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Interações entre contaminantes químicos emergentes e o biota aquático e contribuição para o desenvolvimento de estratégias de biorremediação
No full textPrograma doutoral em Molecular and Environmental BiologyThe pervasive presence of nanomaterials (NMs) and other emerging chemical contaminants (ECCs) in aquatic environments has raised concerns about their impact on non-target organisms. We investigated the effects of metal nanoparticles (Ag-NPs, CuO-NPs) and anticancer drugs (5- fluorouracil and doxorubicin) on freshwater organisms, focusing on generational impacts and adaptive responses. The overall goal of this study was to understand the long-term generational impact of anticancer drugs to aquatic biota in freshwaters alone and in mixtures with nanometals and to assess the potential of developing bioremediation strategies. Firstly, the effects of Ag-NPs and CuO-NPs, and their ionic forms (Ag+ , Cu2+), on the freshwater rotifer Brachionus calyciflorus were evaluated. Both nanoparticles and ions inhibited population growth and caused mortality at concentrations below 100 µg L-1 . Notably, nanoparticles were removed from the medium more efficiently than ions, while the ions exhibited more pronounced toxic effects. Rotifers exposed to these toxicants for four generations showed recovery in population growth rate, but some individuals exhibited developmental delays and reproductive failures. Intracellular reactive oxygen species (ROS) accumulation and plasma membrane damage were observed along generations, indicating persistent generational effects of metal nanoparticles and ions. Secondly, we assessed the impacts of 5- fluorouracil (5-FU) and doxorubicin (DOX) on B. calyciflorus. While 5-FU up to 200 mg L-1 did not cause mortality, DOX exhibited lethal effects at high concentrations (EC50 = 15.6 mg L-1 ). Interestingly, 5-FU had a higher impact on population growth rate than DOX. When exposed to binary mixtures of these drugs, dose-dependent antagonistic effects were observed, particularly at high 5-FU concentrations. Multi- and transgenerational assays revealed that rotifers could recover population growth after four generations of 5-FU exposure, but populations exposed to DOX became non-viable after the second generation. Cellular analyses showed ROS accumulation and plasma membrane damage, with signs of oxidative stress recovery after prolonged 5-FU exposure. Next, the generational acclimation of B. calyciflorus to Ag-NPs and 5-FU was tested. Rotifers acclimated to EC10 concentrations of Ag-NPs displayed increased acquired resistance to higher Ag-NP levels and 5-FU contamination. However, rotifers acclimated to 5-FU did not exhibit cross-resistance to Ag-NPs at higher concentrations. The combined exposure to 5-FU and Ag-NPs led to synergistic effects across generations. After post-contamination, the rotifer population growth rate decreased initially suggesting a temporary shift of their optimal environmental conditions that was lost with depuration time. Finally, the impact of 5-FU and DOX on four aquatic fungal ecotypes from contaminated sites and their bioremediation potential was explored. Fungal growth inhibition was observed for Neonectria lugdunensis (Nl3 and N311) fungal strains but was not observed for the Aquanectria lugdumensis (As135) and Tricladium splendens (Ts100) that showed higher population growth when compared to control on lower concentrations. Notably, aquatic fungi in consortium demonstrated significant bioremediation potential (up to 99.9% for 5-FU and 64% for DOX after 10 days). This indicates the potential role of diverse fungal communities in mitigating anticancer drug contamination in aquatic systems.A presença de nanomateriais (NMs) e contaminantes químicos emergentes (ECCs) em ambientes aquáticos tem levantado preocupações sobre o seu impacto em organismos não-alvo. O objetivo geral do estudo foi compreender o impacto geracional a longo termo dos fármacos anticancerígenos nos organismos aquáticos, isoladamente e em misturas com nanometais, e propor estratégias de biorremediação usando fungos aquáticos. Primeiro, os efeitos de Ag-NPs e CuO-NPs, e das suas formas iónicas (Ag+ , Cu2+), foram avaliados no rotífero de água doce Brachionus calyciflorus. Tanto as nanopartículas como os iões metálicos inibiram o crescimento populacional e causaram mortalidade em concentrações abaixo de 100 µg L-1 . Enquanto as nanopartículas foram removidas do meio de forma mais eficiente do que os iões, os iões exibiram efeitos tóxicos mais pronunciados. Os rotíferos expostos a estes tóxicos durante quatro gerações mostraram recuperação na taxa de crescimento, mas alguns indivíduos apresentaram atrasos no desenvolvimento, falhas reprodutivas, acumulação intracelular de espécies reativas de oxigénio (ROS) e danos na membrana plasmática, indicando efeitos geracionais persistentes das nanopartículas de metal e dos iões nos organismos. Seguidamente, foram avaliados os impactos do 5-fluorouracil (5-FU) e da doxorubicin (DOX) em B. calyciflorus. Enquanto o 5-FU até 200 mg L-1 não causou mortalidade, a DOX exibiu efeitos letais em altas concentrações (EC50 = 15.6 mg L-1 ). Interessantemente, o 5-FU teve um impacto maior na taxa de crescimento populacional do que a DOX. Quando expostos a misturas binárias destes fármacos, observaram-se efeitos antagónicos dependentes da dose, particularmente em altas concentrações de 5-FU. Ensaios transgeracionais revelaram que os rotíferos recuperaram a taxa de crescimento populacional após quatro gerações de exposição ao 5-FU, mas as populações expostas à DOX tornaram-se inviáveis após a segunda geração. Análises celulares mostraram acumulação de ROS e danos na membrana plasmática, com sinais de recuperação do stress oxidativo após exposição prolongada ao 5-FU. Em seguida, foi testada a aclimatação de B. calyciflorus a Ag-NPs e 5-FU. Os rotíferos aclimatados a concentrações de EC10 de Ag-NPs mostraram maior tolerância a níveis mais altos de