Experimental high-throughput adsorption unit for multi-evaluation of adsorbents for gas capture, storage and separation applications

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Spiteful Strategies. The ontogeny and the practice of spite in human interaction: an experimental game theory approach and empirical applications

As estratégias de malevolência implicam que um indivíduo pague um custo para infligir um custo superior a um oponente. Como um dos comportamentos fundamentais da sociobiologia, a malevolência tem recebido menos atenção que os seus pares o egoísmo e a cooperação. Contudo, foi estabelecido que a malevolência é uma estratégia viável em populações pequenas quando usada contra indivíduos negativamente geneticamente relacionados pois este comportamento pode i) ser eliminado naturalmente, ou ii) manter-se em equilíbrio com estratégias cooperativas devido à disponibilidade da parte de indivíduos malevolentes de pagar um custo para punir. Esta tese propõe compreender se a propensão para a malevolência nos humanos é inerente ou se esta se desenvolve com a idade. Para esse efeito, considerei duas experiências de teoria de jogos em crianças em ambiente escolar com idades entre os 6 e os 22 anos. A primeira, um jogo 2x2 foi testada com duas variantes: 1) um prémio foi atribuído a ambos os jogadores, proporcionalmente aos pontos acumulados; 2), um prémio foi atribuído ao jogador com mais pontos. O jogo foi desenhado com o intuito de causar o seguinte dilema a cada jogador: i) maximizar o seu ganho e arriscar ter menos pontos que o adversário; ou ii) decidir não maximizar o seu ganho, garantindo que este não era inferior ao do seu adversário. A segunda experiência consistia num jogo do ditador com duas opções: uma escolha egoísta/altruísta (A), onde o ditador recebia mais ganho, mas o seu recipiente recebia mais que ele e uma escolha malevolente (B) que oferecia menos ganhos ao ditador que a A mas mais ganhos que o recipiente. O dilema era que se as crianças se comportassem de maneira egoísta, obtinham mais ganho para si, ao mesmo tempo que aumentavam o ganho do seu colega. Se fossem malevolentes, então prefeririam ter mais ganho que o seu colega ao mesmo tempo que tinham menos para eles próprios. As experiências foram efetuadas em escolas de duas áreas distintas de Portugal (continente e Açores) para perceber se as preferências malevolentes aumentavam ou diminuíam com a idade. Os resultados na primeira experiência sugerem que (1) os alunos compreenderam a primeira variante como um jogo de coordenação e comportaram-se como maximizadores, copiando as jogadas anteriores dos seus adversários; (2) que os alunos repetentes se comportaram preferencialmente como malevolentes, mais frequentemente que como maximizadores, com especial ênfase para os alunos de 14 anos; (3) maioria dos alunos comportou-se reciprocamente desde os 12 até aos 16 anos de idade, após os quais começaram a desenvolver uma maior tolerância às escolhas dos seus parceiros. Os resultados da segunda experiência sugerem que (1) as estratégias egoístas eram prevalentes até aos 6 anos de idade, (2) as tendências altruístas emergiram até aos 8 anos de idade e (3) as estratégias de malevolência começaram a emergir a partir dos 8 anos de idade. Estes resultados complementam a literatura relativamente escassa sobre malevolência e sugerem que este comportamento está intimamente ligado a preferências de consideração sobre os outros, o paroquialismo e os estágios de desenvolvimento das crianças.************************************************************Spite is defined as an act that causes loss of payoff to an opponent at a cost to the actor. As one of the four fundamental behaviours in sociobiology, it has received far less attention than its counterparts selfishness and cooperation. It has however been established as a viable strategy in small populations when used against negatively related individuals. Because of this, spite can either i) disappear or ii) remain at equilibrium with cooperative strategies due to the willingness of spiteful individuals to pay a cost in order to punish. This thesis sets out to understand whether propensity for spiteful behaviour is inherent or if it develops with age. For that effect, two game-theoretical experiments were performed with schoolboys and schoolgirls aged 6 to 22. The first, a 2 x 2 game, was tested in two variants: 1) a prize was awarded to both players, proportional to accumulated points; 2), a prize was given to the player with most points. Each player faced the following dilemma: i) to maximise pay-off risking a lower pay-off than the opponent; or ii) not to maximise pay-off in order to cut down the opponent below their own. The second game was a dictator experiment with two choices, (A) a selfish/altruistic choice affording more payoff to the donor than B, but more to the recipient than to the donor, and (B) a spiteful choice that afforded less payoff to the donor than A, but even lower payoff to the recipient. The dilemma here was that if subjects behaved selfishly, they obtained more payoff for themselves, while at the same time increasing their opponent payoff. If they were spiteful, they would rather have more payoff than their colleague, at the cost of less for themselves. Experiments were run in schools in two different areas in Portugal (mainland and Azores) to understand whether spiteful preferences varied with age. Results in the first experiment suggested that (1) students understood the first variant as a coordination game and engaged in maximising behaviour by copying their opponent’s plays; (2) repeating students preferentially engaged in spiteful behaviour more often than maximising behaviour, with special emphasis on 14 year-olds; (3) most students engaged in reciprocal behaviour from ages 12 to 16, as they began developing higher tolerance for their opponent choices. Results for the second experiment suggested that (1) selfish strategies were prevalent until the age of 6, (2) altruistic tendencies emerged since then, and (3) spiteful strategies began being chosen more often by 8 year-olds. These results add to the relatively scarce body of literature on spite and suggest that this type of behaviour is closely tied with other-regarding preferences, parochialism and the children’s stages of development.

