. Os algoritmos propostos combinam métricas provenientes da camada física bem como os requisitos de qualidade de serviço das camadas superiores, de acordo com a arquitectura de redes baseadas no paradigma do cross-layer. O desempenho desses algoritmos é analisado a partir de simulações efectuadas por um simulador de sistema, numa plataforma que implementa as camadas física e de acesso ao meio do standard IEEE802.16e.

Matérias-primas da plataforma do Mondego para cerâmica

O presente trabalho divulga os resultados dos estudos levados a efeito nas matérias-primas argilosas que se integram tipologicamente na argila comum, ocorrentes na designada Plataforma do Mondego, Centro de Portugal, na região entre Miranda do Corvo, a SW, e Tábua, a NE. Para tal realizou-se a cartografia superficial dos sedimentos continentais do Cretácico e do Terciário, aí preservados, estabeleceram-se as colunas sedimentares, a nível regional e a nível local, nas áreas de maior potencial reconhecido e, caracterizaram-se as matérias-primas argilosas amostradas, em termos de composição, textura e aptidão cerâmica, objectivando a definição das zonas das jazidas com maior interesse industrial. A informação obtida e compilada, relativa ao caulino e ao feldspato é também apresentada, com vista a uma percepção da potencialidade destas matériasprimas cerâmicas ocorrentes na área. O estudo de caracterização dos materiais argilosos investigados teve como base 53 amostras obtidas em seis regiões da Plataforma do Mondego aqui definidas por motivo de organização do trabalho, segundo os critérios geográfico e geotectónico. As formações de Côja e de Campelo, do Terciário, constituem as unidades onde ocorrem litótipos produtivos, em termos de matéria-prima para a Cerâmica de Barro Vermelho ou Cerâmica de Construção. Relativamente às características texturais e composicionais, em síntese, apresentam-se os factos relevantes seguintes: A matéria-prima argilosa existente na área estudada materializa, granulometricamente, na maioria das amostras, silte, caindo os níveis amostrados com maior percentagem de argila, no domínio do silte argiloso. O défice em fracção argila implica limitações quanto à possibilidade de diversificação de produtos cerâmicos fabricados com estas matérias-primas tal-qual. Os diferentes métodos analíticos utilizados na caracterização mineralógica dos materiais amostrados confirmaram uma composição em termos dos minerais argilosos, consistindo de ilite/mica (em geral, o mais abundante), caulinite e esmectite, interestratificados e clorite. Os minerais não argilosos são quartzo (predominante), feldspato (sobretudo potássico) e hematite, com uma representação baixa. A mineralogia da fracção inferior a 2μm das amostras, não difere das amostras totais, salvo no teor mais elevado dos minerais argilosos e acentuada redução dos minerais não argilosos. Os resultados da análise química por fluorescência de raios X das amostras integrais correlacionam-se com as características mineralógicas observadas através das técnicas analíticas utilizadas. No respeitante às propriedades e comportamento cerâmico verifica-se: Os parâmetros relacionados com a plasticidade indicam que parte das pastas elaboradas com estes materiais argilosos têm uma trabalhabilidade aceitável, mas existem problemas de conformação e acentuada retracção num número significativo de amostras, devido à elevada plasticidade da maioria das amostras. A extrusão é satisfatória a óptima. A RMF e a retracção em seco assumem valores, respectivamente, moderados a baixos e moderados, embora seja necessário ter em conta o procedimento de extrusão dos provetes, sem dispositivo de vácuo. Todas as amostras foram sujeitas a cozedura a 900ºC, e um conjunto seleccionado foi cozido a 1000ºC e a 1100ºC. As fases mineralógicas ocorrentes após cozeduras a 900ºC e 1100ºC foram identificadas num conjunto de amostras, tendo-se evidenciado a coerência dessas fases, com a mineralogia das amostras em seco. Após cozedura a 900ºC, os valores de RMF das amostras satisfazem geralmente os valores mínimos, exigidos para o fabrico de tijolo, abobadilha e, com alguma frequência, de telha, como já se verificava com os valores daquela propriedade em seco. Os valores de retracção seco-cozido são em geral, modestos. A capacidade de absorção de água é maioritariamente elevada. A formação