Ag-NPs e contaminação por 5-FU. No entanto, os rotíferos aclimatados ao 5-FU não exibiram tolerância cruzada a Ag-NPs em concentrações mais altas. A exposição combinada ao 5-FU e AgNPs levou a efeitos sinérgicos ao longo das gerações. Após a contaminação, a taxa de crescimento populacional dos rotíferos diminuiu inicialmente, sugerindo uma mudança nas suas condições ambientais ótimas que foi perdida com o tempo de depuração. Por último, foi avaliado o impacto do 5-FU e da DOX em quatro ecótipos de fungos aquáticos provenientes de locais contaminados e o seu potencial para biorremediação. A inibição do crescimento fúngico foi observada para as estirpes fúngicas Neonectria lugdunensis (Nl3 e N311), mas não foi observada para Aquanectria lugdumensis (As135) e Tricladium splendens (Ts100) que apresentaram maior crescimento populacional quando comparado com o controlo em concentrações mais baixas. Notavelmente, os fungos aquáticos demonstraram potencial para a biorremediação de fármacos, com um consórcio de fungos atingindo 99.9% de biorremediação para 5-FU e 64% para DOX depois de 10 dias. Isto indica o papel da diversidade das comunidades de fungos na mitigação da contaminação por fármacos anticancerígenos em sistemas aquáticos.Para projeto Emergemix (PTDC/BIABMA/30922/2017) e a Fundação para a Ciência e Tecnologia
por suportar este trabalho, e minha bolsa de doutoramento (NORTE-08-5369-FSE-000060)
Perfil biomimético para suporte à descoberta de medicamentos para aplicações tópicas
No full textDoctorate Thesis (Doctoral Program in Materials Engineering)The administration of compounds through the skin is a complex and challenging process, due to the
barrier primarily provided by the skin outermost layer, the
stratum corneum (SC). The SC consists of
corneocytes embedded in an intercellular lipid matrix (ILM) composed mainly of ceramides, cholesterol,
and free fatty acids, organized in a complex lamellar structure with different periodicities and lateral
packings. The ILM provides the diffusion pathway through which most bioactives administrated to the
skin traverse the SC. Recently, ethical, technical, regulatory, economic, and reliability concerns in human
and animal studies for testing cosmetic and pharmaceutical bioactives have driven the need for alternativein vitro screening tools to test new bioactives for cutaneous administration, at early stages of their
discover/development. In this regard, lipid biomimetic models of the SC have gained increasing attention
for their simplicity yet ability to mimic the biophysical organizations and properties of this physiological
barrier. In response to the restrictions imposed by European Union in 2013 and the amendment to the
Cosmetic Directive (Directive 76/768/EEC) regarding animal testing for cosmetic products, this
dissertation presents the development of new
in vitro screening alternative tools for evaluating the partition
and permeability coefficients of bioactive molecules to support rational discovery/development processes
of new compounds for cutaneous administration. The present dissertation introduces a new lipid
biomimetic model of SC ILM and described its integration into high-throughput methodologies. This SC
ILM model was integrated into two distinct microfluidic platforms: as micro-membrane arrays coating the
inner walls of microchannels for the analysis of partition coefficients between the membrane and aqueous
phases; and as a lipidic matrix supported by a porous membrane mounted into microfluidic Franz
platforms to evaluate cutaneous permeability coefficients of bioactive compounds. These high-throughput
platforms were used, as proof-of-concept, to determine the caffeine partition and permeability coefficients
with improved throughput, reproducibility, and with greater
in vitro to
in vivo correlation, compared to
values obtained through conventional systems and through literature. The present work represents a
significant advancement in the search for alternatives to support the development of optimized drug
delivery systems and safe cosmetic formulations, allowing for the fast, parallel, and low-volume testing of
a large number of compounds for (trans)dermal topical administration with promising results.A administração de compostos através da pele é complexa e desafiante devido à barreira imposta pela
sua camada mais externa, o
Stratum Corneum (SC). O SC compreende uma matriz celular de corneócitos
rodeados por uma matriz lipídica intercelular (ILM), composta por ceramidas, colesterol e ácidos gordos
livres, em proporções equivalentes, organizados numa estrutura lamelar complexa com diferentes
periodicidades e empacotamentos lipídicos. Esta ILM é a via de difusão pela qual a maioria dos
compostos administrados na pele atravessa o SC. Recentemente, preocupações éticas, técnicas,
regulamentares, económicas e de confiabilidade em estudos com humanos e animais impulsionaram a
procura de alternativas
in vitro para a triagem de novos compostos para administração cutânea, mas
ainda em fases iniciais da sua descoberta/desenvolvimento. Nesse sentido, os modelos lipídicos
biomiméticos do SC têm recebido um crescente destaque pela sua simplicidade e capacidade de
mimetizar as propriedades biofísicas desta barreira fisiológica. Em resposta às restrições impostas pela
União Europeia em 2013 e pela emenda da Diretiva Cosmética (76/768/EEC) sobre a realização de
testes em animais para produtos cosméticos, a presente dissertação apresenta o desenvolvimento de
novas alternativas de triagem
in vitro para a avaliação dos coeficientes de partição e de permeabilidade
de moléculas bioativas, que suportem um processo racional de descoberta/desenvolvimento de novos
compostos para administração cutânea. Esta dissertação introduz um novo modelo lipídico mimético da
ILM do SC, e descreve a sua integração em metodologias de alta triagem e rendimento. O modelo foi
integrado em duas plataformas microfluídicas: na forma de micro-matriz membranar revestindo os