Interdisciplinary knowledge transfer and technological applications for assessment, strengthening and monitoring of timber structures in Europe

COST (European Co-operation in the field of scientific and technical research) is the longest running framework for research co-operation iri Europe, having been established in 1971 by a Ministerial Conference attended by Ministers for Science and Technology from 19 countries. Today COST is used by the scientific communities of 35 European countries to cooperate in exchanging knowledge and technology developed within research projects supported by national or European funds. The main objective of COST is to contribute to the realization of the European Research Área (ERA) anticipating and complementing the activities of the' Framework Programmes, constituting a "bridge" towards the scientific communities of emerging countries, increasing the mobility of researchers across Europe and fostering the establishment of "Networks of Excelience". Another essential objective is the knowledge transfer between the scientific soc'iety and industry. It is widely acknowledged that European scientific performance in relation to investment in science is excellent but technological and commercial performance has steadily worsened. The present paper discusses how the COST Action's instruments, from training schools to short scientific missions and workshops have been used within The COST ACTION FP11O1 Assessment, Reinforcement and Monitoring of Timber Structures to achieve such objectives.

The inverse along a product and its applications

In this paper, we study the recently defined notion of the inverse along an element. An existence criterion for the inverse along a product is given in a ring. As applications, we present the equivalent conditions for the existence and expressions of the inverse along a matrix.

Chitosan-based scaffolds for tissue regeneration: preparation and microstructure characterization

Scaffolds are porous three-dimensional supports, designed to mimic the extracellular environment and remain temporarily integrated into the host tissue while stimulating, at the molecular level, specific cellular responses to each type of body tissues. The major goal of the research work entertained herein was to study the microstructure of scaffolds made from chitosan (Ch), blends of chitosan and sodium alginate (Ch/NaAlg), blends of chitosan, sodium alginate and calcium chloride (Ch/NaAlg/CaCl2) and blends of chitosan, sodium alginate and hydroxyapatite (Ch/NaAlg/HA). Scaffolds possessing ideal physicochemical properties facilitate cell proliferation and greatly increase the rate of recovery of a damaged organ tissue. Using CT three-dimensional images of the scaffolds, it was observed that all scaffolds had a porosity in the range 64%-92%, a radius of maximum pore occurrence in the range 95m-260m and a permeability in the range 1×10-10-18×10-10 m2. From the results obtained, the scaffolds based on Ch, Ch/NaAlg and Ch/NaAlg/CaCl2 would be most appropriate both for the growth of osteoid and for bone tissue regeneration, while the scaffold made with a blend of Ch/NaAlg/HA, by possessing larger pores size, might be used as a support for fibrovascular tissue.

Bacteriophage-encoded depolymerases: their diversity and biotechnological applications

Bacteriophages (phages), natural enemies of bacteria, can encode enzymes able to degrade polymeric substances. These substances can be found in the bacterial cell surface, such as polysaccharides, or are produced by bacteria when they are living in biofilm communities, the most common bacterial lifestyle. Consequently, phages with depolymerase activity have a facilitated access to the host receptors, by degrading the capsular polysaccharides, and are believed to have a better performance against bacterial biofilms, since the degradation of extracellular polymeric substances by depolymerases might facilitate the access of phages to the cells within different biofilm layers. Since the diversity of phage depolymerases is not yet fully explored, this is the first review gathering information about all the depolymerases encoded by fully sequenced phages. Overall, in this study, 160 putative depolymerases, including sialidases, levanases, xylosidases, dextranases, hyaluronidases, peptidases as well as pectate/pectin lyases, were found in 143 phages (43 Myoviridae, 47 Siphoviridae, 37 Podoviridae, and 16 unclassified) infecting 24 genera of bacteria. We further provide information about the main applications of phage depolymerases, which can comprise areas as diverse as medical, chemical, or food-processing industry.

