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Infecções por dermatófitos em Cabo Verde: Tendências epidemiológicas e abordagem etnofarmacológica ao tratamento
No full textTese de Doutoramento em Biociências apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaAs dermatofitoses são doenças infeciosas superficiais, que pela sua transmissibilidade podem ter como alvo qualquer indivíduo em qualquer idade, representando um problema de saúde mundial com alta prevalência, principalmente em países com sistemas de saúde mais débeis, como acontece em África, bem como entre crianças em idade escolar, para as quais existe um número limitado de tratamentos. Ultimamente, tem havido uma tendência no sentido de incrementar o uso de produtos naturais, derivados de plantas medicinais, pois acredita-se que estes tenham menos efeitos colaterais. Embora seja verdade que os produtos naturais têm valor medicinal, é imprescindível ter evidências científicas para demonstrar por um lado os seus usos medicinais, mas também para garantir que a sua utilização é segura. Na medicina tradicional Cabo-verdiana, a Withania chevalieri é utilizada pelas suas diversas propriedades medicinais. No entanto, os dados científicos sobre sua composição ou atividade medicinal não estão documentadas. Os objetivos principais deste estudo centraram-se na caracterização da infeção por dermatófitos em Cabo Verde em particular na população pediátrica em idade escolar e ainda na caracterização de um extrato etanólico de W. chevalieri, no que se refere à composição química e à sua bioatividade, com particular foco na atividade anti-dermatofítica. Determinou-se a prevalência de infeções por dermatófitos em três escolas primárias da cidade de Achada Igreja. Um total de 249 estudantes foram observados, tendo sido encontradas 60 crianças com lesões suspeitas de infeção por dermatófitos. Destas crianças foram colhidas amostras de cabelo, unhas e raspagem de pele, dependendo do local da lesão, tendo-se procedido à documentação fotográfica destas lesões. Estas amostras foram cultivadas em placas de agar de Sabouraud contendo cloranfenicol com e sem cicloheximida. Os isolados foram morfologicamente identificados e confirmados por sequenciação do rDNA da região ITS. Apenas foram obtidos 19 isolados de dermatófitos, o que indicou uma prevalência de dermatofitoses de 7,6%, um valor mais baixo do que aquele que é normalmente encontrado em países africanos. Trichophyton soudanense foi a espécie mais prevalente, responsável por diferentes padrões de infeção. Sendo W. chevalieri o produto natural mais utilizado em Cabo Verde como uma estratégia de etnomedicina para erradicar as dermatofitoses, realizou-se um estudo detalhado para a caracterização química e a bioatividade in vitro de um extrato etanólico de W. chevalieri (doravante designado WcCEE, do inglês “Withania chevalieri crude ethanolic extract”), com ênfase no seu efeito anti-dermatofítico. O WcCEE foi caracterizado quimicamente, por análise de HPLC. A sua atividade anti-dermatofítica foi avaliada por abordagens complementares como a determinação da concentração inibitória mínima (CIM), a concentração fungicida mínima (CFM), o “Time-Kill” e os efeitos sinérgicos quando em combinação com agentes anti-dermatofíticos utilizados em medicina convencional, por ensaios de “checkerboard”. Além disso, o possível mecanismo de ação foi investigado por várias abordagens, incluindo a quantificação dos componentes da parede celular e da membrana, complementadas por imagens de microscopia eletrónica de transmissão (TEM). O desenvolvimento de resistência foi avaliado por exposição seriada ao WcCEE. A potencial ação antioxidante foi analisada, in vitro, por métodos baseados em células e pela determinação da atividade antioxidante celular. Já a atividade anti-inflamatória foi estudada usando um modelo de linha celular de macrófago ativado por lipopolissacarídeo bacteriano. A atividade anticancerígena foi avaliada usando diferentes linhagens celulares cancerígenas humanas. A sua citotoxicidade foi avaliada em linhagens celulares não tumorais e queratinócitos humanos (HaCat), por ensaios colorimétricos. Quimicamente, verificou-se que o WcCEE é composto por compostos polifenólicos ativos, aos quais são atribuídas propriedades medicinais. O WcCEE apresentou atividade fungicida dependente da concentração sobre os dermatófitos testados, com valores de CIM de 1,56 a 25 mg/mL, e interação sinérgica com todos os antidermatófitos convencionais testados, especialmente com a terbinafina. O WcCEE não provocou o desenvolvimento de resistência em nenhuma das estirpes de dermatófitos testadas. Um aumento significativo, para algumas estirpes, no ergosterol e nos componentes da parede celular foi observado após a exposição dos fungos ao extrato, possivelmente devido a um mecanismo de escape adaptativo usado pelo fungo para manter sua integridade. No entanto, as alterações morfológicas evidentes indicaram a eficácia do WcCEE em provocar dano nas células fúngicas, possivelmente por lise. Além disso, ensaios in vitro demonstraram forte atividade antioxidante e anti-inflamatória, além do notável efeito inibitório ao diminuir o crescimento celular de várias linhagens celulares cancerígenas, especialmente de cânDermatophytoses are superficial infectious diseases, which, due to their transmissibility, can affect any individual at any age, representing a worldwide health problem with high prevalence, mainly in countries with low public health systems, as in Africa, particularly among school-age children, for whom there is a limited number of treatments. Lately, there has been a tendency to explore natural products as therapeutic alternatives to conventional antifungals, especially those derived from medicinal plants, as natural products are believed to have fewer side effects and induce less resistance. While it is true that natural products have medicinal value, it is important to gather scientific evidence supporting the suggested medicinal activities and to ensure their safe use. In traditional Cape Verdean medicine, Withania chevalieri is used for its various medicinal properties. However, there are no scientific data on its composition or its medicinal activities. The main objectives of this study were centered on the characterization of dermatophyte infection in Cape Verde, particularly in the school-age pediatric population, and also on the characterization of the ethanolic extract of W. chevalieri, concerning its chemical composition and bioactivity, with a particular focus on antidermatophytic activity. The prevalence of dermatophyte infections was determined in three primary schools in the city of Achada Igreja. A total of 249 students were observed, and 60 children were found with lesions suspected of dermatophyte infection. From these children, samples of hair, nails and, skin scrapings were collected, depending on the site of the lesion, and photographic documentation of these lesions was carried out. These samples were grown on Sabouraud's agar plates containing chloramphenicol with and without cycloheximide. The isolates were morphologically identified and confirmed by rDNA sequencing of the ITS region. Only 19 dermatophyte isolates were obtained, which indicated a dermatophytoses prevalence of 7.6%, a lower value than that normally found in African countries. Trichophyton soudanense was the most prevalent species, responsible for different patterns of infection. Since W. chevalieri is the most used natural product in Cape Verde as an ethnomedicine strategy to eradicate dermatophytoses, a detailed study was carried out for the chemical characterization and in vitro bioactivity of an ethanolic extract of W. chevalieri (hereinafter