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Descoberta do Interactoma Virus-Hospedeiro: uma abordagem guiada por AI e dados MultiÓmicos
No full textTese de Doutoramento em Biologia Experimental e Biomedicina apresentada ao Instituto de Investigação InterdisciplinarAntiviral drug discovery relies fundamentally on the accurate identification of viral Protein-Ligand Interactions (PLIs), a process that can be significantly enhanced by precise computational approaches for Ligand-Binding Site (LBS) prediction.This thesis aimed to develop ViralBindDB, a high-quality residue-level viral protein LBS database, to train an original Deep Learning (DL)-based predictor, ViralBindPredict. This algorithm was designed to predict viral protein LBS solely from protein sequence data, enabling the identification of potential druggable sites with high efficiency.The secondary objective was to extend this methodology to a broader range of proteins by constructing ProLigResDB, a large-scale protein LBS database, and training ProLigResPredict, a DL model for predicting protein LBS across diverse protein families.A detailed pipeline for database construction was presented, encompassing data retrieval, pre-processing, classification based on an interaction matrix distance threshold of 5 Å, feature extraction, and dataset generation. The development of ViralBindPredict and ProLigResPredict has been extensively described, including database dimensionality reduction, model training, hyperparameter fine-tuning, and performance evaluations.ViralBindDB comprises 20,441 viral protein chain-ligand interactions spanning 12,824 unique protein chains and 2,066 selected compounds, resulting in over 5.9 million residue samples (287,001 interacting residues and 5,621,886 non-interacting residues). ViralBindPredict, designed specifically for viral proteins, achieved a precision of 0.69, recall of 0.62, and F1-score of 0.65. ViralBindDB and ViralBindPredict are publicly available for scientific research on GitHub.ProLigResDB contains 260,487 protein chain-ligand interactions across 157,200 unique protein chains and 25,939 compounds, comprising 85,644,568 residue samples (4,507,758 interacting residues and 81,136,810 non-interacting residues). Preliminary tests on ProLigResPredict indicated a strong recall (0.80) but low precision (0.14), highlighting the need for further validation through data balancing and hyperparameter optimization.This thesis advances computational approaches for LBS prediction by providing a specialized viral protein LBS database and a large-scale protein LBS resource, both tailored for DL-based predictor development. These contributions open new avenues for studying PLIs and accelerating structure-based antiviral-drug discovery.A descoberta de fármacos antivirais depende, fundamentalmente, da identificação de interações entre proteínas virais e ligandos, identificação que pode ser alcançada de forma mais eficaz e mais rápida por meio de abordagens computacionais precisas, desenvolvidas para prever os locais de ligação das proteínas aos ligandos.Esta tese teve como principal objetivo criar uma base de dados, de alta qualidade, de locais de ligação de proteínas virais a ligandos (ViralBindDB), ao nível do resíduo, para treinar um previsor baseado em Deep Learning (DL) (ViralBindPredict) de tal modo que este algoritmo seja capaz de prever locais de ligação em novas proteínas virais, baseando-se exclusivamente em dados de sequência de proteínas.O segundo objetivo consistiu em aplicar a mesma metodologia a um espectro mais amplo de proteínas, com a finalidade de criar uma base de dados maior, com locais de ligação de diferentes tipos de proteínas (ProLigResDB), e utilizá-la para treinar outro modelo de DL (ProLigResPredict), capaz de prever locais de ligação numa gama mais abrangente de proteínas.É feito um relato detalhado dos métodos aplicados na criação de ambas as bases de dados: na extração dos dados, no pré-processamento, na construção de classes baseada numa matriz de distância de interações entre átomos do composto e átomos dos resíduos da cadeia proteica, utilizando um limite de 5 Å, na extração de características e na construção das bases de dados. Os processos de desenvolvimento dos previsores ViralBindPredict e ProLigResPredict são minuciosamente descritos, desde a redução da dimensionalidade dos dados até ao treino e à avaliação dos modelos, com especial foco na otimização dos hiperparâmetros.A base de dados ViralBindDB inclui 20.441 interações entre cadeias de proteínas virais e ligandos, abrangendo 12.824 cadeias proteicas únicas e 2.066 compostos selecionados, totalizando mais de 5,9 milhões de amostras de resíduos de proteínas virais (287.001 resíduos que interagem e 5.621.886 resíduos que não interagem). O previsor ViralBindPredict, desenhado para prever resíduos de proteínas virais que se ligam a compostos de interesse, obteve uma precisão de 0,69, recall de 0,62 e um F1-Score de 0,65. A base de dados ViralBindDB e o previsor ViralBindPredict estão disponíveis no GitHub.A base de dados ProLigResDB contém 260.487 interações específicas entre cadeias proteicas e ligandos, envolvendo 157.200 cadeias proteicas e 25.939 compostos selecionados. Esta base de dados inclui 85.644.568 amostras de resíduos (4.507.758 resíduos envolvidos em interações e 81.136.810 resíduos não envolvidos em interações).Os testes preliminares do previsor ProLigResPredict apresentaram um recall elevado (0,80) mas uma baixa precisão (0,14), denotando fraca capacidade de generalização do modelo, pelo que se justificam testes adicionais, tais como introdução de técnicas de balanceamento de dados e otimização dos hiperparâmetros, para validar o seu desempenho.Esta tese contribui significativamente para melhorar a capacidade de previsão computacional de locais de ligação ao oferecer duas bases de dados, uma especializada em proteínas virais e outra com maior abrangência de locais de ligação, desenhadas para facilitar o desenvolvimento de previsores baseados em DL, proporcionando novas oportunidades para descobrir fármacos através de estudos de interação proteína-ligando.FCTFCTFCTFCTFCTFC
xtratos de algas: avaliação dos efeitos citotóxicos e potencial terapêutico no cancro colorretal e ação anti-inflamatória - estudo imagiológico in vitro e in vivo
No full textTrabalho de Projeto do Mestrado em Engenharia Biomédica apresentado à Faculdade de Ciências e TecnologiaO cancro colorretal é o segundo tipo de cancro com maior incidência e a terceira principal causa de morte, mundialmente. As opções terapêuticas disponíveis para este tipo de cancro incluem a quimioterapia, cirurgia, radioterapia e imunoterapia. No entanto, apesar de serem maioritariamente eficazes apresentam muitos efeitos colaterais indesejáveis. Neste contexto, é fundamental a procura por alternativas que permitam reduzir esses efeitos e melhorar a qualidade de vida dos doentes. A inflamação é uma resposta do sistema imunitário a estímulos prejudiciais. Contudo, caso evolua para uma condição crónica torna-se prejudicial para a saúde, visto que pode levar ao aparecimento de doenças. Além disso, os agentes anti-inflamatórios podem induzir efeitos secundários. Desta forma, a descoberta de novas terapêuticas mais seguras e eficazes com recurso a produtos naturais tem-se demonstrado essencial. As algas marinhas são possuem diversos componentes que são essenciais para a nutrição humana (proteínas, minerais, ácidos gordos, fibras e vitaminas). São ricas em diversos compostos com potencial bioativo, apresentando propriedades anticancerígenas e anti-inflamatórias. Neste projeto pretende-se estudar os efeitos citotóxicos de extratos de algas selecionados e o seu potencial efeito adjuvante associado a