Exploring respiratory enzymes from Staphylococcus aureus

"Staphylococcus aureus is an opportunistic pathogen that can cause various disease patterns due to its high adaptative capacity. Many aspects of the energy metabolism and its respiratory chain system are still poorly understood. Herein, we report our study of three respiratory enzymes: Membrane potential- generating system (MpsAB) and two malate:quinone oxidoreductases (MQO). The MpsAB enzyme is a membrane complex proposed to be involved in energy conservation in S. aureus due the sequence homology of the subunit MpsA with the proton-translocation subunit NuoL of complex I from Escherichia coli. To further investigate the complex a series of expression tests were made to achieve its heterologous expression in E. coli. We also tried to optimize protein purification for biochemical studies. (...)

The Month-of-the Year Effect nos mercados europeu, americano, australiano e asiático

Dissertação de Mestrado em Gestão/MBAA Hipótese da Eficiência do Mercado tem sido contrariada por diversos estudos académicos alusivos à existência de determinadas anomalias de calendário, onde merece enquadramento o The Month-of-the-Year Effect (ou Efeito Mês-do-Ano), composto pelo Efeito Janeiro, pelo Efeito Halloween e pelo Efeito Outubro. O estudo do Efeito Mês do Ano é desenvolvido em quatro continentes, e incide sobre o período compreendido entre janeiro de 1990 a dezembro de 2013. A evidência aponta para uma tendência de declínio do Efeito Janeiro, assim como indicia que o Efeito Outubro está a desaparecer ou mesmo que não existe. Quanto ao Efeito Halloween, os resultados apontam para uma elevada significância económica, constituindo uma oportunidade passível de ser explorada. Como explicações para os resultados decorrentes da análise dos Efeitos Janeiro e Outubro, sugere-se um maior conhecimento sobre as anomalias em causa resultante dos avanços na área tecnológica, que motiva a reposição da eficiência de mercado. Por sua vez, sugere-se que a possível explicação para o Efeito Halloween esteja relacionada com as rendibilidades médias negativas durante o período maio a outubro.ABSTRACT: The Efficiency Market Hypothesis has been contradicted by several academic studies alluding to the existence of certain calendar anomalies, which includes The Month-of-the-Year Effect, composed by the The January Effect, the Halloween Effect and the October Effect. The study of The Month-of-the-Year Effect is developed in four continents, and focuses the period from January 1990 to December 2013. The evidence points to a trend of declining the January effect, and suggests that the October effect is disappearing or does not exist. As for the Halloween effect, the results indicate a high economic significance, constituting a possible opportunity to be exploited. As possible explanations for the results from January and October Effects, it is suggested that a high level of knowledge of these calendar anomalies, gained by technology advances, is responsible for the restablishment of market efficiency. On the other hand, it is suggested that a possible explanation for the Halloween Effect may be related to the negative average returns during the May-October period

Matosinhos hearing screening requirements for school-aged children between October 2012 and May 2014

This research is focused on deafness and impaired hearing in children who attend special education, and its main objective is to understand whether the presence of an audiologist is an advantage and if it works as a complement to the linguistic, social, and cognitive development of children attending the 1st year of primary school.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Efeito moderador do coping na relação entre a sintomatologia de PTSD e comportamentos de risco: estudo longitudinal