referred to as WcCEE, from English “Withania chevalieri crude ethanolic extract”), with emphasis on its anti-dermatophytic effect. WcCEE was chemically characterized by HPLC analysis. Its anti-dermatophytic activity was evaluated by complementary approaches such as the determination of the minimum inhibitory concentration (MIC), the minimum fungicidal concentration (MFC), the "Time-Kill" and the synergistic effects when combined with anti-dermatophytic agents used in conventional medicine, by checkerboard assays. Furthermore, the possible mechanism of action was investigated by various approaches, including quantification of cell wall and membrane components, complemented by transmission electron microscopy (TEM) imaging. Resistance development was assessed by serial exposure to WcCEE. The potential antioxidant action was analyzed, in vitro, by cell-based methods and by determination of cellular antioxidant activity. The anti-inflammatory activity was studied using a macrophage cell line model activated by bacterial lipopolysaccharide. Anticancer activity was evaluated using different human cancer cell lines. Its cytotoxicity was evaluated in non-tumor cell lines and human keratinocytes (HaCat), by colorimetric assays. Chemically, it was found that WcCEE is composed of active polyphenolic compounds, to which medicinal properties are attributed. WcCEE showed concentration-dependent fungicidal activity on the dermatophytes tested, with MIC values from 1.56 to 25 mg/mL, and synergistic interaction with all conventional antidermatophytic tested, especially with terbinafine. WcCEE did not cause resistance to develop in any of the dermatophyte strains tested. A significant increase, for some strains, in ergosterol and cell wall components was observed after exposing the fungi to the extract, possibly due to an adaptive escape mechanism used by the fungus to maintain its integrity. However, the evident morphological changes indicated the effectiveness of WcCEE in causing fungal cell damage, possibly by lysis. In addition, in vitro, assays have demonstrated strong antioxidant and anti-inflammatory activity, in addition to the remarkable inhibitory effect by decreasing cell growth of several cancer cell lines, especially lung cancer (NCI-H460), with low toxicity to normal cell lines and human keratinocytes.In conclusion, although the real prevalence of dermatophytoses and dermatophytes in the Cape Verde archipelago cannot be definitively established by the data obtained in this studyFCTFC
Desenvolvimento de uma plataforma para fusão de dados provenientes de sensores heterogéneos em ambientes industriais
No full textTese de Doutoramento em Engenharia Química apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaData have always been pivotal to the development, management, and optimization of processes and products within the Chemical Processing Industry (CPI). The intrinsic heterogeneity of data, along with the computational technologies for transforming those into valuable insights, have evolved significantly over time. In the domain of Process Systems Engineering (PSE), devoted to the design, planning, and operation of industrial processes, data fusion emerges as an important component for handling data intensive environments. It enables the integration of heterogeneous sources, enhancing information quality and leading to more comprehensive, accurate, and insightful analyses of the systems under examination, and consequently more efficient decision-making processes. Thus, the primary objective of this thesis is to develop and explore data fusion methodologies within the PSE domain and put forward a robust and integrated heterogeneous data fusion pipeline.The integration of multiple sources within a data fusion approach can significantly improve the quality of the extracted information. This work address various dimensions of industrial data heterogeneity, focusing on pervasive aspects such as multimodality, different information quality, disparate and irregular acquisition frequencies, non-linearity, and non-stationarity. The proposed methods address these issues, culminating in a systematized modular approach for heterogeneous data fusion for redundant sources, including information quality tracking methods.During the progress of the research work, new research directions have emerged. One such direction involves exploring effective strategies for integrating cooperative and complementary data sources. Additionally, there is an open challenge regarding consistent information quality monitoring in such complex scenarios. These directions are opportunities for further exploration and progress in the PSE field.Os dados desempenham um papel fundamental no desenvolvimento, gestão e otimização de processos e produtos nas indústrias de processamento químico. A complexidade intrínseca dos dados tal como as tecnologias computacionais necessárias para a sua transformação evoluíram consideravelmente ao longo do tempo. No âmbito da engenharia de processos e sistemas, dedicada ao projeto, planeamento e operação de processos industriais, a fusão de dados emerge como uma componente importante para extração de informação em ambientes com uso intensivo de dados. A fusão de dados permite a integração de fontes de dados heterogéneas, melhorando a qualidade da informação e proporcionando estimativas mais completas, precisas e criteriosas dos sistemas considerados, e consequentemente um melhor processo de tomada de decisão. Assim, os objetivos principais desta tese consistem em explorar aspetos fundamentais para a fusão de dados e desenvolver uma pipeline robusta de fusão de dados heterogéneos no contexto das indústrias de processamento químico.A integração de múltiplas fontes num algoritmo de fusão de dados resulta numa melhoria significativa na qualidade da informação extraída. Esta tese aborda diversas dimensões da heterogeneidade dos dados, necessárias para a fusão de dados, concentrando-se em aspetos cada vez mais comuns na industria, tais como a multimodalidade, diversidade na qualidade da informação, frequências de aquisição díspares e irregulares, bem como a não-linearidade e não-estacionariedade dos processos. Os métodos propostos procuram solucionar as questões encontradas, culminando numa abordagem compreensiva e sistemática de fusão de dados heterogéneos para fontes redundantes, incluindo métodos assosicados de monitorização da qualidade de informação.Durante a realização das atividades de investigação, surgiram também novas direções de investigação. Uma dessas direções envolve a exploração de estratégias eficazes para a integração de fontes de dados cooperativas e complementares. Por outro lado, a monitorização da qualidade da informação em cenários complexos constitui outro tópico a considerar. Estas direções proporcionam novas oportunidades de progresso científico e tecnológico a explorar no campo da engenharia de processos e sistemas.Universidade de Coimbra - A bolsa de doutoramento foi fincanciada pelo projeto com a referência PSE DOW CHEMICAL
Avaliação da poluição por plásticos e efeitos prejudiciais em aves aquáticas