agentes quimioterapêuticos utilizados na clínica (Oxaliplatina e Irinotecano). Para tal utilizou-se a linha celular humana do cancro do cólon WiDr. Além disso, pretende-se estudar a ação anti-inflamatória dos extratos de algas através da realização de estudos in vitro utilizando a linha celular de fibroblastos de murganhos NIH/3T3. Foram selecionados extratos de algas comerciais (carragenanas kappa e iota e alginato de sódio) e extraídos de algas que foram colhidas na Figueira da Foz (carragenanas extraídas da Calliblepharis jubata colhida na Primavera e no Outono, carragenana lambda extraída da Chondrus crispus e alginato extraído da Fucus vesiculosus). A viabilidade e citotoxicidade das células foram avaliadas através do teste de viabilidade celular MTT, que permite a avaliação da atividade metabólica das células. Para a linha celular WiDr, comprovou-se que as carragenenas lambda e colhida no Outono demonstraram os melhores resultados in vitro, isto é, apresentaram um elevado poder citotóxico. A associação dos extratos de algas, principalmente as carragenanas, à combinação dos agentes quimioterapêuticos Oxaliplatina e Irinotecano, revelaram uma potencial ação adjuvante, o que indica que será possível reduzir a dose dos fármacos.Dos estudos com a linha celular NIH/3T3 verificou-se que alguns extratos de algas em determinadas concentrações demonstraram ser promissores para remodelar cicatrizes muito exuberantes, enquanto noutras são relevantes para remodelar cicatrizes queloides. Nos ensaios scratch verificou-se que, nas concentrações estudadas, o alginato (MARE) é promissor para o tratamento de cicatrizes mais evidentes, enquanto a carragenana iota (comercial) exerce uma ação inibitória da cicatrização, podendo ser benéfica para o tratamento de cicatrizes quelóides.Para além dos estudos in vitro foram realizados estudos in vivo em murganhos imunodeprimindos BALB/c (-) e em murganhos BALB/c (+). Os primeiros foram utilizados com o objetivo de avaliar a eficácia dos extratos de algas de forma isolada e associados a agentes quimioterapêuticos na progressão de tumores induzidos na coxa dos murganhos, utilizando a linha celular WiDr, por via subcutânea. Os agentes associação das carragenas lambda Relativamente aos murganhos BALB/c (+), estes possibilitaram o estudo do impacto biotóxico dos extratos de algas. A associação das carragenas lambda, iota e colhida no OutonoColorectal cancer is the second most common type of cancer and the third leading cause of death in the world. Therapeutic options available for this type of cancer include chemotherapy, surgery, radiotherapy and immunotherapy. However, despite being mostly effective, they have many undesirable side effects. In this context, it is essential to search for alternatives that allow us to reduce these effects and improve patients' quality of life. Inflammation is an immune system response to harmful stimuli. However, if it develops into a chronic condition, it becomes harmful to health, as it can lead to the onset of diseases. Additionally, anti-inflammatory agents can induce side effects. Therefore, the discovery of new, safer and more effective therapies using natural products has proven to be essential. Seaweed contains several components that are essential for human nutrition (proteins, minerals, fatty acids, fibers and vitamins). They are rich in several compounds with bioactive potential, presenting anticancer and anti-inflammatory properties. This project aims to study the cytotoxic effects of selected algae extracts and their potential adjuvant effect associated with chemotherapeutic agents used in the clinic (Oxaliplatin and Irinotecan). For this purpose, the human colon cancer cell line WiDr was used. Furthermore, we intend to study the anti-inflammatory action of seaweed extracts by carrying out in vitro studies using the NIH/3T3 mouse fibroblast line. Commercial seaweed extracts (kappa and iota carrageenans and sodium alginate) and extracts from seaweeds that were harvested in Figueira da Foz (carrageenans extracted from Calliblepharis jubata harvested in spring and autumn, lambda carrageenan extracted from Chondrus crispus and alginate extracted from Fucus vesiculosus) were selected. Cell viability and cytotoxicity were assessed using the MTT cell viability test, which allows the assessment of cell metabolic activity. For the WiDr cell line, it was proven that lambda and autumn-harvested carrageenans demonstrated the best in vitro results, that is, they presented high cytotoxic power. The association of seaweed extracts, mainly carrageenans, with the combination of chemotherapeutic agents Oxaliplatin and Irinotecan, revealed potential adjuvant action, which indicates that it will be possible to reduce the dose of the drugs. From studies with the NIH/3T3 cell line, it was found that some algae extracts, in certain concentrations showed promise for remodeling very exuberant scars, while in others they are relevant for remodeling keloid scars. In the scratch tests, it was found that, in the concentrations studied, alginate (MARE) is promising for the treatment of more evident scars, while iota carrageenan (commercial) exerts an inhibitory action on healing and may be beneficial for the treatment of keloid scars. In addition to in vitro studies, in vivo studies were performed in immunocompromised BALB/c (-) mice and in BALB/c (+) mice. The first were used with the aim of evaluating the efficacy of seaweed extracts in isolation and in association with chemotherapeutic agents in the progression of tumors induced in the thigh of mice, using the WiDr cell line, subcutaneously. The association agents of lambda carrageenans Regarding BALB/c (+) mice, these allowed the study of the biotoxic impact of algae extracts. The association of lambda, iota and autumn-harvested carrageenansFC
Visualização e Cognição: uma Antropologia com a Inteligência Artificial
No full textTese de Doutoramento em Antropologia apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaAo acompanhar o desenvolvimento e a implementação da Inteligência Artificial (IA), observa-se a proliferação de um discurso mediático que não apenas exalta as capacidades atuais desta tecnologia, mas também projeta um futuro inevitável em que os sistemas de deep learning alcançarão, e eventualmente superarão, as capacidades cognitivas humanas. Este discurso, ao aceitar implicitamente uma mitologia que remonta às origens da computação, fundamenta-se no pressuposto central de que o computador poderá alcançar uma mente semelhante à humana, reforçando o imaginário ocidental da inteligência humana como uma entidade autónoma e racional. Este discurso acarreta uma série de implicações —filosóficas, antropológicas e sociotecnológicas— que moldarão a relação que estabelecemos com esta tecnologia, na medida em que naturaliza pressupostos erróneos acerca da computação, da cognição e da agência. Embora seja necessário reconhecer a agência da IA e o seu papel na cognição no contexto da era digital, tal reconhecimento não implica que a IA seja intrinsecamente inteligente ou autónoma. A naturalização da sua autonomia levanta questões éticas complexas, pois fomenta a confiança em sistemas e em indivíduos desconhecidos, dos quais depende a operacionalidade da IA, promovendo, assim, uma despolitização desta tecnologia que beneficia apenas uma minoria. Esta investigação propõe-se a analisar os mecanismos de formação e perpetuação da imagem da IA como uma agência autónoma e inteligente. Para tal, examina a relação que esta tecnologia estabeleceu com as ciências cognitivas e a neurociência ao longo do seu desenvolvimento, assim como o funcionamento algorítmico do deep learning e as tarefas inerentes à sua programação. A abordagem