microcanais para a análise de coeficientes de partição entre as fases membranar e aquosa; e na forma
de matriz lipídica suportada e integrada em plataformas microfluídicas de Franz para avaliar os
coeficientes de permeabilidade cutânea de compostos bioativos. Com estas plataformas de alta triagem
e, como prova de conceito, foi possível determinar os referidos coeficientes para a cafeína, com
rendimento e reprodutibilidade melhorados e aprimorada correlação
in vitro–
in vivo, quando comparado
com os valores obtidos em sistemas convencionais e da literatura. Este trabalho constitui um avanço
significativo na procura de alternativas de suporte ao desenvolvimento de sistemas de entrega de
medicamentos otimizados e formulações cosméticas seguras, permitindo testar rapidamente,
paralelamente e com volumes reduzidos, um grande número de compostos para administração tópica
(trans)dérmica com resultados promissores.This research was funded by the Portuguese Foundation for Science and Technology (FCT) under the PhD grant SFRH/BD/147938/2019 and in the framework of the Strategic Funding UIDB/04650/2020 by European Fund of Regional Development (FEDER), COMPETE2020 and Portugal202
B2B marketing plan for a born-global: the Albumteller case study
No full textProjeto de mestrado em Marketing e EstratégiaO mundo está em constante e acelerada mudança tecnológica levando a que sejam necessárias
estratégias de negócio que acompanhem esta evolução e as necessidades do mercado. Neste sentido,
as empresas encontram no marketing uma solução para atrair e marcar a sua posição num mercado
cada vez competitivo.
Este estudo tem como objetivo aplicar a teoria na prática empresarial, apresentado um plano de
marketing B2B para um software de edição de álbuns para fotógrafos profissionais – o AlbumTeller.
Considerando que se trata de uma empresa que atua na área da tecnologia e tendo em conta o
cenário atual da sociedade e economia digital, é importante que as estratégias das empresas estejam
alinhadas com esta realidade, particularmente no caso das born global. Isto requer planeamento
estratégico e contínuo. É fulcral a criação um plano de marketing que assente nestes pressupostos.
Assim, estabeleceu-se a questão de pesquisa que orienta o estudo: “No âmbito de uma estratégia
de internacionalização, qual o plano de marketing que deve ser implementado pelo AlbumTeller para
alcançar os seus objetivos?”
Com base nesta pergunta, o presente estudo de caso propôs-se a criar um plano de marketing
B2B, através de uma análise qualitativa, recorrendo à recolha de dados primários (através da realização
de entrevistas) e de dados secundários (através da análise de conteúdo).
Apresentou-se um plano que responde à questão de partida e que inclui diversas táticas de
marketing, com base no estudo prévio aprofundado dos mercados e de acordo com as metas e objetivos
estabelecidos. Definiram-se orçamentos, calendarização e métricas.
As principais conclusões da investigação apontam para resultados favoráveis e confirmam a
viabilidade do projeto, ressalvando, no entanto, algumas recomendações para a organização e para
estudos futuros.The world is in continuous and accelerated technological change, claiming for business strategies
that keep up with this evolution and the market needs. Companies find in marketing a solution to attract
and highlight their position in an increasingly competitive market.
This study aims to apply theory to the business practice, presenting a B2B marketing plan for an
album design software for professional photographers - AlbumTeller.
Considering that this is a company that operates in technology business and taking into account
the current scenario of society and digital economy, it is important that the companies' strategies are
aligned with this scenario, particularly in the case of born global. This requires strategic and continuous
planning. It is crucial to create a marketing plan based on these conditions.
Thus, the research question guiding the study was established: "Within the context of an
internationalization strategy, what marketing plan should be implemented by AlbumTeller to achieve its
goals?"
Based on this question, this case study intends to create a B2B marketing plan, through a
qualitative analysis, using primary data collection (interviews) and secondary data collection (through
content analysis).
A B2B marketing plan was presented, answering the research question and including several
marketing tactics, based on the previous in-depth study of the markets and in accordance with the
established goals and objectives. Budgets, timing, and metrics were defined.
The main conclusions of the research point to positive results and confirm the viability of the
project, while pointing up some recommendations for the organization and for future studies
Design e manufatura de peças híbridas multi-material de elevada condutividade térmica para a indústria de moldes de injeção de plásticos
No full textPrograma doutoral em Engenharia MecânicaUm dos principais desafios da indústria da moldação por injeção de plásticos está relacionado com o elevado tempo de arrefecimento após o ciclo de injeção. Este problema leva à diminuição da capacidade de produção e a um consequente aumento do custo associado ao processo e aos componentes finais. Nos últimos anos, a competitividade e o aumento da procura de um processo mais eficiente impulsionaram a investigação de novas abordagens relativas ao design e à utilização de diferentes materiais. No entanto, atualmente ainda não é possível combinar o efeito dos canais de arrefecimento e materiais de elevada condutividade térmica sem afetar a vida útil e as propriedades do molde.
Idealmente, um molde de injeção de plásticos deve exibir propriedades mecânicas adequadas para suportar as tensões cíclicas (mecânicas e térmicas) inerentes ao processo, ser resistente à corrosão e ao desgaste provocados pelo contacto constante com o material a ser injetado e ter elevada condutividade térmica para tornar o arrefecimento mais eficiente, diminuindo o tempo de ciclo.