No full textTese de Doutoramento em Biociências apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaWaterbirds are particularly affected by plastic ingestion and the consequent accumulation of additives in their tissues, however potential adverse effects on the health of biota have received little attention. While studies on plastic ingestion are abundant, most are focused in effects on single species, leaving knowledge gaps on community-level impacts. Also, due to the profound impact of plastic pollution in marine ecosystems, research often prioritizes seabird species, leaving estuarine birds with less information available. Gut blockage and damage of internal tissues are not the only problems coming from plastic ingestion. Plastic additives, used to enhance or give plastics certain characteristics, are usually coated in the polymer, and not chemically bound to it, so they can easily leach when in the stomach of birds and accumulate into tissues, potentially leading to various health issues. Polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) are an example of plastic additives and were formerly used as flame retardants. Yet, these were subject to restrictions and bans in several countries due to their recognized endocrine and immune disrupting properties. Notwithstanding, PBDEs still persist in high concentrations in the environment. Despite being recognized as harmful chemicals, the effects of PBDEs on waterbird species still lack comprehensive study. Moreover, studies linking plastic ingestion to the accumulation of additives in tissues are still scarce, and the processes of leaching within birds' stomachs remain largely unknown. Methoxylated PBDEs (MeO-BDEs) have recently attracted researchers' attention. While these compounds can occur naturally through the activity of primary producers, they may also be formed through the transformation of 'parent' PBDEs. These compounds have already been identified in certain bird species, but information regarding their effects remains scarce. Plastic ingestion, and consequent leaching, is not the sole concern for waterbirds. Reports of plastic being used as nest material are increasing, however, apart from the visible effects of entanglement and facilitated ingestion by chicks, there is still a gap in knowledge regarding potential effects on incubation. Therefore, the main objectives of this thesis are to: 1) describe plastic ingestion and PBDEs/MeO-BDEs uptake by waterbirds along a gradient of exposure; 2) evaluate potential effects of plastic-associated compounds in the health and fertility of gull species, with urban gulls acting as a contrasting population; 3) assess the effects of plastic used in nest architecture in incubation temperature, adult incubation behaviour and chick health, through a controlled experiment; and 4) study the dynamics of plastic leaching in the stomach and subsequent chemical uptake in tissues of a seabird species, along with potential hazardous effects. Major findings of this study were: 1) the prevalence of plastics and associated contaminants differed among waterbird species. Even though a gradient of exposure was not confirmed, results suggest that contamination patterns seem to be mediated by intrinsic characteristics of each species, dietary preferences, and foraging strategies (Chapter 2); 2) several harmful effects in both adults and chicks on neurofunction, oxidative stress, cell damage, immune function, and male fertility, especially due to the increased presence of the less studied MeO-BDEs. The only exception was observed in adult gulls from the urban population that seem to be affected by high levels of PBDEs, probably due to high exposure to these chemicals in urban areas and landfills (Chapter 3); 3) disruptive effects of plastic use as nest material, namely in incubation temperature, incubating adults’ heart rate and incubation behaviour, along with potential effects in chicks’ health post-hatching (Chapter 4); and 4) a positive relation between plastic ingestion and chemical leaching, even in species that regurgitate frequently. The brief retention of plastic in the stomach may suffice for chemical accumulation within various tissues, particularly in the brain, and suggests consequent harmful effects on neuromuscular function (Chapter 5). Overall, this study contributed to confirm trends already explored in waterbirds, while filling important gaps about effects on the health of individuals, which have not yet been investigated in the problematics of plastics and associated additives.As aves aquáticas são particularmente afetadas pela ingestão de plásticos e consequente acumulação de aditivos nos seus tecidos, no entanto os potenciais efeitos adversos na sua saúde têm recebido pouca atenção. Embora existam vários estudos sobre ingestão de plástico, a maioria foca-se nos efeitos numa única espécie, o que deixa lacunas de conhecimento dos impactos ao nível da comunidade. Além disso, devido ao impacto significativo da poluição por plásticos nos ecossistemas marinhos, os estudos têm abordado esta problemática sobretudo em aves marinhas, pelo que a informação para as aves aquáticas é ainda escassa. A obstrução intestinal e os danos internos nos tecidos não são os únicos problemas decorrentes da ingestão de plástico. Os aditivos dos plásticos, usados para melhorar ou conferir certas características, geralmente são revestidos no polímero e não estão ligados quimicamente a ele, o que facilita a lixiviação quando presentes no estômago das aves e a acumulação nos tecidos, podendo desencadear vários problemas de saúde nos animais. Os éteres difenílicos polibromados (PBDEs) são um exemplo de aditivos que eram anteriormente usados como retardadores de chama. No entanto, foram sujeitos a restrições e proibidos em vários países dadas as suas propriedades como disruptores endócrinos e imunitários. Não obstante, os PBDEs ainda persistem em altas concentrações no meio ambiente. Apesar de serem reconhecidos como produtos químicos nocivos, os efeitos dos PBDEs nas aves aquáticas ainda carecem de estudos abrangentes. Além disso, são ainda escassos os estudos que relacionam a ingestão de plástico com a acumulação de aditivos nos tecidos, e os processos de lixiviação no estômago das aves permanecem em grande parte desconhecidos. Recentemente, os PBDEs metoxilados (MeO-BDEs) têm sido objeto de vários estudos. Embora estes compostos possam ocorrer naturalmente através da atividade de produtores primários, podem também ser formados através da transformação de PBDEs. Os MeO-BDEs já foram identificados em diversas aves selvagens, mas a informação acerca dos efeitos na saúde destas espécies permanece escassa. A ingestão de plástico e a consequente lixiviação não são a única preocupação em aves aquáticas. A utilização de plástico como material nos ninhos está a aumentar, no entanto, para além dos efeitos visíveis de emaranhamento e ingestão facilitada pelos pintos, ainda existe uma lacuna no conhecimento sobre potenciais efeitos na incubação. Portanto, os principais objetivos desta tese são: 1) descrever a ingestão de plásticos e a acumulação de PBDEs/MeO-BDEs por aves aquáticas ao longo de um gradiente de exposição; 2) avaliar os potenciais efeitos dos compostos associados ao plástico na saúde e fertilidade de gaivotas, considerando as gaivotas que nidificam em áreas urbanas como uma população contrastante; 3) avaliar os efeitos do plástico utilizado na construção dos ninhos na temperatura de incubação, no comportamento de incubação dos adultos e na saúde dos pintos, através de uma experiência controlada; e 4) estudar a dinâmica de lixiviação do plástico no estômago, subsequente acumulação de químicos nos tecidos de uma espécie de ave marinha, e potenciais efeitos nocivos na sua saúde. As principais conclusões deste estudo foram: 1) a prevalência de plásticos e contaminantes associados diferiu entre as espécies de aves aquáticas. Embora não tenha sido confirmado um gradiente de exposição, os resultados sugerem que os padrões de contaminação parecem ser mediados por características intrínsecas de cada espécie, preferências alimentares e estratégias de procura de alimento (Capítulo 2); 2) efeitos nocivos em adultos e pintos ao nível da função neurológica, stress oxidativo, danos celulares, função imunológica e fertilidade