teórica será ancorada numa articulação entre a noção semiótica de fala mítica (Barthes) e o conceito de caixa negra resultante da mediação técnica (Latour), permitindo abordar o discurso sobre a IA como uma mitologia que obscurece a história da sua formação e transforma o sentido das coisas, ao apresentar como naturais e evidentes determinados pressupostos sobre computação e cognição. Neste sentido, propõe-se fazer uma mitologia (Barthes) da IA forte (Searle), ou seja, uma análise da perspetiva computacionalista sobre a cognição que foi determinante na compreensão da mente e do computador na cultura científica contemporânea e que continua, de forma implícita, a informar os discursos e a prática de programação em IA. Como caso de estudo, esta investigação debruça-se sobre as redes neuronais convolucionais (CNNs), que correspondem aos modelos de visão artificial implementados na atualidade, cuja análise estabelecerá as diferenças ontológicas entre o processo de aprendizagem destas redes neuronais artificiais —caracterizado como um método indutivo (Larson, Pasquinelli) e exclusivamente sintático (Searle)— e o funcionamento neuronal do cérebro humano e da visão —que, por sua vez, apresentam uma natureza abdutiva, semântica e interpretativa (Magnani, Searle). Esta análise será informada por um trabalho de campo desenvolvido em colaboração com um engenheiro especializado em deep learning. Através da descrição etnográfica do processo de programação de uma CNN, demonstrar-se-á como as tarefas cognitivas associadas ao seu design correspondem a uma abdução manipulativa (Magnani) e refletem uma agência social (Latour, Gell) composta por uma multiplicidade de humanos e artefactos, contrariando, assim, a ideia de inteligência autónoma que informa a prática de programação em IA.O objetivo desta etnografia não se limita a informar a análise antropológica sobre a agência da IA. Pretende-se, igualmente, conceber dispositivos experimentais que proponham alternativas à interface da IA enquanto espaço de interação entre o humano e a máquina, superando o pressuposto de que ambos operam como agentes autónomos com capacidades predefinidas (Suchman). Mediante uma etnografia colaborativa e uma abordagem interdisciplinar e inovadora, que combina o design de deep learning com estratégias artísticas, estudos sociotecnológicos e antropológicos, esta investigação visa integrar a agência social no design de dispositivos baseados em IA. Desta forma, o conhecimento não emergirá exclusivamente da leitura dos outputs gerados pela sua suposta autonomia, mas de negociações dinâmicas entre os processos interpretativos do humano e a agência da IA. Esta antropologia intervencionista e prospetiva (Ingold, Pink) contribui, assim, para o desenvolvimento de novos métodos que repensem e reformulem o futuro das tecnologias em desenvolvimento, ultrapassando os discursos preestabelecidos que as acompanham.Accompanying the rapid advancement and implementation of Artificial Intelligence (AI), a prevailing media discourse not only lauds the current capabilities of this technology but also projects an inevitable future in which deep learning systems will rival or even surpass human cognitive abilities. This narrative implicitly perpetuates a mythology that emerged at the inception of computing, rooted in the foundational assumption that computers might one day possess minds analogous to those of humans. Such narratives reinforce a Western conceptualization of human intelligence as an autonomous and rational agency. This framing carries profound philosophical, anthropological, and sociotechnological implications, shaping our interactions with AI while naturalizing erroneous assumptions about computation, cognition, and agency. While it is vital to acknowledge AI's agency and its integral role in contemporary cognitive practices, this does not equate to intelligence or autonomy. The naturalization of AI’s autonomy raises significant ethical concerns, fostering unwarranted trust in opaque systems and individuals whose social action determines AI's operativity, and ultimately depoliticizing the technology to the advantage of a select few.This study examines the construction and perpetuation of the image of AI as an autonomous and intelligent agent, analyzing its entanglements with cognitive science and neuroscience throughout its evolution, alongside the algorithmic processes of deep learning and the programming practices they entail. A theoretical framework is proposed, integrating a semiotic concept of mythical speech (Barthes) with notion of the black box which emerges from technical mediation (Latour), to interrogate AI discourse as a mythology which obscures the historical processes underpinning AI’s development and reconfigures meanings, presenting specific assumptions about computing and cognition as natural and self-evident. The research proposes to make a mythology (Barthes) of Strong AI (Searle), that is, an analysis of the computationalist perspective on cognition that marked a paradigm shift in scientific understandings of the mind and the computer, and which continues to implicitly inform contemporary AI narratives and programming. The analysis focuses on convolutional neural networks (CNNs), a prevalent model of artificial vision, as a case study to elucidate the ontological distinctions between the inductive and syntactic learning methods employed by artificial neural networks (Larson, Pasquinelli, Searle) and the abductive, semantic, and interpretative processes characteristic of human cognition and vision (Magnani, Searle). This inquiry is informed by ethnographic fieldwork conducted with a deep learning engineer. Through the ethnographic account of CNN programming, this study demonstrates how the cognitive tasks involved in their design respond to manipulative abduction (Magnani) and a form of distributed social agency (Latour, Gell) composed of human and artefacts, challenging the premise of autonomous intelligence that informs AI programming.This ethnography aims not only to inform the anthropological analysis of AI agency, but also design experimental interfaces that challenge conventional paradigms of human-machine interaction, since this often presuppose that humans and machines are autonomous agents with predetermined capacities (Suchman). Through collaborative ethnography and an interdisciplinary and innovative approach, melding deep learning design with artistic practices, sociotechnological studies, and anthropology, this research advocates for the integration of social agency into the design of AI systems. The goal is to foster knowledge through dynamic, interpretative negotiations between humans and AI, rather than passive engagement with outputs presumed to be autonomously produced. This interventionist and prospective anthropology (Ingold, Pink) contributes to novel methodologies for rethinking and constructing the future of emerging technologies, surpassing the limitations imposed by entrenched discourses that frequently accompany their development.FC
Desenvolvimento e Validação do Índice Socioeconómico e Financeiro Português (FSEI.Pt)