Neste sentido, esta tese de doutoramento foca-se no desenvolvimento e na produção de componentes multi-funcionais multi-material com o intuito de superar os problemas acima referidos e assim aumentar a performance dos moldes de injeção de plásticos. Para tal, desenvolveram-se soluções que envolvem a combinação de diferentes técnicas de fabricação de ponta e materiais capazes de preservar as características de um molde convencional e melhorar significativamente a sua capacidade térmica. Deste modo, foram produzidas soluções multi-material à base de aço inoxidável 420-cobre. Esta abordagem visa adicionar novas funções a estes moldes ao introduzir conceitos como propriedades mecânicas aliadas a uma adequada performance térmica. Estas soluções foram caraterizadas quanto ao seu desempenho termo-mecânico, demonstrando uma combinação de propriedades adequadas para criar uma solução efetiva a longo prazo, de acordo com as especificações locais.One of the main challenges in the plastic injection moulding industry is related to the long cooling time after the injection cycle. This problem leads to a decrease in production capacity and a consequent increase in the cost associated with the process and final components. In the last few years, competitiveness and the increased demand for a more efficient process boosted the research on new approaches to the design and use of different materials. However, currently, it is not yet possible to combine the effect of the cooling channels with materials of high thermal conductivity without affecting the lifetime and properties of the mould.
Ideally, a plastic injection mould should display suitable mechanical properties to withstand the cyclic mechanical and thermal stresses inherent to the process, be resistance to corrosion and wear due to constant contact with the material to be injected, and have high thermal conductivity to make cooling more efficient, reducing the cycle time.
In this sense, this PhD thesis is focused on the development and production of multi-functional multi-material components to overcome all the above-mentioned issues and to increase the performance of the plastic injection moulds. For that purpose, solutions have been developed that involve the combination of different cutting-edge fabrication techniques and materials capable of preserving the characteristics of a conventional mould and significantly improving its thermal capacity. Hence, multi-material solutions based on 420 stainless steel-copper were produced. This approach aims to add new functions to these moulds by introducing concepts like mechanical properties allied to suitable thermal performance. These solutions were characterised by their thermo-mechanical performance, showing a suitable combination of properties to create a long-term and effective solution according to local requirements.I would like to acknowledge Fundação para a Ciência e a Tecnologia for my PhD grant SFRH/BD/147460/2019
Impressão de sistemas de geração de energia para sensores integrados em dispositivos
No full textTese doutoramento em Engenharia de MateriaisA transformação de energia ambiente em energia elétrica através de materiais poliméricos baseia-se em
diversos efeitos físicos como piezoeletricidade, triboeletricidade e termoeletricidade e estão a tornar-se
cada vez mais relevantes para o desenvolvimento de dispositivos autoalimentados. As tecnologias
avançadas de produção combinadas com as propriedades intrínsecas dos compósitos melhoram o seu
desempenho levando a uma melhor integração destes como geradores de energia para sensores e
atuadores, cada vez mais utilizados na digitalização da economia e da sociedade. As tecnologias de
impressão permitem uma melhor integração com um desenho personalizado, produção à larga escala
de baixo custo e maior sustentabilidade.
Este trabalho tem como principal objetivo o desenvolvimento de materiais para a geração de energia
elétrica através de diversos efeitos físicos com a utilização de polímeros potencialmente imprimíveis para
fornecer energia para dispositivos de baixa potência. Desta forma, as propriedades dielétricas e elétricas
destes materiais foram adaptadas para o desenvolvimento de sistemas geradores de energia baseados
nos efeitos piezoelétrico, triboelétrico e termoelétrico. Para cada efeito físico estudado, foram
desenvolvidos análises e modelos teóricos para a otimização da sua performance.
Poli(fluoreto de vinilideno) (PVDF), estireno-etileno/butadieno-estireno e estireno-butadieno-estireno
foram reforçados com nanopartículas cerâmicas (titanato de bário e estrôncio), condutores (nanotubos
de carbono e grafeno) e materiais inorgânicos (tipo-n e tipo-p) de forma a serem aplicados como
geradores de energia ou sensores. A preparação destes materiais foi por evaporação de solvente e as
suas propriedades morfológicas, térmicas, mecânicas, elétricas e dielétricas foram analisadas.
PVDF e os seus copolímeros assim como polímeros sustentáveis como a celulose, poli(hidroxibutiratoco-
hidroxivalerato), poli(L-láctido) e fibroína de seda foram usados para a geração de energia elétrica
através de estímulos mecânicos. Assim, geradores piezoelétricos (PENG), triboelétricos (TENG), híbridos
(PTENG), assim como termoelétricos (TmENG) foram desenvolvidos, com potências até 11.6 μW, 5.9
mW, 180.4 μW e 2.68 nW, respetivamente. Por fim, PENG transparente e TmENG flexível baseados em
PVDF foram desenvolvidos para geração de energia através da respetiva energia mecânica e térmica.Energy harvesting (EH) from environmental wasted energy to generate electrical energy through polymer
materials is based on several physical effects such as piezoelectricity, triboelectricity, and
thermoelectricity. These technologies are becoming increasingly relevant for the development of selfpowered
devices. Tailored properties of composites combined with advanced manufacturing technologies
increase the performance of the materials while improving their integration into EH systems, making them
even more attractive to supply energy for devices concerning the sensors and actuators demand for the
digitalization of society and the economy. Printing technologies allow custom design, large-scale, and lowcost
devices with improved integration and sustainability.
The main goal of this work is the development of materials for generating electrical energy through several
physical effects using printable polymeric materials to supply energy to low-power sensors. For this
purpose, the dielectric and electrical properties of polymer materials have been tailored to develop EH
systems based on piezoelectric, triboelectric, and thermoelectric effects. For each physical effect studied,
theoretical models and analyses were developed for performance optimization.