dos machos, especialmente devido ao aumento da presença de compostos menos estudados como os MeO-BDEs. A única exceção foi observada em adultos da população urbana de gaivotas que parecem ser afetados por elevados níveis de PBDEs, provavelmente devido à elevada exposição a estes compostos em áreas urbanas e lixeiras (Capítulo 3); 3) efeitos disruptivos da utilização de plástico como material dos ninhos, nomeadamente na temperatura de incubação, na frequência cardíaca dos adultos e no comportamento de incubação, para além de potenciais efeitos na saúde dos pintos após a eclosão (Capítulo 4); e 4) relação positiva entre ingestão de plástico e lixiviação de químicos, mesmo em espécies que regurgitam com frequência. A acumulação de substâncias químicas nos tecidos, nomeadamente no cérebro, pode ocorrer mesmo se o plástico ficar retido no estômago por pouco tempo, e sugere consequentes efeitos prejudiciais na função neuromuscular (Capítulo 5). De uma forma geral, este estudo contribuiu para confirmar tendências já abordadas na problemática de plásticos e aditivos associados em aves aquáticas, e preencheu lacunas acerca dos efeitos na saúde dos indivíduos, os quais têm sido ainda pouco investigados.FC
Interface de Chips de Silício com Eletrónica de Matéria Maleável: Direcionado a Peles Eletrónicas Avançadas
No full textDissertação de Mestrado em Engenharia Biomédica apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaNas últimas duas décadas, a eletrónica de matéria maleável e extensível tem atraído uma atenção crescente devido às suas aplicações promissoras em dispositivos vestíveis e flexíveis. No entanto, a integração das tecnologias rígidas de estado sólido (SST) em circuitos de matéria maleável apresenta desafios significativos devido à incompatibilidade mecânica inerente entre a natureza rígida das SST e a natureza flexível dos circuitos de matéria maleável.Durante os últimos anos, o laboratório Soft and Printed Microelectronics (SPM) da Universidade de Coimbra desenvolveu uma técnica para a incorporação de microchips em eletrónica de matéria maleável baseada na técnica reversível de Polímero-Gel (Pol-Gel). Esta técnica consiste em expor o substrato de polímero ao vapor de solvente, o que induz uma transição de fase física reversível de um estado sólido para um estado gelatinoso. Neste estado maleável e gelatinoso, o substrato apresenta uma maior conformidade, permitindo que os microchips penetrem tanto no substrato como na tinta condutora, facilitando assim a integração perfeita de componentes rígidos na matriz extensível.Nesta dissertação, comecei por me debruçar sobre uma máquina de soldadura a vapor (VSM) feita à medida, que foi recentemente desenvolvida para a soldadura automatizada de Pol-Gel. Concentrei-me na conceção e validação dos parâmetros de entrada que resultam na transição do estado de polímero para o estado de gel no equipamento concebido. Através de uma extensa caraterização experimental, identifiquei os parâmetros ótimos para o sistema de geração de vapor da VSM, que inclui uma temperatura de 28°C, um tempo de exposição de 140 minutos e um volume de tolueno de 45 mL. Estas condições permitem a transição reversível do polímero para gel e servem como referências valiosas para um maior refinamento e otimização da VSM.Posteriormente, estudei, desenvolvi e optimizei uma nova estratégia de atenuação da rigidez para resolver o problema da incompatibilidade mecânica entre a eletrónica maleável e os microchips. Ao incorporar uma grande estrutura elíptica de ilhas rígidas de poliestireno (PS), consegui uma melhoria significativa na resistência dos circuitos à deformação mecânica. A caraterização eletromecânica revelou que o circuito resultante podia suportar mais de 1065 ciclos de 100% de tensão sem falhas eléctricas. Isto foi conseguido através da técnica reversível de polímero-gel e centrando-se em copolímeros de bloco de estireno e compósitos à base de metal líquido. Uma análise de elementos finitos corroborou ainda mais a eficácia destas modificações de integração na atenuação da concentração de tensões na interface.Por último, para demonstrar uma aplicação, desenvolvi um dispositivo eletrónico para a pele, capaz de monitorizar o perfil de tensão da pele humana, que integra vários sensores de tensão e toda a eletrónica de microchips para aquisição, processamento e transmissão de dados via Bluetooth. Utilizei este dispositivo para demonstrar a monitorização da respiração e do movimento do corpo.Over the last two decades, soft-matter and stretchable electronics have attracted increasing attention due to their promising applications in wearable and flexible devices. However, the integration of rigid solid-state technologies (SST) into soft-matter circuits presents significant challenges due to their inherent mechanical mismatch between the rigid nature of SST and the flexible nature of soft-matter circuits.During the past years, the Soft and Printed Microelectronics (SPM) laboratory of the University of Coimbra developed a technique for incorporation of microchips into soft-matter electronics based on reversible Polymer-Gel (Pol-Gel) technique. This technique involves exposing the polymer substrate to solvent vapor, which induces a reversible physical phase transition from a solid to a gel-like state. In this softened, gel-like state, the substrate exhibits increased conformity, allowing microchips to penetrate both the substrate and conductive ink, thereby facilitating seamless integration of rigid components into the stretchable matrix. In this dissertation, I first focused on a custom-made Vapor Soldering Machine (VSM) that was recently developed to automated Pol-Gel soldering. I focused on design and validating of input parameters that result in the transition form the polymer state to a gel state on the designed equipment. Through extensive experimental characterization, I identified optimal parameters for the VSM's vapor generation system, including a temperature of 28°C, an exposure time of 140 minutes, and a toluene volume of 45 mL. These conditions enable the polymer’s reversible gel transition and serve as valuable benchmarks for further refinement and optimization of the VSM. Afterwards I studied, developed and optimized a novel stiffness-tuning strategy to address the mechanical mismatch between soft electronics and microchips. By incorporating a large elliptical polystyrene (PS) rigid island structure, I achieved a significant improvement in circuit's resilience to mechanical deformation. Electromechanical characterization revealed that the resulting circuit could withstand over 1065 cycles of 100% strain without electrical failure. This was achieved by taking advantage of the reversible Polymer-Gel technique and focusing on styrene block copolymers and liquid metal based composites. A finite element analysis further corroborated the effectiveness of these design modifications in mitigating stress concentration at the interface.Finally, to showcase an application, I developed a wearable electronic skin device capable of monitoring the strain profile of the human skin, which integrate multiple strain sensors, and all microchip electronics for data acquisition, processing and transmission via Bluetooth. I used this device to demonstrate monitoring respiration and body motion.Outro - This dissertation was partially supported by the European Research Council (ERC) consolidator grant Liquid3D, under grant agreement number, Grant agreement ID: 101045072. Research infrastructure, and equipment was provided by the Soft and Printed Microelectronics Laboratory, at Department of Electrical and Computer Engineering of the University of Coimbra, and the Institute of Systems and Robotics.