No full textTrabalho Final do Mestrado Integrado em Medicina apresentado à Faculdade de MedicinaIntroduction: Studying socioeconomic status is essential for guiding health promotion, improving outcomes, reducing disparities and advancing health equity. However, existing indices are often outdated and fail to capture rapid socioeconomic changes. Objectives: To develop and validate a new socioeconomic index, the Portuguese Financial and Socioeconomic Index (FSEI.Pt), reflecting current conditions for a more precise and updated assessment. Methods: A literature review identified variables from existing indices. An initial survey with 29 questions was distributed to 49 participants and 7 experts, who selected the 6 most relevant ones. The 10 most frequently chosen questions formed a second questionnaire, tested on a convenience sample of 29 individuals. Factor analysis evaluated the final index, adjusted based on expert feedback and applied to 428 participants. The collected context data included sex, self-perceived diagnosed illnesses, daily medications and self-assessments of quality of life and socioeconomic status. Results: The index presented an easy readability, suitable for individuals with basic education or aged 10 years or older. Moderate reliability and internal consistency were obtained (Cronbach’s α = 0.646), with no single item significantly undermining consistency. Principal Component Analysis identified two components (social and economic) explaining 47.44% of the variance. The FSEI.Pt showed a significant and moderate positive correlation with selfassessed socioeconomic status (r = 0.37, p < 0.001) and self-perceived quality of life (r = 0.355, p < 0.001) and a negative correlation with age (r = -0.209, p < 0.001). Participants with multimorbidity or polypharmacotherapy had significantly lower scores (p < 0.001), while no sex-based differences were observed. Discussion: Socioeconomic factors significantly impact health outcomes. A socioeconomic index can help integrate these considerations into healthcare and policy. While further refinement is needed, the index successfully captures these aspects and shows promise for wider application. Conclusion: This study developed and validated the FSEI.Pt, a reliable and practical socioeconomic index applicable to clinical and research settings.Introdução: Estudar o estatuto socioeconómico é essencial para orientar a promoção da saúde, melhorar os resultados, reduzir disparidades e avançar na equidade em saúde. No entanto, os índices existentes estão frequentemente desatualizados e não conseguem captar as rápidas mudanças socioeconómicas. Objetivos: Desenvolver e validar um novo índice socioeconómico, o Índice Financeiro e Socioeconómico Português (FSEI.Pt), refletindo as condições atuais para uma avaliação mais precisa e atualizada. Métodos: Uma revisão da literatura identificou variáveis de índices existentes. Uma formulação inicial com 29 perguntas foi distribuída a 49 participantes e 7 especialistas, que selecionaram as 6 mais relevantes. As 10 perguntas mais frequentemente escolhidas formaram um segundo questionário, aplicado a uma amostra de conveniência de 29 indivíduos. A análise fatorial avaliou o índice final, ajustado com base na informação de retorno dos especialistas e aplicado a 428 participantes. Os dados de contexto recolhidos incluíram sexo, número de doenças diagnosticadas percebidas, número de medicamentos diários e autoavaliações de qualidade de vida e de nível socioeconómico. Resultados: O FSEI.Pt apresentou leitura fácil, adequada para indivíduos com educação básica ou idade igual ou superior a 10 anos. Obteve-se fiabilidade e consistência interna moderadas (α de Cronbach = 0,646), sem que nenhum item individual comprometesse significativamente a consistência. A Análise de Componentes Principais identificou dois componentes (social e económico) que explicaram 47,44% da variância. O FSEI.Pt demonstrou uma correlação significativa positiva e moderada com o estatuto socioeconómico autoavaliado (r = 0.37, p < 0.001) e a qualidade de vida autoavaliada (r = 0.355, p < 0.001) e uma correlação negativa com a idade (r = -0.209, p < 0.001). Os participantes com multimorbidade ou polifarmacoterapia apresentaram pontuações significativamente mais baixas (p < 0.001), enquanto não foram observadas diferenças baseadas no sexo. Discussão: Os fatores socioeconómicos impactam significativamente os resultados de saúde. Um índice socioeconómico pode ajudar a integrar essas considerações nos cuidados de saúde e nas suas políticas. Embora seja necessário um refinamento adicional, o índice capturou esses aspetos com sucesso e mostra potencial para uma aplicação mais alargada. Conclusão: Este estudo desenvolveu e validou o FSEI.Pt, um índice socioeconómico confiável e prático, aplicável em contextos clínicos e de investigação
Analysis of rest-activity rhythm in Dementia with Lewy Bodies and Alzheimer's Disease
No full textTrabalho Final do Mestrado Integrado em Medicina apresentado à Faculdade de MedicinaIntrodução: A Demência com Corpos de Lewy (DCLewy) e a Doença de Alzheimer (DA) são duas das principais causas de demência, frequentemente com sintomas sobrepostos, o que dificulta o diagnóstico diferencial. O objetivo deste trabalho foi avaliar o ritmo atividade-repouso nestes doentes, de forma a identificar padrões de atividade que possam vir a contribuir para o diagnóstico diferencial destas doenças.Métodos: Este estudo transversal incluiu 50 participantes distribuídos por três grupos: DCLewy, DA e controlo. Os participantes utilizaram actigrafos durante 14 dias, sendo analisadas variáveis do ritmo atividade-repouso (MESOR, Amplitude, M10, L5, RA, IV e IS). Foram ainda aplicadas escalas de avaliação cognitiva breve, comportamental e de disautonomia. Resultados: Foram encontradas diferenças estatisticamente significativas entre os grupos nas variáveis M10, MESOR e Amplitude, que foram significativamente inferiores no grupo DCLewy comparativamente aos outros grupos. A comparação do ritmo de atividade-repouso entre o grupo DA e o grupo controlo não evidenciou diferenças estatisticamente significativas. Foram também observadas correlações significativas entre os parâmetros do ritmo circadiano (Amplitude, M10 e MESOR) e as escalas clínicas que avaliam flutuações cognitivas e disautonomia.Discussão: Os resultados sugeriram uma fragmentação do ritmo de atividade nos doentes com DCLewy, estando de acordo com as maiores flutuações no estado de alerta e atenção ao longo do dia que se encontram descritas nestes doentes. Por outro lado, o grupo DA apresentou um padrão de atividade-repouso semelhante ao do grupo controlo, possivelmente indicando uma preservação do ritmo circadiano nas fases iniciais da doença. A associação entre os parâmetros de atividade e escalas clínicas reforçou o potencial valor diagnóstico da avaliação do ritmo atividade-repouso.Conclusão: A avaliação do ritmo atividade-repouso poderá constituir uma ferramenta complementar no diagnóstico diferencial entre DCLewy e DA, permitindo caracterizar padrões de atividade associados a manifestações clínicas específicas. Estudos futuros com amostras maiores são necessários para validar estes achados e aprofundar a sua aplicabilidade clínicaIntroduction: Dementia with Lewy Bodies (DLB) and Alzheimer’s Disease (AD) are two of the most common causes of dementia, often presenting with overlapping symptoms that make differential diagnosis challenging. Our aim was to assess the rest-activity rhythm in these patients in order to identify activity patterns that may help in the differential diagnosis of these diseases.Methods: This cross-sectional study included 50 participants divided into three groups: DLB, AD and controls. Participants wore actigraphy devices for 14 consecutive days, and variables related to rest-activity rhythm (MESOR, Amplitude, M10, L5, RA, IV, and IS) were analysed. Brief cognitive, behavioural and dysautonomia assessment scales were also applied.Results: Statistically significant differences were found among groups in the M10, MESOR, and Amplitude variables, who were significantly lower in the DLB group compared to both the other groups. The comparison of the rest-activity rhythm between the AD group and the control group did not reveal statistically significant differences. Additionally, significant correlations were observed between rest-activity rhythm parameters (MESOR, M10, and Amplitude) and clinical scales assessing cognitive fluctuations and autonomic dysfunction.Discussion: The findings suggest a more fragmented activity rhythm in DLB patients, in line with the greater fluctuations in alertness and attention throughout the day that have been described in these patients. On the other hand, the AD group showed an rest-activity pattern similar to that of the control group, possibly indicating a preservation of the circadian rhythm in the early stages of the disease. The association between activity parameters and clinical scales reinforced the potential diagnostic value of assessing the rest-activity rhythm.Conclusion: Actigraphy may represent a complementary diagnostic tool in differentiating DLB from AD, offering non-invasive insight into clinically relevant functional changes. Further studies with larger samples are required to validate these findings and clarify their clinical applicability