Poly(vinylidene fluoride) (PVDF), styrene-ethylene/butylene-styrene and styrene-butadiene-styrene were
reinforced with ceramic nanoparticles (barium and strontium titanate), conductive materials (carbon
nanotubes and graphene), and inorganic materials (n-type and p-type) to be applied as EH systems or
sensors. The polymers were prepared by solvent casting, and their morphological, thermal, mechanical,
electrical, and dielectric properties were analyzed.
PVDF and its copolymers, as well as sustainable polymers such as hydroxypropyl cellulose, poly(3-
hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate), poly(L-lactide), and silk fibroin were used to generate electrical
energy through mechanical stimuli. Thus, piezoelectric nanogenerators (PENG), triboelectric
nanogenerators (TENG), hybrid piezo-triboelectric nanogenerators (PTENG), and thermoelectric
nanogenerators (TmENG) were developed, producing output powers up to 11.6 μW, 5.9 mW, 180.4 μW,
and 2.68 nW, respectively. Finally, transparent PENG and flexible TmENG based on PVDF were developed
for EH from mechanical and thermal energy, respectively.I am grateful to the Foundation for Science and Technology (FCT) (Grant SFRH/BD/140242/2018) for the financial support of this project
Alterações climáticas e recursos hídricos: avaliação dos impactos e implementação de soluções sustentáveis
No full textPrograma doutoral em Molecular and Environmental Biology (ramo do conhecimento em Evolution, Biodiversity and Ecology)As alterações climáticas são um problema global premente que coloca ameaças significativas
aos recursos hídricos. O aumento da temperatura, as mudanças nos padrões de precipitação, e a maior
frequência e intensidade de eventos climáticos extremos estão a afetar a quantidade, qualidade e
disponibilidade de água, com implicações profundas em setores vitais como a agricultura, a energia e o
abastecimento de água potável. Antecipar os impactos das alterações climáticas nos recursos hídricos e
identificar estratégias de adaptação viáveis, como práticas agrícolas sustentáveis, tornou-se assim uma
área de investigação de extrema importância. Nesta tese de doutoramento, foram analisados os impactos
das alterações climáticas em usos múltiplos da água, juntamente com a eficácia de práticas agrícolas
sustentáveis como estratégia de adaptação, usando o modelo hidrológico SWAT na bacia do Rio Cávado,
uma área de elevada importância para os recursos hídricos em Portugal. O nosso estudo revelou que as
alterações climáticas devem reduzir a entrada de água nos reservatórios e a produção de energia
hidroelétrica, o que pode prejudicar a transição energética para fontes renováveis. Também foi verificado
que uma combinação de práticas agrícolas sustentáveis, incluindo a incorporação de fertilizantes,
mobilização reduzida do solo, e faixas de vegetação ripária, podem reduzir substancialmente a
exportação de sedimentos e nutrientes, e melhorar a qualidade da água. Em cenários de alterações
climáticas, as práticas agrícolas sustentáveis foram eficazes na mitigação dos impactos na qualidade da
água, mas práticas múltiplas serão necessárias para alcançar benefícios mais elevados. Além disso, este
estudo mostrou que as alterações climáticas devem intensificar a frequência de meses em que o caudal
do rio fica abaixo do limiar do caudal ecológico, após a captação de água para abastecimento, o que
significa que o abastecimento de água, a serem mantidos os níveis de captação de águas atuais, ocorrerá
às custas de uma maior degradação ambiental. No geral, os nossos resultados destacam a importância
de considerar os impactos das alterações climáticas em usos múltiplos da água e a necessidade de
abordagens integradas de gestão de recursos hídricos que considerem as interações entre as alterações
climáticas, práticas agrícolas e quantidade e qualidade da água. Os resultados deste estudo podem
auxiliar na formulação de políticas e na tomada de decisão para proteger os recursos hídricos e
desenvolver estratégias de adaptação eficazes às alterações climáticas.Climate change has emerged as a pressing global issue posing significant threats to water
resources. Rising temperatures, altered precipitation patterns, and increased frequency and intensity of
extreme weather events are affecting the quantity, quality, and availability of water, with profound
implications for vital sectors such as agriculture, energy, and drinking water supply. Anticipating the
impacts of climate change on water resources and identifying viable adaptation strategies, such as
sustainable agricultural practices, has become a critical research area. In this PhD thesis, the impacts of
climate change on multiple water uses are examined and the effectiveness of sustainable agricultural
practices as an adaptation strategy is assessed, using the SWAT hydrological model in the Cávado River
basin, a strategically important area for water resources in Portugal. Results showed that climate change
is projected to reduce reservoir inflow and hydropower generation, potentially hampering the renewable
energy transition. Moreover, the combination of sustainable agricultural practices, including fertilizer
incorporation, conservation tillage, and filter strips, can substantially reduce sediments and nutrient
export, and improve water quality. In the realm of future climate projections, sustainable agricultural
practices were proven effective in mitigating the impacts of climate change on water quality, but multiple
practices are necessary to achieve higher benefits. Furthermore, climate change is expected to intensify
the frequency of months when river flow falls below the ecological threshold following water abstraction
for drinking water treatment, meaning that drinking water supply, if current water abstraction levels are
maintained, will occur at the expense of additional environmental degradation. Overall, results highlight
the importance of considering the impacts of climate change on multiple water uses and the need for
adopting integrated water resource management strategies that consider the interactions between climate
change, agricultural practices, and water quantity and quality. The results of this study can inform policy