Additionally, funding was received from the project “Embalagem do Futuro”, supported by the Portuguese Recovery and Resilience Plan (PRR) and the Next Generation EU European Funds
Study of films that release polyhexanide, for an application as antimicrobial dressings
No full textDissertação de Mestrado em Bioquímica apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaInfection has been a common problem in chronic wounds, compromising their healing, which may not occur without external assistance. One type of external assistance for chronic wounds is antimicrobial dressings. With the aim of being used in antimicrobial dressings, a controlled release system for the antiseptic polyhexanide (PHMB), a widely used antimicrobial agent in topical wound disinfection, was prepared and characterized. For this purpose, PHMB was loaded into a cryogel composed solely of chitosan (CS) in the form of a film. PHMB was loaded by immersing these films in a PHMB solution during sterilization by autoclaving, resulting in a PHMB-loaded and sterilized film. These films were flexible and exhibited appropriate swelling capacity, porosity, water vapor transmission rate, and water penetration capacity for use as dressings. They also demonstrated antioxidant capacity and the ability to induce blood coagulation.To obtain a more accurate prediction of the drug release kinetics in a wound and to understand the influence of conditions on the release kinetics, PHMB release was studied in different laboratory models that aimed to mimic wound conditions. It was found that the release kinetics depended on the laboratory model used, generally resulting in a longer duration of release in models with smaller medium volumes, limited access to the medium, and without agitation. Modeling the release curves allowed the conclusion that, where feasible, diffusion was the main mechanism controlling drug release, sometimes associated with the relaxation of the polymeric chains of the film.The validation of the adequacy of the obtained release kinetics was carried out by comparison with the release kinetics obtained from a commercial antimicrobial dressing that releases PHMB, tested in the same way and in the same laboratory models, using the laboratory models that best approximated wound conditions. As comparable release kinetics were obtained, it suggests that the prepared PHMB-loaded CS films have potential for use in the development of antimicrobial dressings.A infeção tem sido um problema comum nas feridas crónicas, comprometendo a sua cicatrização, que poderá não ocorrer sem ajuda externa. Um dos tipos de ajuda externa para as feridas crónicas são os pensos antimicrobianos. Com o objetivo de uma utilização em pensos antimicrobianos, preparou-se e caracterizou-se um sistema de libertação controlada do antissético polihexanida (PHMB), um agente antimicrobiano amplamente utilizado na desinfeção tópica de feridas. Para isso, carregou-se a PHMB num criogel composto somente por quitosano (CS), na forma de filme. A PHMB foi carregada por imersão destes filmes numa solução de PHMB durante esterilização por autoclavagem, resultando um filme carregado com PHMB e esterilizado. Estes filmes apresentaram-se flexíveis e exibiram capacidade de inchaço, porosidade, taxa de transmissão de vapor de água e capacidade de penetração de água adequadas a uma utilização como pensos. Revelaram também possuir capacidade antioxidante e capacidade de induzir a coagulação do sangue.Com o objetivo de se procurar obter uma previsão mais correta da cinética de libertação do fármaco numa ferida e se perceber a influência das condições na cinética de libertação, a libertação da PHMB foi estudada em diferentes modelos laboratoriais, que procuraram aproximar-se das condições numa ferida. Verificou-se que a cinética de libertação dependia do modelo laboratorial utilizado, obtendo-se, em geral, maior duração da libertação nos modelos em que se usava menor volume de meio, se limitava o acesso ao meio e quando não se usava agitação. A modelação das curvas de libertação permitiu concluir que, nos casos em que foi possível executá-la, a difusão era o principal mecanismo que controlava a difusão do fármaco, nalguns casos associada à relaxação das cadeias poliméricas do filme.A validação da adequação das cinéticas de libertação obtidas foi efetuada por comparação com a cinética de libertação obtida com um penso antimicrobiano comercial que liberta PHMB, ensaiado do mesmo modo e nos mesmos modelos laboratoriais, utilizando os modelos laboratoriais que mais se aproximavam das condições numa ferida. Tendo-se obtido cinéticas de libertação comparáveis, tudo indica que os filmes de CS carregados com PHMB preparados podem ter potencial para uso no desenvolvimento de pensos antimicrobianos.FCTFC
Reprogramação de glioma-em-neurônios como uma tecnologia para escapar a proliferação de gliomas
No full textDissertação de Mestrado em Biologia Celular e Molecular apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaGlial cells are master regulators of synaptic plasticity and essential controllers of synapse formation and maintenance, and neuronal function. Gliomas are intrinsic brain tumors originating from the brain's and spinal cord's neuroglial progenitor cells. They constitute the majority of primary brain tumors and 80% of cancers of the central nervous system (CNS). This type of cancer can be classified into four categories according to the current World Health Organization (WHO) guidelines published in 2021: grades I and II represent low-grade gliomas, while grades III and IV represent high-grade gliomas (HGG). This latter carries an incidence rate of 3.2 per 100,000 individuals and makes up around 25% of all brain tumors. Recovery with minimal aggression on the patient's health is essential. Furthermore, the neurogenesis ability in the adult brain is extremely limited and highly restricted to a few regions. Cell reprogramming is a new promising, cell-specific therapy that induces cell fate conversion through the forced expression of transcription factors (TFs) and can be used to regain neuronal functional features from other cell types In this work, we studied different candidates to reprogram glioma cells into induced neurons in vitro and their capability of impeding tumor cell proliferation. Here we aimed to induce a targeted expression using a functional Cre-flex system that can infect U87-MG-Luc2 cells and lead to the overexpression of Cre and the selected TFs. Remarkably, we detected an increased tendency of expression of neuronal markers under these conditions and a decreased migration postreprogramming. In summary, this thesis highlights the promising role of transcription factors in converting glioma cells into neurons by which target reprogramming may impede tumor proliferation. This approach deepens our insight into glioma pathophysiology and enhances our understanding of cell reprogramming-based therapeutic strategies for brain tumors.As células da glia desempenham um papel importante na regulação da plasticidade sináptica e no controlo da formação e manutenção de sinapses, assim como e da função neuronal. Os gliomas são tumores cerebrais intrínsecos originários das células progenitoras neurogliais do cérebro e da medula espinhal, constituindo a maioria dos tumores cerebrais primários e 80% dos tumores do sistema nervoso central (SNC). Este tipo de tumores pode ser classificado em quatro categorias de acordo com as diretrizes atuais da Organização Mundial da Saúde (OMS) publicadas em 2021: os graus I e II representam gliomas de baixo grau, enquanto os graus III e IV representam gliomas de alto grau (HGG). Este último tem uma taxa de incidência de 3,2 por 100,000 indivíduos e representa cerca de 25% de todos os tumores cerebrais. A recuperação dos doentes com o mínimo de agressão à sua saúde é essencial. Além disso, a capacidade de neurogénese no cérebro adulto é extremamente limitada e altamente restrita a algumas regiões. A reprogramação celular é uma nova