The Knowledge of Arterial Hypertension according to Socioeconomic Indicators in the Portuguese Population
No full textTrabalho Final do Mestrado Integrado em Medicina apresentado à Faculdade de MedicinaIntroduction: Hypertension is a chronic and silent condition with associated risk factors, high prevalence and mortality rate. The Hypertension Knowledge Test (HKT) is an instrument designed to assess knowledge about hypertension, with its extended version previously validated in Portugal (HKT-pt-PT). The aim of this study was to evaluate knowledge about hypertension through the validation of the short version of the HKT-pt-PT and to investigate its correlation with the Socioeconomic Deprivation Index (SEDI) and disease control. Methods: Following approval from the Ethics Committee, authorization from the authors, and permission from the Health Units, a cross-sectional observational study was conducted in 2024 using a convenience sample of individuals with hypertension. Informed consent was obtained, and a survey was applied, comprising the short version of the HKT-pt-PT, as well as contextual and disease control questions. Descriptive and inferential statistical analyses were performed. Results: The final sample consisted of 147 individuals, of whom 74 (50.3%) were female, with the mean age of 68.8±11.9. The SEDI value varied significantly according to sex (p=0.019), with males exhibiting a higher mean score (5.1±1.0). A very weak and significant negative correlation was observed between the HKT total score and age (r=-0.167, p=0.043), a moderate and significant positive correlation was found between the HKT total score and SEDI (r=0.425, p<0.001), and a weak and significant negative correlation was identified between age and SEDI (r=-0.370, p<0.001). No significant relationship was detected between the two questions related to hypertension control and the HKT total score (p=0.160; p=0.791). Discussion: The correlations identified between the HKT total score, SEDI, and age suggest the need for targeted interventions in populations with less favourable socioeconomic conditions, as well as older age groups to enhance knowledge about the disease, including clarification of target value for control. The results are in accordance with literature on the subject. Conclusion: The short version of the questionnaire was validated, and a relationship was established between patients’ knowledge about hypertension, SEDI, and disease control.Introdução: A Hipertensão Arterial (HTA) é uma condição crónica e silenciosa com fatores de risco associados, elevada prevalência e taxa de mortalidade. O Hypertension Knowledge Test (HKT) é um instrumento de avaliação do conhecimento sobre HTA, com versão extensa validada em Portugal (HKT-pt-PT). O objetivo deste estudo foi avaliar o conhecimento sobre HTA, através da validação da versão curta do HKT-pt-PT, e verificar a existência de uma correlação com o Socioeconomic Deprivation Index (SEDI) e o controlo da doença. Métodos: Após parecer da Comissão de Ética, autorização autoral e autorização pelas Unidades de Saúde, em 2024, efetuou-se um estudo observacional transversal em amostra de conveniência de pessoas com HTA. Obteve-se consentimento informado e aplicou-se um inquérito composto pela versão curta do HKT-pt-PT e questões de contexto e de controlo da doença. Realizou-se análise estatística descritiva e inferencial. Resultados: A amostra final foi constituída por 147 pessoas, 74 (50,3%) do sexo feminino, e idade média de 68,8±11,9 anos. O valor do SEDI variou significativamente em função do sexo (p=0,019), sendo a média mais elevada no sexo masculino (5,1±1,0). Verificou-se uma correlação negativa muito fraca e significativa entre o somatório HKT e a idade (r=-0,167, p=0,043), uma correlação positiva moderada e significativa entre o somatório HKT e o SEDI (r=0,425, p<0,001) e uma correlação negativa fraca e significativa (r=-0,370, p<0,001) entre a idade e o SEDI. Não foi encontrada relação significativa entre as 2 questões relativas ao controlo da HTA e o somatório HKT (p=0,160; p=0,791). Discussão: As correlações encontradas entre o somatório HKT, o SEDI e a idade mostraram que é necessário intervir nas populações com condições socioeconómicas mais desfavoráveis e nos grupos etários mais altos para aumentar o conhecimento sobre a doença, incluindo esclarecer o valor alvo para o controlo. Estes dados estão de acordo com a literatura. Conclusão: Foi possível validar a versão curta do questionário e estabelecer uma relação entre o nível de conhecimento dos doentes sobre a HTA, o SEDI e o controlo da doença
Melhoria de Nitretos de Carbono para a Remoção de Contaminantes Emergentes e Patogénicos através de Foto-Ozonização
No full textTese de Doutoramento em Engenharia Química apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaThe need for developing efficient water treatment solutions is crucial for environmental protection and guaranteeing safe potable water sources for future generations. The contamination of municipal wastewater and water sources by different pollutants, including contaminants of emerging concern (CECs) is an alarming issue. Advanced oxidation processes (AOPs), such as ozonation and photocatalysis, are pointed out as promising alternatives for water remediation. Graphitic carbon nitride (g-C₃N₄) has garnered attention as a promising, cost-effective catalyst. Its visible light-driven properties and shortly investigated potential for integration in photocatalytic ozonation make it a highly versatile material. However, the high recombination rate of photocarriers and low surface area limits their photocatalytic activity. This study focuses on the exploration of g-C3N4 and its application in combination with ozone, addressing its limitations through synthesis optimizations, exfoliation, and chemical modifications for efficient performance on the abatement of currently relevant chemical and biological contaminants.The synthesis of g-C3N4 was closely studied using different precursors (melamine, urea, and thiourea), analyzing possible paths for the formation of the polymeric structure. The varied precursors had significant diverse effectiveness in removing contaminants. The urea-based material led to higher removals of a mixture of three parabens, 92% under 180 min of solar photocatalysis, due to a less densely packed structure. Although, by the analysis of catalyst formation, an extreme mass loss occurs by using urea (>96%). Thus, considering the feasibility of catalyst synthesis and application, melamine was selected for following studies. This last catalyst was exploited in different systems and conditions, analyzing its application in photocatalytic ozonation, to understand