and decision-making processes for safeguarding water resources and developing effective adaptation
strategies in response to the challenges posed by climate change.Finally, I would like to express my gratitude to the funding agencies and institutions that have supported
my research work, namely Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) (SFRH/BD/141486/2018) and
the European Social Fund through the “Programa Operacional Regional do Norte” of the European
Commission. Without their financial support, this research would not have been possible. I also thank the
support of the CLIMALERT project: Climate AlertSmart System for Sustainable Water and Agriculture, an
ERA-NET initiated by JPI Climate (ERA4CS programme) co-funded by the EU commission (Grant
Agreement 690462) and FCT (ERA4CS/0004/2016), the STREAMECO project (PTDC/CTA-AMB/31245/2017), funded by the Portuguese Foundation for Science and Technology (FCT) and the
European Regional Development Fund (ERDF) through the COMPETE2020—Programa Operacional
Competitividade e Internacionalização (POCI), and the River2Ocean project (NORTE-01-0145- FEDER 000068), co-financed by the European Regional Development Fund (ERDF), through Programa
Operacional Regional do Norte (NORTE 2020)
Geoconservation at the International Union for Conservation of Nature (IUCN)
No full textThis work describes the achievements made towards geoconservation within the International Union for Conservation of Nature (IUCN) from the 1990s onwards. The key milestones in the recognition of geoconservation within the IUCN are presented. Initially, the IUCN’s geoconservation efforts were focused on refining the criteria for World Heritage (WH) designation. Subsequently, the actions focused on spreading the geoconservation framework within the IUCN World Conservation Congresses (WCCs), the establishment of an expert group on geoconservation within the IUCN World Commission on Protected Areas (IUCN-WCPA) and the publication of guidelines for geoconservation. We describe how the inclusion within the IUCN membership 2 of three organizations—two of them Spanish: The Geological Society of Spain (SGE) and the
Society for the Defence of Geological and Mining Heritage (SEDPGYM); and one international, ProGEO—has been a key factor. These organizations have achieved the adoption of resolutions
in which geoconservation, its vision, its principles and its definitions have been taken into account in the IUCN WCC (2008–2020 period), and have promoted the geoconservation conceptual framework among nature conservationists. We also analyse the progress made and offer a series of recommendations to improve geoconservation in the future adopting a more integrated approach to nature conservation within the IUCN.(undefined
Cruzamentos entre Direito e Ciência: pensando o regime da prova pericial no ordenamento jurídico português
No full textTese de doutoramento em Ciências Jurídicas (especialidade em Ciências Jurídicas Gerais)Hoje é por todos reconhecida a crescente importância da prova pericial no funcionamento
dos sistemas judiciais contemporâneos. Porém, o seu uso frequente, massivo e diverso, coloca
sérios desafios ao modelo de administração de justiça entre nós vigente.
De entre estes será de destacar, por imediato, a (inconsciente) reconfiguração do modelo
institucional e probatório que agora parece já fundado na autoridade dos peritos na medida em
que a crescente produção de conhecimento científico tende a gerar o risco de substituição do
trabalho jurisdicional pelo trabalho dos peritos. Por sua vez, a dependência epistémica dos atores
judiciais tende a culminar numa aceitação acrítica da autoridade de qualquer afirmação que seja
descrita como científica e, por conseguinte, mostra-se generalizada a crença de que as decisões
judiciais apoiadas em provas científicas são inquestionáveis ou irrefutáveis. Na prática judiciária
verifica-se que os juízes tendem a reduzir os seus esforços argumentativos para motivar
racionalmente a decisão, bastando-se com a remissão para o relatório pericial sempre que a ele
há lugar, crendo que à decisão será atribuída uma autoridade epistemologicamente distinta. A
falta de controlo judicial sobre a qualidade de informação apresentada pelos peritos não só
acarreta um enfraquecimento no sistema de garantias na apreciação dos factos e na aplicação do
Direito, como se pode mostrar contrária às finalidades da prova judicial e pode afetar as bases
sobre as quais se constrói a legitimidade das decisões judiciais.
As marcas do nosso tempo, como a hiperespecialização desagregadora, a democratização
do ensino e a complexidade dos factos que hoje são levados a decidir nos tribunais, potenciam
todos estes reptos, que não são meramente teóricos. De facto, a história da prática do uso da prova científica está repleta de exemplos de conhecimento não confiável produzido e aceite como
científico e ainda hoje nas salas dos tribunais esses exemplos vão-se repetindo. A análise da práxis
judiciária que desenvolvemos e os estudos empíricos disponíveis na literatura justificam estas
nossas preocupações.
Na presente investigação procuramos discutir a (des)adequação da configuração
processual da prova pericial aos propósitos da prova e ao modelo de administração da justiça que
atribui, em exclusivo, a função jurisdicional ao tribunal. Partindo de uma análise
epistemologicamente cunhada que nos levou a atribuir um caráter testemunhal à prova pericial,
discutimos os pressupostos em que se funda o regime legal da prova pericial. Concluindo que o
regime atual não serve os propósitos da prova e que tende a permitir uma atitude deferencial que
não se coaduna com os princípios que justificam a exclusividade da função jurisdicional,
desenvolvemos, ao abrigo de experiência comparada, alguns contributos para o aperfeiçoamento
do regime jurídico da prova pericial no ordenamento jurídico português.Today, the increasingly importance of expert evidence on the contemporary judicial
systems is unanimously recognized. However, its frequent, massive and diverse usage poses
serious dangers to the current model of administration of justice.