terapia promissora e específica para células que induz a conversão do destino celular por meio da expressão forçada de fatores de transcrição (TFs) e pode ser usada para recuperar características funcionais neuronais a partir de outros de outros tipos de células. Neste estudo, foram estudados diferentes fatores de transcrição para reprogramação de células de glioma em neurónios induzidos in vitro e a sua capacidade para impedir a proliferação de células tumorais. Nesse trabalho, visamos uma expressão direcionada usando um sistema Creflex funcional que pode infetar células U87-MG-Luc2 e levar à superexpressão de Cre e dos TFs selecionados. Notavelmente, nestas condições detetamos um aumento da tendência de expressão de marcadores neuronais e uma diminuição da migração pós-reprogramação. Em resumo, esta tese destaca o papel promissor dos fatores de transcrição na conversão de células de glioma em neurónios. A reprogramação de células específicas como avaliado nesse trabalho pode impedir a proliferação tumoral. Essa abordagem aprofunda a nossa visão sobre a fisiopatologia do glioma e melhora a nossa compreensão acerca das estratégias terapêuticas baseadas na reprogramação celular de tumores cerebrais.Outro - The laboratory is funded by the European Regional Development Fund (ERDF), through the Centro 2020 Regional Operational Program; through the COMPETE 2020 - Operational Programme for Competitiveness and Internationalisation, and Portuguese national funds via FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologia, under the projects: UIDB/04539/2020, UIDP/04539/2020, LA/P/0058/2020, 2022.06127.PTDC, ViraVector (CENTRO-01-0145-FEDER-022095) and Neurodiet (JPND/0001/2022), Cintech, ref.C64486557600000005, Portuguese Resilience and Recovery Plan, NextGenerationEU Fund, ARDAT under the IMI2 JU Grant agreement No 945473 supported by EU and EFPIA; GeneT- Teaming Project 101059981 supported by the European Union's Horizon Europe program
Life Cycle Assessment of Ammonium Sulphate Recovery From Urban Wastewater
No full textDissertação de Mestrado em Engenharia do Ambiente apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaEach year, 380 billion m3 of municipal wastewater (WW) are generated globally and WW production is expected to increase, as well as emissions of nitrogen from WW. Estimations suggest that there are 16.6 Tg of nitrogen present in WW generated across the world every year. The global demand for nitrogen in agriculture, supplied through nitrogen fertilisers, stands at 115.5 Tg, hence, nitrogen recovery from WW could offset part of global nitrogen demand as a fertiliser nutrient. The goal of the life cycle assessment (LCA) presented in this thesis is to assess the environmental impacts of both recovering nitrogen (with the stripping-scrubbing technology) in the form of ammonium sulphate fertiliser from urban wastewater (WW) in a municipal wastewater treatment plant (WWTP) and treating the urban WW and compare it against a reference scenario This thesis performs an environmental LCA of the recovery of nitrogen (in the form of ammonium sulphate fertiliser) from urban WW in a municipal WWTP installed at Aquafin Inc, in Flanders, Belgium. The LCA aims to compare the following scenarios: a Reference Scenario (RS) that represents a conventional WWTP (without nitrogen recovery) and conventional ammonium sulphate fertiliser supply; and a Stripping-Scrubbing Scenario (SS) that combines the conventional WWTP (RS) with a stripping-scrubbing technology to recover nitrogen in the form of ammonium sulphate fertiliser. The functional unit chosen is 1 kg of ammonium sulphate fertiliser and the treatment of the corresponding amount of urban wastewater (390 m3) and external sludge (60 kg) necessary to obtain that amount of fertiliser. Life cycle impact assessment was performed for nine categories, selected from the Environmental Footprint method. The stripping-scrubbing scenario has higher impacts than the reference scenario for the nine categories evaluated, mainly due to sodium hydroxide and sulfuric acid consumption in the stripping-scrubbing phase. The results obtained with these scenarios are compared with another LCA study for the same WWTP, but presenting a consequential LCA and not including primary treatment, and evaluating exchange/adsorption technology using zeolite-Na as an adsorbent. Both studies conclude that nitrogen recovery at the WWTP has higher impacts compared to conventional WWTP and mineral fertiliser production.Todos os anos, são gerados, a nível mundial, 380 mil milhões de m3 de águas residuais municipais e prevê-se que a produção de águas residuais aumente, tal como as emissões de azoto das águas residuais. As estimativas sugerem que existem 16,6 Tg de azoto presentes nas águas residuais geradas anualmente em todo o mundo, e a recuperação de azoto das águas residuais poderia compensar parte da procura global de azoto como nutriente para fertilizantes. O objetivo da avaliação ambiental de ciclo de vida (ACV) presente nesta tese é avaliar os impactes ambientais da recuperação de azoto (com a tecnologia de stripping-scrubbing), sob a forma de fertilizante de sulfato de amónio, a partir de águas residuais urbanas, numa estação de tratamento de águas residuais (ETAR) municipal, e do tratamento das águas residuais urbanas e compará-los com um cenário de referência. Esta tese apresenta uma ACV da recuperação de azoto (sob a forma de fertilizante de sulfato de amónio) de águas residuais urbanas numa ETAR municipais instalada na Aquafin Inc, em Flandres, na Bélgica. Os dados da ETAR são dados industriais, excepto os da tecnologia de stripping-scrubbing, que são dados piloto upscaled. A ACV visa comparar os seguintes cenários: um Cenário de Referência (RS) que representa uma ETAR convencional (sem recuperação de azoto) e o aprovisionamento convencional de fertilizante de sulfato de amónio; e um Cenário de Stripping-Scrubbing (SS) que combina a ETAR convencional (RS) com uma tecnologia de Stripping-Scrubbing para recuperar o azoto sob a forma de um fertilizante de sulfato de amónio. A unidade funcional escolhida é a recuperação de 1 kg de fertilizante de sulfato de amónio associado ao tratamento da quantidade correspondente de águas residuais urbanas (390 m3) e de lamas externas (60 kg) necessárias para recuperar essa quantidade de fertilizante. A avaliação de impacte de ciclo de vida foi realizada para nove categorias de impacte, selecionadas a partir do método Environmental Footprint. O cenário de Stripping-Scrubbing tem impactes mais elevados do que o cenário de referência para as nove categorias avaliadas, principalmente devido ao consumo de hidróxido de sódio e de ácido sulfúrico na fase de Stripping-Scrubbing. Os resultados obtidos com estes cenários são comparados com um outro estudo de ACV para a mesma ETAR, mas apresentando um LCA consequencial e não incluindo o tratamento primário, e avaliando a tecnologia de troca/adsorção utilizando zeólito-Na como adsorvente. Ambos os estudos concluem que a recuperação de azoto na ETAR tem impactos mais elevados em comparação com a ETAR convencional e a produção de fertilizantes minerais.H202
IDENTIFICAÇÃO DE PEQUENAS MOLÉCULAS ESPECÍFICAS DE MIRNA CAPAZES DE MODULAR SELETIVAMENTE NÍVEIS DE MIRNA EM MODELOS DE DOENÇA DE MACHADO-JOSEPH