this system and the influences of such parameters. The reactions were improved under neutral conditions, and contaminants and catalyst concentrations deeply affected the removal rate and ozone doses (TOD). However, a beneficial effect of the photocatalyst with ozone was observed, presenting improved pollutants removal with lower ozone requirement.To enhance catalyst properties and surpass its typical drawbacks, different modifications were studied. First, ultrasonic exfoliation of g-C3N4 was explored. The exfoliation treatment time led to a progressively higher parabens removal in photocatalysis, from 20% to 65% regarding the bulk and 36 h exfoliated g-C3N4. The treatment promoted a significant improvement in surface properties, with surface areas up to 28.3 m2 g-1, and modification of the conduction and valence bands positions, enhancing charge separations. The exfoliated g-C3N4 also had a TOD of 11.0 mg L-1 in photocatalytic ozonation for a full contaminants removal, 15% lower than ozonation, even with the addition of carbamazepine, sulfamethoxazole, and acetaminophen to the mixture. Moreover, superoxide radical was pointed out to present a vital role in the photocatalytic reactions, and the degradation path of parabens elimination was indicated. Photocatalytic ozonation systems also demonstrated higher performance in treating secondary wastewater, eliminating Escherichia coli, Human polyomavirus JC (JC virus), and various chemical contaminants with up to a 57.5% reduction in ozone consumption. Toxicity studies confirmed a decrease in luminescence inhibition of Allivibrio fischeri bacteria, indicating a non-toxic treated solution.Further modifications were explored by incorporating low doses of citric acid and cerium nitrate into the thermal polymerization process. The modified catalysts were first analyzed in solar photocatalysis, achieving high removal of parabens (74-76%) within 180 minutes, with significant activity in the near-visible range. Even deeply hindered in more complex water matrices, the modified material had a superior performance compared to the bulk catalyst, for the removal of six chemical contaminants and E. coli in synthetic and secondary wastewater. These catalysts were further tested in combination with ozone, and the best modified catalyst reduced ozone requirements by 34% and 37% compared to bulk g-C₃N₄ photocatalytic and photolytic ozonation tests, and over 50% higher reaction rates. In tests using spiked secondary effluent, the citric acid and cerium oxide modified catalyst presented an improved performance for both chemical contaminants and pathogens.The achievement of simple and beneficial modifications of carbon nitrides is crucial to surpassing the materials’ weaknesses, and their combination with ozone is proved to lead to an efficient water treatment with lower costs. This work highlights the critical role of g-C₃N₄ in developing sustainable water remediation technologies and provides valuable insights for future research and application.A necessidade do desenvolvimento de soluções eficientes para o tratamento das águas é crucial para a proteção ambiental e para garantir a disponibilidade de água potável para futuras gerações. A contaminação de fontes hídricas e efluentes municipais por diferentes poluentes, incluindo contaminantes de preocupação emergentes (CECs), é uma problemática alarmante. Processos avançados de oxidação, como ozonólise e fotocatálise, são tidos como alternativas promissoras para remediação das águas.Nitreto de carbono grafítico (g-C3N4) é tido como um promissor e económico catalisador. A atividade sob luz visível e a pouca investigação acerca da potencial integração em sistemas de ozonólise fotocatalítica indicam a sua alta versatilidade. Contudo, a alta recombinação dos pares eletrão/lacuna, e baixa área de superfície limitam sua atividade fotocatalítica. Este estudo foca-se na exploração do g-C3N4 e da sua aplicação em combinação com ozono, abordando as limitações através da otimização da sua síntese, exfoliação, e modificações químicas visando uma melhor remoção de contaminantes químicos e biológicos.A síntese de g-C3N4 foi cuidadosamente estudada utilizando diferentes precursores (melamina, ureia e tioureia), analisando as possíveis vias de formação da sua estrutura polimérica. Os precursores apresentaram diferentes eficiências na remoção dos contaminantes. O material à base de ureia alcançou maiores remoções de uma mistura de três parabenos, 92% em 180 minutos com fotocatálise solar, devido à sua estrutura menos densamente compacta. Contudo, na análise da produção do catalisador, verificou-se uma perda de massa extrema com ureia (>96%). Assim, considerando a viabilidade da síntese e aplicação do catalisador, a melamina foi selecionada para os restantes estudos. Este último catalisador foi explorado em diferentes sistemas e condições, analisando a sua aplicação na ozonólise fotocatalítica, para compreender este sistema e suas influências. As remoções foram melhoradas em condições neutras, e as concentrações de contaminantes e catalisador influenciaram profundamente as taxas de remoção e o consumo de ozono (TOD). No entanto, observou-se um efeito benéfico do catalisador com o ozono, apresentando uma maior remoção de poluentes com menor necessidade do gás.Para melhorar as propriedades do catalisador e superar suas limitações, diferentes modificações foram estudadas. Primeiramente, foi explorada a exfoliação ultrassónica do g-C3N4. O tempo de exfoliação melhorou progressivamente a remoção de parabenos na fotocatálise, de 20% para 65%, comparando o material não modificado e o exfoliado por 36 h. O tratamento melhorou as propriedades de superfície, com áreas específicas de até 28.3 m² g-1, e alterou as posições das bandas de condução e valência, favorecendo a separação de cargas. O g-C3N4 exfoliado também apresentou um TOD de 11.0 mg L-1 na ozonólise fotocatalítica para remoção total dos contaminantes, 15% menos que a ozonólise simples, mesmo com a adição da carbamazepina, sulfametoxazol e acetaminofeno à mistura. Além disso, o radical superóxido desempenhou um papel crucial nas reações fotocatalíticas, e foi identificada a via de degradação dos parabenos. O sistema de ozonólise fotocatalítica demonstrou um desempenho superior no tratamento de águas residuais secundárias, eliminando Escherichia coli, o vírus humano JC e vários contaminantes químicos, com redução de até 57.5% no consumo de ozono. Estudos de toxicidade confirmaram a diminuição da inibição de luminescência em bactérias Allivibrio fischeri, indicando uma solução tratada não-tóxica.Outras modificações foram feitas, ao incorporar baixas doses de ácido cítrico e nitrato de cério na síntese do catalisador. Os materiais modificados foram testados em fotocatálise solar, obtendo altas remoções de parabenos (74-76%) em 180 minutos, com boa atividade na zona próxima do visível. Embora com um desempenho reduzido em matrizes mais complexas, o material modificado foi superior ao catalisador não modificado na remoção de seis contaminantes químicos e E. coli em águas residuais sintéticas e reais. Estes materiais foram também testados em combinação com ozono, tendo o melhor catalisador reduzido o consumo de ozono em 34% e 37% em relação à ozonólise fotolítica e fotocatalítica com g-C3N4 não modificado, além de aumentar taxas de reação em mais de 50%. Em testes com efluentes secundários, o material com ácido cítrico e óxido de cério mostrou maior atividade na remoção de contaminantes químicos e patógenos.Modificações simples e eficazes no nitreto de carbono são cruciais para superar suas limitações, e a combinação com ozono demonstrou ser uma solução eficiente e de menor custo para o tratamento das águas. Este estudo destaca o papel essencial do g-C3N4 no avanço de tecnologias sustentáveis da remediação das águas e fornece informações valiosas para futuras pesquisas e aplicações.FC