Among the various dangers, it is worth highlighting the (unconscious) reconfiguration of
the institutional and evidentiary model that now seems to be based on the authority of experts,
insofar as the growing production of scientific knowledge tends to generate the risk of replacing
jurisdictional work with experts' work. Moreover, the epistemic dependence of judicial actors leads
to an uncritical acceptance of any statement that is described as scientific and, therefore, it
becomes widespread the belief that judicial decisions supported by scientific evidence are
unquestionable or irrefutable. In judicial practice, judges tend to reduce their argumentative efforts
to reason on the decision, relying only on referring to the expert report whenever there is room for
it, believing that the decision will be attributed an epistemologically distinct authority. The lack of
judicial control over the quality of the information presented by the experts not only weakens the
system of guarantees in the assessment of the facts and in the application of the Law, but can also
prove to be contrary to the purposes of judicial evidence and can affect the bases on which the
legitimacy of judicial decisions is created.
The hallmarks of our time, such as the hyperspecialization, the democratization of teaching
and the complexity of the facts that today are presented in the courts, enhance all these challenges,
which are not merely theoretical. In fact, the historically the usage of scientific evidence is full of
examples of unreliable knowledge produced and accepted as scientific and even today in courtrooms these examples are repeated. Therefore, our concerns are even more justified by the
analysis of judicial praxis here developed and the empirical studies available in the literature.
In this investigation, we seek to discuss the (inadequacy) adequacy of the procedural
configuration of expert evidence to the purposes of the evidence and to the model of administration
of justice that assigns, exclusively, the jurisdictional function to the court. Starting from an
epistemologically coined analysis that led us to assign a testimonial character to expert evidence,
we discuss the assumptions on which the legal regime of expert evidence is based. We conclude
that the current regime does not serve the purposes of evidence and that it tends to allow a
deferential attitude that is not in line with the principles that justify the exclusivity of the jurisdictional
function, we develop, based on comparative experience, some contributions to the improvement
of the legal regime of expert evidence in the Portuguese legal system
Electrocatalytic properties and applications of transition metal catalysts
No full textPrograma doutoral em Chemistry (ramo do conhecimento em Physical and Analytical Chemistry)O rápido crescimento populacional e a industrialização têm contribuído para a poluição ambiental devido ao uso de combustíveis fósseis para produção de energia e na libertação de contaminantes nas águas, o que representa uma ameaça aos ecossistemas, causando efeitos tóxicos em organismos vivos. O hidrogénio verde produzido a partir da eletrólise eletroquímica da água, usando fontes de energia renovável, tem surgido como uma solução mais sustentável para o fornecimento global de energia, tendo o potencial de promover a obtenção dos objetivos da neutralidade de carbono, por descarbonização em áreas como o transporte e as indústrias. Além disso, os sensores eletroquímicos têm sido reconhecidos como ferramentas cruciais para monitorizar informações químicas abrangentes, em particular na deteção de analitos perigosos e contaminantes residuais nas águas, como compostos fenólicos. De forma a obter tecnologias de alto desempenho, estas aplicações eletroquímicas requerem eletrocatalisadores mais eficientes e económicos. Esta tese foca por isso no desenvolvimento de materiais avançados com excelente atividade catalítica, com ênfase em fosforetos de metais de transição (FMTs). Vários materiais FMTs com diferentes morfologias, como nanofios e nanopartículas, foram sintetizados com sucesso e extensivamente caracterizados usando técnicas como microscopia eletrónica de varrimento (MEV), microscopia eletrónica de transmissão (MET), difração de raios X (DRX) e espectroscopia de fotoeletrões por raios X. Posteriormente, os materiais CoP-CoTe2 , Co-Ni-P/NF e CoNiP-Ir@CP foram investigados como materiais de elétrodo para a eletrólise da água. Os resultados demonstraram que tanto o CoP-CoTe2 como o Co-Ni-P/NF exibem um desempenho superior na eletrólise de água por membrana bipolar usando uma configuração de “polarização inversa” em comparação com a eletrólise de água por membrana de troca aniónica. Além disso, a configuração de “polarização direta” levou a um potencial menor através da redução da energia elétrica por meio da neutralização eletroquímica. O material CoNiP-Ir@CP, com reduzido teor de metal precioso, mostrou ser eficaz na eletrólise da água por membrana de troca de protões com excelente estabilidade. Além disso, CoNiP@rGO e xerogéis de carbono (CXs) foram investigados na deteção de compostos fenólicos. A interação sinérgica entre CoNiP e rGO facilitou a modulação da estrutura eletrónica, levando a um melhor desempenho catalítico do CoNiP@rGO, que resultou numa alta sensibilidade e baixo limite de deteção de Bisfenol A por parte do CoNiP@rGO. Além disso, os CXs mostraram propriedades texturais e químicas favoráveis para a deteção de hidroquinona, superando o rGO, tornando-os num excelente material de suporte para incorporar FMTs.Rapid population growth and industrialization have contributed to environmental pollution trough either the use of fossil fuels for energy production and the release of contaminates into water bodies, posing threats to ecosystems and causing toxic effects in living organisms, including humans. Green hydrogen produced by electrochemical water electrolysis using renewable energy sources has emerged as an environmentally sustainable solution to global energy supply. It has the potential to decarbonize transportation and hard-to-abate industries, thereby contributing to the achievement of carbon neutrality. Additionally, electrochemical sensors have been recognized as crucial tools for monitoring comprehensive chemical information, particularly for detecting hazardous analytes and trace contaminants in water, such as phenolic compounds. Both of these electrochemical applications require high efficient and cost-effective