Supercritical fluid and pharmaceutical applications. Part I: Process classification

The supercritical fluid technology has been target of many pharmaceuticals investigations in particles production for almost 35 years. This is due to the great advantages it offers over others technologies currently used for the same purpose. A brief history is presented, as well the classification of supercritical technology based on the role that the supercritical fluid (carbon dioxide) performs in the process.

Diseño y desarrollo de superficies modificadas. Aplicaciones ambientales, biomédicas y farmacéuticas. Design and development of modified surfaces. Environmental, biomedical and pharmaceutical applications.

El objetivo general de este proyecto de investigación es diseñar, desarrollar y optimizar superficies con propiedades especificas para ser utilizadas como sensores y biosensores, materiales biocompatibles, columnas para separaciones por electroforesis capilar, matrices para la liberación controlada de fármacos y sorbentes para remediación ambiental. Para concretar este objetivo, se propone específicamente modificar superficies o particulas apuntando a optimizar un sistema concreto relevante en aplicaciones farmaceuticas, ambientales o biomedicas: 1. Modificacion de arcillas naturales o sinteticas para desarrollar matrices portadoras de farmacos o sorbentes para remediacion ambiental:1.1 Estudiar ilitas modificadas con Fe(III) para maximizar las propiedades adsortivas frente a aniones contaminantes como arsenico. 1.2 Sintetizar LDH de Al y Mg modificados con compuestos de interés farmacéutico para diseñar sistemas de liberación controlada.2. Modificación de canales de chips y electrodos para optimizar la separación, detección y cuantificación de compuestos farmacéutico: 2.1 Diseñar y construir microchips para la separación por EC de compuestos de base fenólica.2.2 Evaluar polímeros que mejoren la respuesta y/o estabilidad de electrodos de Carbono para ser usados como detectores amperométrico de compuestos de base fenólica en sistemas FIA y miniaturizados de análisis integrados.3. Modificación de superficies sólidas con biomoléculas para el desarrollo y optimización de superficies de bio-reconocimiento:3.1 Evaluar el comportamiento de superficies de titanio modificadas con TiO2 y depósitos inorgánicos frente a la interacción con proteínas plasmáticas (PP) para el análisis de la biocompatibilidad superficial.3.2 Diseñar y desarrollar superficies biofuncionales para el reconocimiento especifico de D-aminoácidos, anticuerpos en pacientes chagásicos y simple hebra de ADN. Las técnicas que se emplearán para llevar a cabo el proyecto dependen del tipo de sistema de estudio. En particular los estudios correspondientes al objetivo 1 se realizarán mediante análisis químicos, térmico, DXR, SEM, IR, BET así como mediante titulaciones ácido-base potenciométricas, movilidades electroforéticas, cinética e isotermas de adsorción.En general para desarrollar el objetivo 2 se utilizarán técnicas electroquímicas clásicas para la caracterización de los electrodos, los que luego se utilizarán como detectores en un sistema FIA amperométrico, mientras que los microchips se emplearán en electroforesis capilar para la separación de diferentes compuestos de interés farmacéutico.Finalmente, el objetivo 3 se llevará a cabo por un lado modificando electrodos de titanio con distintos depósitos (electroquímicas, sol-gel, térmicas) de TiO2 e hidroxiapatita y evaluando la interacción con proteínas plasmáticas para analizar la biocompatibilidad de los materiales preparados. Por otro lado, se estudiará el proceso de adsorción-desorción de D-aminoácido oxidasa, antígenos del T. Cruzi y ADN de simple hebra para optmizar la capacidad de bio-reconocimiento superficial de D-aminoácidos, anticuerpos de chagásicos y de cadena complementaria de ADN. Para concretar este objetivo se utilizarán técnicas electroquímicas, espectroscópicas y microscopias.Debido al carácter multidisciplinario del presente proyecto de investigación, su ejecución se llevara a cabo a través de la colaboración de investigadores pertenecientes a distintas áreas de la Química y permitirá continuar con la formación de recursos humanos mediante la realización de tesis doctorales y estadías postdoctorales.