No full textDissertação de Mestrado em Biotecnologia Farmacêutica apresentada à Faculdade de FarmáciaA doença de Machado-Joseph (MJD), também conhecida como Ataxia Espinocerebelosa tipo 3, é uma doença neurodegenerativa e é a ataxia hereditária dominante mais comum em todo o mundo. Atualmente, não existe cura para a doença, nem um tratamento capaz de deter a sua progressão, apenas existe terapias farmacológicas e não farmacológicas para o alívio dos sintomas nos pacientes.MicroRNAs (miRNAs) são moléculas de RNA não codificantes que regulam a expressão de múltiplos genes-alvo a nível pós-transcricional. A desregulação de miRNAs tem sido relatada em algumas doenças neurodegenerativa, em particular na MJD. Contudo, ainda não se sabe se essa desregulação é causa ou consequência do processo neurodegenerativo na MJD.Embora fármacos baseados em miRNA ainda não tenham sido aprovados pela FDA para uso médico, existem medicamentos aprovados pela FDA que podem modular os níveis de miRNA (modificadores de pequenas moléculas de miRNA). Embora estas moléculas tenham um enorme potencial, elas são ativadores ou inibidores gerais de miRNAs. Portanto, o objetivo principal deste estudo foi identificar pequenas moléculas que regulam seletivamente miRNAs desregulados em MJD, com o objetivo de restaurar os seus níveis.Inicialmente, utilizando o servidor Web PSRR para prever a regulação da expressão de miRNAs por pequenas moléculas, previu-se que 140 compostos modulassem 6 miRNAs de interesse. Estas pequenas moléculas foram primeiro testadas em Neuro2A transduzidas de forma estável com Ataxin-3 do tipo selvagem usando um ensaio de Luciferase e depois validadas por qRT-PCR. No total foram encontradas, tinta e uma pequenas moléculas capazes de regular pelo menos um dos miRNAs desregulados na MJD, seis das quais foram capazes de modular os níveis de forma significativa. Além disso, conseguimos identificar compostos com um perfil modificador específico de miRNA e outras que modificam simultaneamente mais de um miRNA.Em paralelo, como uma experiência piloto, a enoxacina, um ativador geral de miRNAs, foi testada num modelo de camundongo transgênico (Tg)-Q69 MJD, uma redução notável no número de agregados de ataxina-3 nos lóbulos cerebelares VI e VII foi observada nos animais tratados com está pequena molécula. Em geral, identificamos com sucesso medicamentos aprovados pela FDA como modificadores promissores de miRNAs, cujo potencial terapêutico justifica avaliação em modelos in vitro e in vivo da MJD.Palavras-Chave: Doença de Machado-Joseph, ataxia espinocerebelosa tipo 3 (SCA3), neurodegenerescência, microRNA (miRNA), pequenas moléculas, fármacos e previsão in-silico.Machado-Joseph disease (MJD), also known as spinocerebellar ataxia type 3, is a neurodegenerative disease and the most common dominantly inherited ataxia worldwide. There is currently no cure for the disease nor any treatment capable of stopping disease progression, and only pharmacological and non-pharmacological therapies are being applied for patient symptoms’ relief.MicroRNAs (miRNAs) are non-coding RNA molecules that modulate the expression of multiple target genes at the post-transcriptional level. MiRNA dysregulation has been reported in some neurodegenerative diseases, particularly in MJD. However it is still unclear whether this dysregulation is a cause or a consequence of the neurodegenerative process in MJD.While miRNA-based drugs are not yet FDA-approved for medical use, there are FDA-approved drugs that can modulate miRNA levels (miRNA small molecule modifiers). Although these molecules have enormous potential, they constitute general activators or inhibitors of miRNAs. Therefore, the main objective of this work was to identify small molecules that selectively regulate dysregulated miRNAs in an MJD disease context, with the purpose of restoring miRNA levels. Initially, using the PSRR Web server for predicting the regulation of miRNAs expression by small molecules, 140 compounds were predicted to modulate 6 miRNAs of interest. These drugs were first assayed in Neuro2A-stably transduced with wild-type Ataxin-3 using a Luciferase Reporter Assay and then validated by qRT-PCR. Thirty-one drugs were found capable of regulating at least one of the dysregulated miRNAs in MJD, with six exhibiting a notable impact on miRNA profiles. Moreover, we were able to identify small molecules with a specific miRNA-modifying profile and others that modify simultaneously more than one miRNA. In parallel as a pilot experiment, enoxacin, a general miRNA activator, was tested in transgenic (Tg)-Q69 MJD mouse model and a notable reduction in the number of ataxin-3 aggregates in cerebellar lobes VI and VII was observed in drug-treated animals.Overall, we successfully identified FDA-approved drugs as promising miRNA-modifiers, whose therapeutic potential warrants assessment in both in vitro and in vivo models of MJD.Keywords: Machado-Joseph disease, Spinocerebellar ataxia type 3 (SCA3), neurodegeneration, microRNA (miRNA), small molecules, drugs and in-silico prediction
Investigar o impacto de variantes genéticas de significado indeterminado nas doenças cardiovasculares através de plataformas genéticas
No full textDissertação de Mestrado em Biotecnologia Farmacêutica apresentada à Faculdade de FarmáciaAs doenças cardiovasculares (DCVs) continuam a ser uma das principais causas de morbilidade e mortalidade a nível mundial, sendo que os fatores genéticos desempenham um papel significativo no risco de doença. Os canais de sódio dependentes da voltagem cardíaca são essenciais para manter a condução eléctrica adequada no coração. O canal de sódio 1.5 controlado por voltagem (NavI.5) é o principal canal de sódio expresso nas células do miocárdio. O Navl.5 é uma proteína complexa codificada pelo gene hSCN5A, e as mutações neste gene estão associadas a várias doenças, nomeadamente a canalopatias cardíacas. O rápido desenvolvimento da sequenciação do genoma completo de nova geração levou à descoberta de inúmeras variantes de significado indeterminado (VSI) em indivíduos com DCVs. Esta classificação cria desafios na interpretação, avaliação do risco e tomada de decisões clínicas devido à ambiguidade resultante. Foram desenvolvidos vários modelos para avaliar os efeitos de alteração genética destas variantes, mas estes modelos enfrentam limitações significativas em termos de custos, da natureza demorada para desenvolvimento de um fenótipo ou de procedimentos invasivos. O principal objetivo desta monografia foi o de fornecer uma revisão abrangente das DCVs, dos canais iónicos, do gene hSCN5A e dos modelos in vitro para avaliar o impacto de VSI. Além disso, com base na extensa revisão do estado da arte, na segunda fase deste trabalho, o nosso objetivo foi conceber e validar uma estratégia in vitro eficaz em termos de tempo e de custos para avaliar o impacto das mutações detetadas no gene hSCNSA. Nesta parte experimental, desenvolvemos uma estratégia laboratorial, facilmente exequível, que não requer o uso de fibroblastos de doentes ou reprogramação celular, permitindo uma rápida avaliação do impacto de mutações genéticas cardíacas de significado indeterminado. Este esforço resultou no desenvolvimento de um sistema lentiviral, baseado em plasmídeos, concebido para avaliar os efeitos das VSI do gene ASCN5A. Este sistema foi inicialmente pré-validado em células HEK293T, e posteriormente em cardiomiócitos, onde foi possível obter perfis electrofisiológicos utilizando um sistema "Microelectrode Array", Em suma, este trabalho proporcionou uma revisão abrangente das DCVs, das canalopatias de sódio cardíacas e do impacto das VSI no gene hSCNSA nas condições cardíacas. Além disso. tivemos oportunidade de conceber uma estratégia baseada num sistema lentiviral para criar uma plataforma promissora para estudos futuros sobre o impacto das VSI do gene hSCN5A através da transfecção ou infeção de cardiomiócitos.Cardiovascular diseases (CVDs) continue to be a leading cause of morbidity and mortality globally, with genetic factors playing a significant role in disease risk. Cardiac voltage-gated sodium channels are essential for maintaining proper electrical conduction within the heart. Voltage-gated sodium channel 1.5 (Na, 1.5) is the primary sodium channel expressed in myocardial cells. Na, I.5 is a complex protein encoded by the hSCN5A gene, and mutations in this gene are associated with several diseases, particularly cardiac sodium channelopathies. The rapid development of next-generation whole genome sequencing has led to the discovery of numerous variants of uncertain significance (VUS) in individuals with CVDs. This classification creates challenges in interpretation, risk