Bioeletrónica de alta fidelidade na pele através de materiais avançados, flexíveis e sustentáveis
No full textTese de Doutoramento em Engenharia Eletrotécnica e de Sistemas Inteligentes apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaA eletrónica vestível tem vindo a revelar-se uma ferramenta poderosa para a monitorização contínua de saúde, mas a sua adoção generalizada permanece limitada pela complexidade dos sistemas, pela reduzida conformabilidade mecânica, pelo baixo conforto do utilizador e pela curta duração operacional. Esta dissertação aborda estes desafios em três grandes vertentes. Em primeiro lugar, partindo de tintas condutoras bifásicas já conhecidas por aliarem alta condutividade e elevada elasticidade, são apresentadas novas arquiteturas de elétrodos e dispositivos eletrónicos vestíveis para utilização em monitorização de saúde de longa duração. Através do desenvolvimento de elétrodos micropadronizados com geometrias de superfície cuidadosamente ajustadas, a deteção eletrofisiológica ao longo de vários dias (ECG, EMG, EEG, EOG) torna-se mais robusta, apresentando artefactos de movimento reduzidos e menor impedância elétrodo–pele, mesmo durante atividades diárias como correr ou tomar banho. Em segundo lugar, foi desenvolvida uma nova arquitetura de adesivos elásticos multicamada, que aumentou a durabilidade dos dispositivos na pele de cerca de 1 dia para mais de uma semana, mantendo a qualidade do sinal mesmo quando sujeitos a exercício físico diário e a banhos diários. Em terceiro lugar, demonstra-se um adesivo ultrassónico conformável à pele para uma monitorização contínua e sem braçadeira da pressão arterial (PA) e da frequência cardíaca (FC). Colocando um transdutor ultrassónico miniaturizado sobre a artéria braquial, o adesivo converte as variações de diâmetro arterial a cada batimento em formas de onda de PA de alta fidelidade – captando flutuações hemodinâmicas rápidas que os métodos tradicionais com braçadeira muitas vezes não conseguem detetar. Esta capacidade abre novas perspetivas na monitorização cardiovascular domiciliária, em que dados contínuos e pouco intrusivos podem orientar tratamentos mais personalizados. Por fim, tendo em conta que os adesivos de utilização única podem agravar o problema de resíduos eletrónicos, a dissertação introduz uma nova tinta condutora à base de água, que é simultaneamente segura de manusear e adequada para “soldadura macia” de microchips à temperatura ambiente. Esta tinta pode ser impressa em substratos ultrafinos e, quando combinada com um simples processo de dissolução à base de álcool isopropílico, permite recuperar chips de silício, substratos e metais valiosos, que podem ser separados e reutilizados com desperdício mínimo. Em conjunto, estas contribuições abrem caminho para dispositivos vestíveis de nova geração que oferecem biomonitorização de alta fidelidade a longo prazo, uma visão contínua e em tempo real da dinâmica cardiovascular e uma pegada ecológica mais responsável. Ao tirar partido de materiais condutores bifásicos já existentes para novas aplicações de elétrodos e ao introduzir uma nova tinta à base de água para projetos recicláveis, este trabalho lança as bases para eletrónica suave e sustentável, com aplicações na monitorização de saúde, embalagens inteligentes, entre outras áreas.Wearable electronics have emerged as powerful tools for continuous health monitoring, yet their widespread adoption remains constrained by complexity of the systems, limited mechanical compliance, low user comfort, and short operational lifespans. This dissertation tackles these challenges through three main thrusts. First, building on existing biphasic conductive inks - already known for combining high conductivity and stretchability - a variety of new electrode architectures and wearable electronic devices is introduced for use in long-term health monitoring. By developing micropatterned electrodes with carefully tuned surface geometries, multi-day electrophysiological sensing (ECG, EMG, EEG, EOG) becomes more robust, showing reduced motion artifacts and lower electrode–skin impedance even under daily activities like running or showering. Second, a new architecture of multi-layer stretchable patches was developed to increase the on-skin durability of the wearable patches from ~1 day to more than a week, maintaining the signal quality even when subject to daily exercise and taking showers. Third, a skin-conformal ultrasound patch is demonstrated for continuous, cuffless blood pressure (BP) and heart rate (HR) tracking. By placing a miniaturized ultrasonic transducer over the brachial artery, the patch converts beat-to-beat arterial diameter changes into high-fidelity BP waveforms - capturing rapid hemodynamic fluctuations that traditional cuff-based methods often miss. This capability points to new directions in home-based cardiovascular monitoring, where continuous and unobtrusive data can inform more personalized treatments. Finally, considering that single-use patches can potentially increase the e-waste problem the dissertation introduces a new, water-based conductive ink - that is both safe to handle and suitable for room-temperature “soft soldering” of microchips. This ink can be printed on ultrathin substrates and, when combined with a simple isopropyl alcohol - based dissolution process, permits recovery of silicon chips, substrates, and valuable metals, that can be separated and reused with minimal waste. Altogether, these contributions pave the way for next-generation wearable devices that offer long-term high-fidelity bio-monitoring, a continuous real-time view of cardiovascular dynamics, and an ecologically responsible footprint. By leveraging existing biphasic conductive materials for new electrode applications and introducing a novel water-based ink for recyclable designs, the work lays a foundation for sustainable, soft electronics with applications in health monitoring, smart packaging, and beyond.FCTOutro - CMU-Portugal project WoW (45913), which had the support of the European Regional Development Fund (ERDF) and the Portuguese State through Portugal 2020 and COMPETE 2020Outro - European Research Council, ERC project Liquid3D, grant 101045072Outro - Nano-Bio Materials Consortium (NBMC), sponsored by the US Air Force Research Laboratory (AFRL) in partnership with SEM
GPRASP 2 e o seu papel na função hipotalâmica
No full textTese de Programa Interuniversitário de Doutoramento em Envelhecimento e Doenças Crónicas apresentada à Faculdade de MedicinaGPRASP2, a member of a family of proteins involved in the regulation of GPCRs, has been uncovered as a susceptibility gene for neurodevelopmental disorders. Deletion of Gprasp2 in male mice was shown to result in cognitive deficits, changes in body weight and alterations in behaviour. The hypothalamus, a brain region integral to regulating food intake, circadian rhythms and social behaviours, was selected as a central focus of our research due to the enrichment of GPRASP2 in this area and the relevance of the hypothalamus to the alterations observed in Gprasp2 knockout male mice. To do so, the impact of GPRASP2 deletion in the activity and intrinsic properties of different neuronal populations within the hypothalamus was explored. Additionally, we analysed the effects of the loss of this gene on the circadian expression of different clock genes, revealing a disruption in the Bmal1:Clock complex. To mitigate the sex bias commonly encountered in studies of neurodevelopmental disorders and considering the sexual dichotomies observed