Desarrollo de Algoritmos Numéricos para el Estudio de la Propagación no Lineal de Ondas en Aplicaciones Aeroespaciales y Astrofísicas. Develop to Numerical Algorithms to Study non-Linear Waves Propagation in Aerospace and Astrophysics Applications.

En este proyecto se desarrollarán algoritmos numéricos para sistemas no lineales hiperbólicos-parabólicos de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales. Dichos sistemas tienen aplicación en propagación de ondas en ámbitos aeroespaciales y astrofísicos.Objetivos generales: 1)Desarrollo y mejora de algoritmos numéricos con la finalidad de incrementar la calidad en la simulación de propagación e interacción de ondas gasdinámicas y magnetogasdinámicas no lineales. 2)Desarrollo de códigos computacionales con la finalidad de simular flujos gasdinámicos de elevada entalpía incluyendo cambios químicos, efectos dispersivos y difusivos.3)Desarrollo de códigos computacionales con la finalidad de simular flujos magnetogasdinámicos ideales y reales.4)Aplicación de los nuevos algoritmos y códigos computacionales a la solución del flujo aerotermodinámico alrededor de cuerpos que ingresan en la atmósfera terrestre. 5)Aplicación de los nuevos algoritmos y códigos computacionales a la simulación del comportamiento dinámico no lineal de arcos magnéticos en la corona solar. 6)Desarrollo de nuevos modelos para describir el comportamiento no lineal de arcos magnéticos en la corona solar.Este proyecto presenta como objetivo principal la introducción de mejoras en algoritmos numéricos para simular la propagación e interacción de ondas no lineales en dos medios gaseosos: aquellos que no poseen carga eléctrica libre (flujos gasdinámicos) y aquellos que tienen carga eléctrica libre (flujos magnetogasdinámicos). Al mismo tiempo se desarrollarán códigos computacionales que implementen las mejoras de las técnicas numéricas.Los algoritmos numéricos se aplicarán con la finalidad de incrementar el conocimiento en tópicos de interés en la ingeniería aeroespacial como es el cálculo del flujo de calor y fuerzas aerotermodinámicas que soportan objetos que ingresan a la atmósfera terrestre y en temas de astrofísica como la propagación e interacción de ondas, tanto para la transferencia de energía como para la generación de inestabilidades en arcos magnéticos de la corona solar. Estos dos temas poseen en común las técnicas y algoritmos numéricos con los que serán tratados. Las ecuaciones gasdinámicas y magnetogasdinámicas ideales conforman sistemas hiperbólicos de ecuaciones diferenciales y pueden ser solucionados utilizando "Riemann solvers" junto con el método de volúmenes finitos (Toro 1999; Udrea 1999; LeVeque 1992 y 2005). La inclusión de efectos difusivos genera que los sistemas de ecuaciones resulten hiperbólicos-parabólicos. La contribución parabólica puede ser considerada como términos fuentes y tratada adicionalmente tanto en forma explícita como implícita (Udrea 1999; LeVeque 2005).Para analizar el flujo alrededor de cuerpos que ingresan en la atmósfera se utilizarán las ecuaciones de Navier-Stokes químicamente activas, mientras la temperatura no supere los 6000K. Para mayores temperaturas es necesario considerar efectos de ionización (Anderson, 1989). Tanto los efectos difusivos como los cambios químicos serán considerados como términos fuentes en las ecuaciones de Euler. Para tratar la propagación de ondas, transferencia de energía e inestabilidades en arcos magnéticos de la corona solar se utilizarán las ecuaciones de la magnetogasdinámica ideal y real. En este caso será también conveniente implementar términos fuente para el tratamiento de fenómenos de transporte como el flujo de calor y el de radiación. Los códigos utilizarán la técnica de volúmenes finitos, junto con esquemas "Total Variation Disminishing - TVD" sobre mallas estructuradas y no estructuradas.

Diseño y caracterización de plataformas de biorreconocimiento basadas en el uso de nanoestructuras, biomoléculas y polímeros. Aplicaciones para el desarrollo de (bio)sensores electroquímicos. Design and characterization of biorecognition platforms based on the use of nanostructures, biomolecules and polymers. Applications for the development of electrochemical (bio)sensors.