de vidro, sobretudo, condiciona o comportamento destas propriedades por cozedura dos provetes a 1000ºC e a 1100ºC. A coloração predominante em cru das matérias-primas argilosas amostradas é amarelo acastanhado a castanho avermelhado. Após cozedura a 900ºC, há um acentuado escurecimento e incremento no grau de vermelho. As cozeduras a 1000ºC e 1100ºC promovem escurecimento gradual, com ligeira influência na cor. O comportamento dos provetes após as cozeduras cerâmicas revelou-se homogéneo a cada uma das respectivas temperaturas, não se registando também defeitos significativos, nem eflorescências. A análise das amostras em termos composicionais e tecnológicos permitiu destacar as principais características e aspectos distintivos das matériasprimas, nas diferentes regiões definidas objectivando as diferentes potencialidades cerâmicas. Nesta abordagem comparativa foram consideradas só as amostras dos campos silte e silte arenoso, por serem aquelas com maior interesse para a Cerâmica de Construção. Nas colunas sedimentares das regiões de Tábua e Santa Quitéria constata-se a ocorrência de dois ritmos de sedimentação, que embora assumam características específicas em cada região, têm aspectos composicionais e tecnológicos em comum, traduzindo melhor aptidão cerâmica os ritmos inferiores. A conjugação da cartografia realizada com os estudos laboratoriais permite concluir que as regiões de Tábua e de Santa Quitéria serão as que têm maior potencial por explorar, em matéria-prima para Cerâmica de Construção, apesar da primeira já ser intensamente explorada. Na região de Tábua, as amostras têm como fases mineralógicas principais ilite e quartzo na mesma proporção média (35%) e caulinite (média=19%) que regista enriquecimento significativo na fracção argila (média=38%). As argilas desta região registam a cor em cru mais vermelha e pH mais ácido observados. O ritmo de sedimentação inferior, com esmectite e interestratificados e ligeiramente menos quartzoso, apresenta melhores propriedades cerâmicas. A composição mineralógica média das amostras da região de Santa Quitéria é próxima daquela da região de Tábua, mas menos caulinítica, em especial na sequência inferior, na qual o teor médio de caulinite na fracção argila (7%) é o mais baixo observado. Na região de Côja – Arganil, a actividade extractiva é significativa na bacia de Côja. Aqui, a exploração de novas áreas potenciais é condicionada pela cobertura conglomerática e por estruturas tectónicas e não tectónicas relacionadas com comportamento plástico. Na restante área desta região, os recursos argilosos são penalizados por material areno-conglomerático. As amostras desta região distinguem-se das restantes a nível textural pela maior fracção areia e mineralogicamente pela presença de clorite, teor reduzido de caulinite e elevado de feldspato. As potencialidades em barro vermelho na região de Sanguinheda não serão significativas, pois a Formação de Côja é predominantemente arcósica e a Formação de Campelo pouco espessa e conglomerática. As argilas com melhor aptidão cerâmica foram amostradas na região de Miranda do Corvo – Lousã. Na composição, estas amostras são as que contêm maior fracção de argila, maior teor de ilite e caulinite e menor de argilas expansivas. Registam os melhores valores nas características tecnológicas, nomeadamente a RMF e absorção de água. A consistência dos grupos amostrais e ritmos definidos em termos composicionais e tecnológicos é corroborada pelas técnicas de análise estatística multivariada aplicadas, que os identificam. As condições de amostragem na região de Tábua, permitiram a elaboração de uma coluna tipológica, na qual, a partir de uma caracterização expedita de amostras é possível identificar a sua afinidade com os ritmos argilosos definidos e, consequentemente, a sua situação na coluna sedimentar regional e aptidão cerâmica. A cartografia dos recursos argilosos potenciais, elaborada à escala 1:25.000, constitui um dos objectivos principais deste trabalho e nela constam unidades litológicas, nas quais são diferenciadas unidades argilosas tendo também em consideração a tipologia e guias mineralógicos resultantes da caracterização das amostras. As características composicionais destas unidades denotam diferente aptidão cerâmica e, portanto, permitem salientar as zonas com maior interesse económico.