electrocatalysts to enable high-performance technologies. Therefore, this thesis focuses on the development of advanced materials with excellent catalytic activity as alternative electrocatalysts to conventional ones, with a specific emphasis on transition metal phosphides (TMPs). Various TMP materials with different morphologies, such as nanowires and nanoparticles, were successfully synthesized and extensively characterized using techniques such as scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Subsequently, the home-made CoP-CoTe2 , Co-Ni-P/NF and CoNiP Ir@CP materials were investigated as electrode materials for electrochemical water splitting. The results demonstrated that both CoP-CoTe2 and Co-Ni-P/NF exhibit superior performance in bipolar membrane water electrolysis (BPMWE) compared to anion exchange membrane water electrolysis using a “reverse bias” configuration. Moreover, the “forward bias” configuration enabled significantly lower external bias due to reduced required electrical energy through electrochemical neutralization. The CoNiP-Ir@CP material, with reduced precious group metal (PGM) content exhibited significant potential for proton exchange membrane (PEM) electrolysis and excellent stability. Furthermore, CoNiP@rGO and carbon xerogles (CXs) were investigated for the detection of phenolic compounds. The synergetic interaction between CoNiP and rGO facilitated the modulation of the electronic structure, leading to enhanced catalytic performance of CoNiP@rGO. Consequently, CoNiP@rGO on a glassy carbon electrode showed a low limit of detection and high sensitivity for the detection of Bisphenol A. Moreover, CXs showed favorable textural and chemical properties for hydroquinone sensing, surpassing those of rGO, making them an excellent support material for incorporating TMPs.I would also like to acknowledge the financial support of Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) for turning this project possible with the financial support given, grant no. SFRH/BD/137546/2018 and COVID/BD/153233/2023, co-financed by the Fundo Social Europeu (FSE) through the Programa Operacional Regional Norte (Norte 2020)
Novo sistema para avaliação intraoperatória do balanço da coluna
No full textTese de doutoramento em Biomedical EngineeringAs deformidades da coluna são patologias que levam à perda de mobilidade, dificuldade em manter
o olhar na horizontal e problemas neurológicos que diminuem a qualidade de vida dos doentes, devido às
contrariedades que provocam nas tarefas diárias. A correção cirúrgica das deformidades está associada
a altas taxas de complicações posoperatórias, principalmente por não se atingir o correcto alinhamento
da coluna do paciente no final da cirurgia. De facto, estima-se que 87% dos cirurgiões sintam necessidade
de um sistema que consiga dar feedback do balanço da coluna do paciente intraoperatoriamente.
Este trabalho de investigação visa fornecer um sistema de suporte à decisão clínica que seja capaz
de medir o balanço da coluna intraoperatóriamente sem recorrer à aquisição de imagens médicas no
bloco operatório.
Numa primeira fase foi desenvolvido um algoritmo automático para segmentar individualmente as
vértebras do TAC. Este algoritmo segmenta iterativamente as vértebras do topo para a base do TAC,
explorando redes neuronais que são responsáveis pelo processo, sendo capaz de fazer a segmentação
com alta precisão ( 88%). Posteriormente, foi desenvolvido um algoritmo capaz de identificar automaticamente
as endplates vertebrais no TAC, uma vez que estas são as referências anatómicas utilizadas
para avaliação do balanço da coluna. Através da utilização de redes neuronais foi possível identificar as
endplates vertebrais com alta precisão (erro <1º).
De forma a integrar todas as tarefas, foi desenvolvido um software que agrega as duas tarefas anteriores.
Para além disso, o software é capaz de calcular o balanço da coluna do paciente, através do tracking
de duas vértebras do segmento da coluna a ser intervencionado. Foram desenvolvidos métodos para
estimar a curvatura da coluna do paciente, calcular as posições das vértebras e corrigir a sua orientação
de acordo com a curvatura estimada. Estes métodos foram validados através de uma prova de conceito
utilizando uma coluna de porco, demonstrando grande potencial e alta precisão (erro <7º) para a primeira
investigação rumo a um sistema de avaliação do balanço da coluna do paciente intraoperatoriamente.Spinal deformities are pathologies that lead to loss of mobility, difficulty in maintaining a horizontal
gaze, and neurological problems that reduce the patient’s quality of life by causing setbacks in simple
daily tasks. Surgical correction of deformities is associated with high rates of postoperative complications,
mainly due to the failure to achieve correct balance of the patient’s spine at the end of surgery. In fact, it
is estimated that 87% of surgeons feel the need for a system that can provide feedback on the patient’s
spinal balance intraoperatively.
This research aims to provide a clinical decision support system capable of measuring spinal balance
intraoperatively without the need for medical imaging in the operating room.
As a first step, an automatic algorithm was developed to individually segment vertebrae on CT. This
algorithm iteratively segments the vertebrae from the top to the bottom of the CT scan exploiting neural
networks responsible for the process, being able to perform the segmentation with high accuracy ( 88%).
Subsequently, an algorithm was developed to automatically identify the vertebral endplates in the CT scan,
since these are the anatomical references used to assess spinal balance. Using neural networks, it was
possible to identify the vertebral endplates with high accuracy (error <1°).
A software was developed that aggregates the two previous tasks. In addition, the software is able
to calculate the balance of the patient’s spine by tracking two vertebrae of the spinal segment to be intervened.
Methods have been developed to estimate the curvature of the patient’s spine, calculate the
position of the vertebrae, and correct their orientation according to the estimated curvature. These methods
were validated through a proof of concept on a pig spine and showed great potential and high accuracy
(error <7°) for a first investigation towards a system to assess the patient’s spinal balance intraoperatively.Fundação para a Ciência e a Tecnologia - scholarship SFRH/BD/140389/201