Los requerimientos de métodos analíticos que permitan realizar determinaciones más eficientes en diversas ramas de la Química, así como el gran desarrollo logrado por la Nanobiotecnología, impulsaron la investigación de nuevas alternativas de análisis. Hoy, el campo de los Biosensores concita gran atención en el primer mundo, sin embargo, en nuestro país es todavía un área de vacancia, como lo es también la de la Nanotecnología. El objetivo de este proyecto es diseñar y caracterizar nuevos electrodos especialmente basados en el uso de nanoestructuras y estudiar aspectos básicos de la inmovilización de enzimas, ADN, aptámeros, polisacáridos y otros polímeros sobre dichos electrodos a fin de crear nuevas plataformas de biorreconocimiento para la construcción de (bio)sensores electroquímicos dirigidos a la cuantificación de analitos de interés clínico, farmaco-toxicológico y ambiental.Se estudiarán las propiedades de electrodos de C vítreo, Au, "screen printed" y compósitos de C modificados con nanotubos de C (CNT) y/o nanopartículas (NP) de oro y/o nanoalambres empleando diversas estrategias. Se investigarán nuevas alternativas de inmovilización de las biomoléculas antes mencionadas sobre dichos electrodos, se caracterizarán las plataformas resultantes y se evaluarán sus posibles aplicaciones analíticas al desarrollo de biosensores con enzimas y ADNs como elementos de biorreconocimiento. Se funcionalizarán CNT con polímeros comerciales y sintetizados en nuestro laboratorio modificados con moléculas bioactivas. Se diseñarán y caracterizarán nuevas arquitecturas supramoleculares basadas en el autoensamblado de policationes, enzimas y ADNs sobre Au. Se evaluarán las propiedades catalíticas de NP de magnetita y de perovskitas de Mn y su aplicación al desarrollo de biosensores enzimáticos. Se diseñarán biosensores que permitan la detección altamente sensible y selectiva de secuencias específicas de ADNs de interés clínico. Se estudiará la interacción de genotóxicos con ADN (en solución e inmovilizado) y se desarrollarán biosensores que permitan su cuantificación. Se construirán biosensores enzimáticos para la cuantificación de bioanalitos, especialmente glucosa, fenoles y catecoles, y sensores electroquímicos para la determinación de neurotransmisores, ácido úrico y ácido ascórbico. Se diseñarán nuevos aptasensores electroquímicos para la cuantificación de biomarcadores, comenzando por lisozima y trombina y continuando con otros de interés regional/nacional.Se emplearán las siguientes técnicas: voltamperometrías cíclica (CV), de pulso diferencial (DPV) y de onda cuadrada (SWV); "stripping" potenciométrico a corriente constante (PSA); elipsometría; microbalanza de cristal de cuarzo con cálculo de pérdida de energía por disipación (QCM-D); resonancia de plasmón superficial con detección dual (E-SPR); espectroscopía de impedancia electroquímica (EIE); microscopías de barrido electroquímico (SECM), de barrido electrónico (SEM), de transmisión (TEM) y de fuerzas atómicas (AFM); espectrofotometría UV-visible; espectroscopías IR, Raman, de masas, RMN.Se espera que la inclusión de los CNT y/o de las NP metálicas y/o de los nanoalambres en los diferentes electrodos permita una mejor transferencia de carga de diversos analitos y por ende una detección más sensible y selectiva de bioanalitos empleando enzimas, ADN y aptámeros como elementos de biorreconocimiento. Se espera una mayor eficiencia en los aptasensores respecto de los inmunosensores, lo que permitirá la determinacion selectiva de diversos biomarcadores. La modificación de electrodos con nanoestructuras posibilitará la detección altamente sensible y selectiva del evento de hibridación. La respuesta obtenida luego de la interacción de genotóxicos con ADN permitirá un mejor conocimiento de la asociación establecida, de la cinética y de las constantes termodinámicas. Los neurotransmisores podrán ser determinados a niveles nanomolares aún en muestras complejas.

Ricci-flat complex geometry and its applications

Magdeburg, Univ., Fak. für Mathematik, Habil.-Schr., 2010

Wireless communication techniques for indoor positioning and tracking applications

Magdeburg, Univ., Fak. für Elektrotechnik und Informationstechnik, Diss., 2010

Technique and clinical applications of double balloon enteroscopy for the evaluation of small bowel diseases

Magdeburg, Univ., Med. Fak., Diss., 2012