Preparação e caracterização de materiais com constante dieléctrica colossal baseados em CCTO

A procura de materiais com elevada constante dieléctrica (E’) motivou nos últimos anos uma intensa pesquisa neste domínio. Entre as várias aplicações destes materiais destacam-se os dispositivos de memória baseados em componentes capacitivos, como as DRAM, em que o valor da constante dieléctrica estática (Es) determina o seu nível de miniaturização. Entre estes materiais, o CaCu3Ti4O12 (CCTO) tem sido apontado como sendo bastante interessante na perspectiva das aplicações tecnológicas e do ponto de vista científico. O CCTO tem a estrutura da perovsquite, apresentando valores elevados de E’ e uma grande estabilidade numa vasta gama de temperaturas (100 – 400 K) e frequências (100 Hz – 1 MHz). Contudo, as elevadas perdas dieléctricas (tan ) têm sido um entrave à sua aplicação tecnológica. Neste trabalho foram preparados materiais derivados do CCTO pelos métodos de reacção do estado sólido, sol-gel e fusão de zona com laser, com o principal objectivo de optimizar as amostras preparadas ao nível estrutural e morfológico, de modo a reduzir tan e aumentar a gama de frequências na qual se verifique E’colossal. Do ponto de vista da sua caracterização estrutural e morfológica usaram-se técnicas de difracção de raios X, microscopia electrónica de varrimento, espectroscopia de dispersão de raios X e espectroscopia de Raman. Para a caracterização eléctrica foram medidas a condutividade ac e dc, a impedância complexa e E’ em função da temperatura e frequência. As medidas dieléctricas mostraram a existência de mecanismos de relaxação, que foram ajustados usando o modelo de Cole-Cole. Discutiu-se a correlação entre os parâmetros de relaxação obtidos e os resultados estruturais das amostras. Atendendo a que o mecanismo de polarização que está na origem das propriedades incomuns do CCTO ainda permanece em discussão, foram produzidas amostras com uma grande diversidade morfológica, variando as condições de síntese. Foram ainda dopadas amostras de CCTO com os óxidos TeO2 e GeO2. Constatou-se que a resposta dieléctrica das amostras de CCTO policristalinas é muito dependente do tamanho de grão. Em regra, verificou-se o aumento de Es e a diminuição da resistência dos grãos e fronteiras de grão com o aumento do tamanho de grão.

All-optical processing systems based on semiconductor optical amplifiers

Nesta tese investigam-se e desenvolvem-se dispositivos para processamento integralmente óptico em redes com multiplexagem densa por divisão no comprimento de onda (DWDM). O principal objectivo das redes DWDM é transportar e distribuir um espectro óptico densamente multiplexado com sinais de débito binário ultra elevado, ao longo de centenas ou milhares de quilómetros de fibra óptica. Estes sinais devem ser transportados e encaminhados no domínio óptico de forma transparente, sem conversões óptico-eléctrico-ópticas (OEO), evitando as suas limitações e custos. A tecnologia baseada em amplificadores ópticos de semicondutor (SOA) é promissora graças aos seus efeitos não-lineares ultra-rápidos e eficientes, ao potencial para integração, reduzido consumo de potência e custos. Conversores de comprimento de onda são o elemento óptico básico para aumentar a capacidade da rede e evitar o bloqueio de comprimentos de onda. Neste trabalho, são estudados e analisados experimentalmente métodos para aumentar a largura de banda operacional de conversores de modulação cruzada de ganho (XGM), a fim de permitir a operação do SOA para além das suas limitações físicas. Conversão de um comprimento de onda, e conversão simultânea de múltiplos comprimentos de onda são testadas, usando interferómetros de Mach-Zehnder com SOA. As redes DWDM de alto débito binário requerem formatos de modulação optimizados, com elevada tolerância aos efeitos nefastos da fibra, e reduzida ocupação espectral. Para esse efeito, é vital desenvolver conversores integramente ópticos de formatos de modulação, a fim de permitir a interligação entre as redes já instaladas, que operam com modulação de intensidade, e as redes modernas, que utilizam formatos de modulação avançados. No âmbito deste trabalho é proposto um conversor integralmente óptico de formato entre modulação óptica de banda lateral dupla e modulação óptica de banda lateral residual; este é caracterizado através de simulação e experimentalmente. Adicionalmente, é proposto um conversor para formato de portadora suprimida, através de XGM e modulação cruzada de fase. A interligação entre as redes de transporte com débito binário ultra-elevado e as redes de acesso com débito binário reduzido requer conversão óptica de formato de impulso entre retorno-a-zero (RZ) e não-RZ. São aqui propostas e investigadas duas estruturas distintas: uma baseada em filtragem desalinhada do sinal convertido por XGM; uma segunda utiliza as dinâmicas do laser interno de um SOA com ganho limitado (GC-SOA). Regeneração integralmente óptica é essencial para reduzir os custos das redes. Dois esquemas distintos são utilizados para regeneração: uma estrutura baseada em MZI-SOA, e um método no qual o laser interno de um GC-SOA é modulado com o sinal distorcido a regenerar. A maioria dos esquemas referidos é testada experimentalmente a 40 Gb/s, com potencial para aplicação a débitos binários superiores, demonstrado que os SOA são uma tecnologia basilar para as redes ópticas do futuro.