assessment, and clinical decision-making due to the resulting ambiguity. Several models have been developed to assess the gene-altering effects of these variants, but they face significant limitations regarding cost, time consuming nature of developing a phenotype or invasive procedures. The primary objective of this monograph was to provide a comprehensive review of CVDs, ion channels, the hSCN5A gene, and in vitro models for evaluating the impact of VUS. Furthermore, based on the extensive review of the state of the art, in the second phase of this work, we aimed to design and validate a time effective and cost effective in vitro strategy to assess the impact of hSCNSA, mutations. In this experimental part, our objective was to develop a simple and easily executable laboratory strategy that does not require patient fibroblasts or cell reprogramming, allowing for a rapid assessment of the impact of cardiac genetic mutations of uncertain significance. This effort resulted in the development of a lentiviral-based plasmid system designed to evaluate the effects of hSCN5A VUS. This system was initially pre-validated in HEK293T cells, and later in cardiomyocytes, where it was possible to obtain electrophysiological profiles using a multiwell Microelectrode Array. In summary, this work project provided a comprehensive review of CVDs, cardiac sodium channelopathies, and the impact of mutations in hSCN5A gene on cardiac conditions. Additionally, we designed a strategy based on the lentiviral system to create a platform that holds promise for future studies on the impact of hSC5A VUS through the transfection or infection of cardiomyocytes.Outro - This laboratory is financed by the European Regional Development Fund (ERDF), through the Regional Operational Program Center 2020, Competitiveness Factors Operational Program (COMPETE 2020), and National Funds through FCT: UIDB and UIDP/04539/2020, LA/P/0058/2020, MODELPOLYO 2.0 (CENTRO-01-0|45-FEDER-181258), MIDEDIT (CENTRO-01-0145-FEDER-181266), BDFORMID (CENTRO-01-0|45-FEDER- 181240), ViraVector (CENTRO-01-0145-FEDER-022095), ARDAT (MI2 JU; No 945473 supported by the European Union's H2020 program and EFPIA), and GeneT-Teaming Project (101 059981) funded by the EU's Horizon program. It is also funded by National Ataxia Foundation and AFM Teletho
Relatório de Estágio e Monografia intitulada "Co-encapsulação de fármacos em nanossistemas derivados de lipossomas para o tratamento de doenças de pele"
No full textRelatório de Estágio do Mestrado Integrado em Ciências Farmacêuticas apresentado à Faculdade de FarmáciaThis document includes an analysis of the internship carried out in Community Pharmacy at Farmácia Sitália based on the SWOT methodology (Strengths, Weaknesses, Opportunities and Threats), as well as the monograph "Drug Co-Encapsulation into Liposome-Derived Nanosystems for the Treatment of Skin Diseases". This literature review explores the potential use of drug co-encapsulation in liposome-derived nanosystems for the treatment of various skin diseases. It begins with an overview of the anatomy and physiology of the skin, highlighting the different layers and appendages, followed by a detailed examination of several skin conditions, including acne vulgaris, androgenetic alopecia, cutaneous leishmaniasis, psoriasis, vitiligo, and chronic wounds. The challenges of conventional skin drug delivery methods are discussed, emphasizing the need for innovative approaches like nanotechnology. A central focus is placed on the properties of nanosystem-based formulations, particularly liposome-derived systems such as niosomes, transfersomes, ethosomes, invasomes, and cerosomes. This work also delves into the combination of drugs within these systems to enhance therapeutic efficacy through synergistic mechanisms. Several experimental studies are presented, showcasing how liposome-derived nanosystems have been developed to co-encapsulate drugs to treat specific skin conditions. For acne vulgaris, benzoyl peroxide and adapalene were combined using a modified liposomal gel, while tretinoin and bicalutamide were delivered via niosomes. In the treatment of androgenetic alopecia, minoxidil and tocopherol acetate were encapsulated in ethosomes. Cutaneous leishmaniasis treatment involved amphotericin B and pentamidine in a niosomal gel. Psoriasis treatments explored combinations like curcumin and glycyrrhetinic acid in ethosomes, methotrexate and nicotinamide in cerosomes, and metformin and ginger in liposomes. For vitiligo, psoralen and resveratrol were delivered through transfersomes, and Nigella sativa seed oil with virgin coconut oil via liposomal gel. Chronic wound healing was enhanced by co-encapsulation of simvastatin and microRNA-21 in liposomes. Additionally, dermal analgesia was achieved using buprenorphine and bupivacaine in invasomes, while for the delivery of antioxidants (curcumin with resveratrol and curcumin with alpha-tocopherol) was achieved using niosomes. This monograph concludes with a discussion on the potential future applications of these nanosystems and the prospects for improving skin disease treatments through advanced nanotechnological approaches.O presente documento integra uma análise do estágio realizado na Farmácia Sitália com base na metodologia SWOT (Strengths, Weaknesses, Opportunities and Threats), bem como a monografia intitulada "Co-encapsulação de fármacos em nanossitemas derivados de liposomas para o tratamento de doenças da pele). Esta revisão de literatura explora o potencial da co-encapsulação de fármacos em nanossistemas derivados de lipossomas para o tratamento de várias doenças de pele. Inicia-se com uma visão geral da anatomia e fisiologia da pele, destacando as suas diferentes camadas e estruturas anexas, seguida por uma análise detalhada de várias condições cutâneas, incluindo acne vulgar, alopécia androgenética, leishmaniose cutânea, psoríase, vitiligo e feridas crónicas. São discutidos os desafios dos métodos convencionais de administração de fármacos através da pele, enfatizando a necessidade de abordagens inovadoras, como a nanotecnologia. É dado um enfoque central às propriedades das formulações baseadas em nanossistemas, particularmente os sistemas derivados de lipossomas, como niossomas, transfersomas, etosomas, invasomas e cerossomas. A revisão de literatura também investiga a combinação de fármacos nestes sistemas para melhorar a eficácia terapêutica através de mecanismos sinérgicos. São apresentados vários estudos experimentais, mostrando como os nanossistemas derivados de lipossomas foram desenvolvidos para co-encapsular fármacos para o tratamento de condições cutâneas específicas. No caso da acne vulgar, peróxido de benzoílo e adapaleno foram combinados usando um gel lipossomal modificado, enquanto tretinoína e bicalutamida foram administrados via niossomas. No tratamento da alopécia androgenética, minoxidil e acetato de tocoferol foram encapsulados em etosomas. Para o tratamento da leishmaniose cutânea, foram co-encapsulados anfotericina B e pentamidina num gel niossomal. Os tratamentos para a psoríase exploraram combinações como curcumina e ácido glicirretínico em etosomas, metotrexato e niacinamida em cerossomas, e metformina e gengibre em lipossomas. Para o vitiligo, psoraleno e resveratrol foram administrados através de transfersomas, enquanto óleo de sementes de Nigella sativa e óleo de coco virgem foram utilizados num gel lipossomal. A cicatrização de feridas crónicas foi melhorada com a co-encapsulação de sinvastatina e microRNA-21 em lipossomas. Adicionalmente, a analgesia dérmica foi alcançada utilizando buprenorfina e bupivacaína em invasomas, enquanto a administração de antioxidantes (curcumina com resveratrol e curcumina com alfa-tocoferol) foi realizada através de niossomas. Esta monografia conclui com uma discussão sobre as potenciais aplicações futuras destes nanossistemas e as perspetivas para a melhoria dos tratamentos de doenças de pele através de abordagens nanotecnológicas avançadas