not only in our target brain region but in neurodevelopmental disorders as well, the phenotypical characterization of Gprasp2 KO female mice was a main focus of this work, as all previous characterizations were carried out only in male mice. Phenotypically, Gprasp2 KO females exhibited cognitive and social memory deficits along with alterations in body weight. Furthermore, impairments in maternal care, progeny communication and mammary gland morphology were also noted. This thesis underscored the pivotal role of GPRASP2 in the regulation of body weight, social interaction, maternal care and communication, while also influencing the rhythmicity of circadian clock genes.GPRASP2, membro de uma família de proteínas envolvida na regulação de GPCRs, foi identificada com um gene de suscetibilidade para o desenvolvimento de distúrbios do neurodesenvolvimento. Perda de GPRASP2 em murganhos do sexo masculino resultou em défices cognitivos, alterações de peso corporal assim como outras alterações a nível comportamental. O hipotálamo, uma região do cérebro integral na regulação da ingestão de alimentos, ritmos circadianos e comportamentos sociais, foi o foco deste trabalho devido ao enriquecimento de GPRASP2 nesta região associada à relevância do hipotálamo nas alterações observadas em murganhos do sexo masculino com deleção de Gprasp2. Para tal, a caracterização do impacto da deleção de GPRASP2 na atividade e propriedades intrínsecas de diferentes populações neuronais hipotalâmicas foi explorada. Adicionalmente, os efeitos da perda deste gene na expressão circadiana de diferentes genes associados foram também analisados, reportando uma disrupção no complexo Bmal1:Clock. Para mitigar o viés sexual regularmente verificado em estudos de distúrbios do neurodesenvolvimento e considerando a dicotomia sexual observada não só na nossa região de interesse, mas na sintomatologia e diagnóstico de distúrbios do desenvolvimento, um dos grandes focos deste trabalho foi colocado na caracterização fenotípica de fêmeas com deleção global de GPRASP2, uma vez que todo o trabalho até ao momento se tinha focado em machos. Fenotipicamente, fêmeas com GPRASP2 deletada exibiram défices cognitivos e de memória social acompanhados de alterações em peso corporal. Adicionalmente, alterações em comportamentos maternais, de comunicação na descendência e na morfologia das glândulas mamárias foram também observadas. De uma forma geral, o trabalho desenvolvido nesta tese sublinhou o papel crucial da GPRASP2 na regulação de peso corporal, interação social, comportamento maternal e comunicação, influenciando também a expressão rítmica de genes circadianos.Outro - Referências dos Projectos: PTDC/NEU-SCC/3247/2014; PTDC/MED-NEU/5993/2020; 2022.02604.PTDC; FCT/NEURON/0002/2021, UIDP/04539/2020, UIDB/04539/2020 and LA/P/0058/202
Nanogéis micelares à base de polímeros: aplicações terapêuticas e perfil toxicológico
No full textTese de Doutoramento em Ciências Farmacêuticas apresentada à Faculdade de FarmáciaOral squamous cell carcinoma (OSCC) is the most common head and neck cancer, with cases projected to increase ca. 40% by 2040. This study aims to develop polymer-based nanosystems for co-delivery of genes and active compounds (ACs), to be administered either via the oral mucosa or parenteral injection, considering the high invasiveness of OSCC. We synthesized a set of Pluronic®-based polymers conjugated with polyethyleneimine (PEI). Structural characterization was done using ATR-FTIR and 1H-NMR, and their ability to complex genetic material was assessed through gel electrophoresis and a SyberGold displacement assay. A scrambled siRNA-Cy5 was used to test nucleic acid delivery to OSCC cells via flow cytometry. A phenolic acid was chosen as the AC, with Pluronic® F127 to enhance its solubility. The colloidal properties of the system were optimized using the Quality-by-Design approach and assessed through dynamic/electrophoretic light scattering, while morphology was analyzed by TEM and SEM. Mucoadhesion was evaluated by turbidimetry and drug release/permeation was tested with/out artificial saliva using Franz diffusion cell apparatus. The nanosystems showed improved gene delivery compared to PEI alone. The optimized formulation also demonstrated controlled release and permeation. When combined with therapeutic microRNA, the system significantly increased ROS generation, decreased mitochondrial membrane potential, and mediated autophagy in OSCC cells. Additionally, it upregulated CADM1 and downregulated VIM, CDH2, MMP-2, and MMP-9 expression. The 3D spheroid model showed reduced growth and metabolic activity for 14 days , with blebbing morphological changes. The nanosystem's mucoadhesive properties and smart gel transition suggest its potential for both local and parenteral administration. Overall, the developed nanosystems outperform PEI and represent a promising strategy for OSCC treatment, with minimal normal tissue toxicity and hemolysis risk.O carcinoma oral de células escamosas (OSCC) é o tipo mais comum de cancro da cabeça e pescoço, com casos projetados para aumentar cerca de 40% até 2040. Este estudo tem como objetivo desenvolver nanossistemas de base de polimérics para veicular material genético e compostos ativos (CAs), para administração na mucosa oral (aplicação tumor in situ) ou (aplicação avançados com locais the metastização). Neste sentido, foram sintetizados um conjunto de polímeros à base de Pluronic® conjugados com polietilenimina (PEI). A caracterização estrutural foi feita utilizando ATR-FTIR e 1H-NMR, e a sua capacidade de complexar material genético foi avaliada através de electroforese em gel e ensaio de substituição com SyberGold. Um siRNA-Cy5 foi utilizado para testar capacidade dos polímeros sintetizados veicular efetivamente ácidos nucleicos às células de OSCC através de citometria de fluxo. Foi escolhido um ácido fenólico como o CA, e o tensioativo Pluronic® F127 foi utilizado para melhorar a sua solubilidade e aumentar a sua estabilidade. As propriedades coloidais e de solubilidade do CA foram otimizadas através da abordagem Quality-by-Design (QbD). A morfologia foi analisada por TEM e SEM. As propriedades mucoadesivas foram também avaliadas. A libertação/permeação do CA foi testada na sem e com saliva artificial usando sistema de difusão de células de Franz. Os nanosistemas demonstraram uma melhoria na capacidade veicular microRNAs em comparação com a PEI. A formulação otimizada também demonstrou uma libertação e permeação modificadas do composto ativo. Esta, quando combinada com microRNA terapêutico conduziu ao aumentou significativo da produção de espécies reativas de oxigénio, diminuindo o potencial de membrana mitocondrial, mediando mecanismos de morte celular por autofagia nas células de OSCC. Mais ainda, verificou-se a modulação de genes que regulam a transição epitélio mesenquima como o aumento de CADM1 e a diminuição de VIM, CDH2, MMP-2 e MMP-9. O modelo de esferóides 3D mostrou que o sistema otimizado reduz o crescimento tumoral, com alterações morfológicas características de morte celular por apoptose, nomeadamente a formação protuberâncias na zona externa ao esferóide. As propriedades mucoadesivas do nanosistema e a transição sol-gel do nanogel desenvolvido sugerem o seu potencial para administração tanto local como parenteral. No geral, os nanosistemas desenvolvidos superam o PEI e representam uma estratégia promissora para o tratamento do OSCC, com toxicidade em doses 3 a 7x superior à terapêutica nos tecidos normais, não apresentando efeito hemolítico. Estes resultados promissores conduzem a uma porta-aberta para o estudo desta formulação em modelos in vivo, para um melhor entendimento do seu perfil fármaco/toxicocinético