Orientação: Ricardo José Martins Pinto ; co-orientação: Inês JongenelenA presente dissertação teve como principal objetivo avaliar o efeito moderador do coping na relação entre Perturbação de Stress Pós-Traumático (PTSD) e comportamentos de risco numa amostra de jovens com história de adversidade e trauma A amostra foi composta por jovens que se encontram em situação de acolhimento e/ou frequentam Escolas Profissionais. As novidades deste estudo relacionam-se com: estudo longitudinal com uma amostra de jovens com história de adversidade e poli-traumatização, o estudo do coping positivo e o facto de toda a amostra cumprir o critério A do DSM V (Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders V) no diagnóstico de PTSD ou estar sinalizado pela Comissão de Proteção de Crianças e Jovens (CPCJ) ou pelo Tribunal ou Segurança Social. Método: O estudo incluiu 151 participantes sendo que, 68 (45%) são do sexo masculino e 83 (55%) do sexo feminino, com idades compreendidas entre os 13 e os 18 anos (M =15,99; DP= 1,25). É possível verificar que, 41 (27.2%) jovens residem em casas de acolhimento; 61 (40.4%) residem com o pai e com a mãe; 32 (21.2%) residem apenas com a mãe e 1 (0.7%) residem somente com o pai. Os instrumentos administrados foram: Questionário Sociodemográfico, Lista de Experiências Traumáticas para DSM-5, Child PPST Symptom Scale – V, Escala de Estratégias de Coping na Adolescência e Lista de Comportamentos de Saúde. Resultados: Os principais resultados obtidos revelaram os jovens em média praticam 4 comportamentos de risco, sendo que o comportamento de risco mais comum é o experimentar tabaco (73%) e comportamentos violentos (45%). Verificou-se ainda que os jovens que relataram mais sintomatologia de PTSD, adotaram mais comportamentos de risco e os jovens que relataram mais estratégias de coping positivas, adotaram menos comportamentos de risco. O efeito moderador do coping na relação entre a sintomatologia de PTSD e comportamentos de risco não foi significativa, nem preditora de comportamentos de risco. Conclusões: Este estudo sugere que jovens residentes em casas de acolhimento, bem como jovens da comunidade podem ser expostos a acontecimentos traumáticos. Uma das medidas que pode diminuir a probabilidade destes jovens desenvolverem sintomatologia de PTSD poderá passar por aumentar as estratégias de coping positivas, que se mostrou ser uma variável significativa.The present dissertation had as main objective to evaluate the moderating effect of coping on the relationship between Post Traumatic Stress Disorder (PTSD) and risk behavior in a sample of young people with a history of adversity and trauma. The sample was composed of young people who are in a situation of reception and / or attend Professional Schools. The novelties of this study relate to: a longitudinal study with a sample of youngsters with a history of adversity and poly-traumatization, a positive coping study, and whether the whole sample or DSM V (Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders V) in the diagnosis of PTSD or is flagged by the Child Protection Service or by the Court or Social Security. Methods: The study included 151 participants and 68 (45%) were male and 83 (55%) female, aged 13 to 18 years (M = 15.99, SD = 1, 25). It is possible to verify that, 41 (27.2%) young people live in shelters; 61 (40.4%) reside with the father and the mother; 32 (21.2%) reside only with the mother and 1 (0.7%) reside only with the father. The instruments administered were: Sociodemographic Questionnaire, List of Traumatic Experiences for DSM-5, Child PPST Symptom Scale-V, Adolescence Coping Strategies Scale and List of Health Behaviors. Results: The main results obtained revealed that on average 4 risk behaviors, with the most common risk behavior being tobacco (73%) and violent behavior (45%). It was verified how much the young people who reported more PTSD symptomatology, adopted more risk behaviors and the young people who reported more positive coping strategies, adopted less risk behaviors. The moderating effect of coping on the relationship between PTSD symptomatology and risk behavior was not significant, nor was it predictive of risk behavior. Conclusions: This study suggests that young people living in foster homes as well as young people in the community may be exposed to traumatic events. One of the measures that may reduce the probability of these young people developing PTSD symptomatology may be to increase the coping strategies that have been shown to be a significant variable

The impact of written feedback in geometry problem solving through a Gallery Walk

Traditionally, students experience difficulties solving problems involving geometric shapes and their properties. In line with the current curricular guidelines, it?s important to reflect about the use of active learning strategies, which directly engage students in meaningful mathematical activity, that contribute to reverse this situation. This paper refers to a study that aims to understand the influence of peer written feedback on students' performance in a Gallery Walk context, in the scope of problem solving involving areas of plane figures. We followed a qualitative, interpretative approach and collected data in a 5th grade class, with 19 students, through participant observation, a questionnaire, interviews, written productions and photographic records. Results show that, when the sender of feedback is a student, different types of feedback are used, however not all of them promote the improvement of the receiver?s performance. It was noticed that the most effective feedback is focused mainly on the emerging mathematical content, commenting on the student's performance in terms of task solution, process and results. It was also found that the feedback must be clear and simple so that the receiver clearly understands what the sender wants to convey.0D1E-4824-1244 | Ana Cristina Coelho Barbosainfo:eu-repo/semantics/publishedVersio

Regulação da fibrose pulmonar pela expressão de c-Met em células imunes

Dissertação de mestrado em Ciências da SaúdeIdiopathic pulmonary fibrosis (IPF) is a rapid debilitating lung disease, the most common and lethal form of interstitial lung diseases, which causes remain unknown. Currently, there is no medical therapy capable of reverse the disease progression. This disease comprises a chronic inflammation, where neutrophil-derived proteases have been described as key mediators of tissue damage and consequently decline of lung function. Recently, it was demonstrated that hepatocyte growth factor receptor (c-Met) expression is required for neutrophils’ extravasation to inflamed tumors, through inflammatory stimuli. Accordingly, we hypothesized that inflammatory cells recruitment, as neutrophils, is attenuated during pulmonary fibrosis in mice with c-Met-deleted immune cells, with subsequent decline of fibrosis progression and lung function preservation. In this way, the purpose of this thesis was to understand the role of c-Met expression in immune cells in the pathogenesis of pulmonary fibrosis and associated-inflammation. To answer this, bleomycin (BLM)-induced lung fibrosis model was used in c-Met fl/fl/Tie2:Cre-positive transgenic (TG) mice, in which c-Met-floxed gene is excised from hematopoietic and endothelial cells. Survival analysis was performed until day 21 after BLM administration, in which TG mice exhibited increased survival and less weight loss compared to wild-type (WT). Next, lung fibrosis extent was determined 14 days after administration on Masson’s trichrome stained lung sections. TG mice presented significantly reduced fibrotic score, characterized by reduced alveolar destruction and extracellular matrix deposition. Moreover, using hydroxyproline assay, collagen levels were diminished in TG mice lungs, in accordance with the significant decrease of collagen (Col1a1 and Col1a2), as well as a fibroblast marker (S100a4) and a profibrotic factor (Igf-1) transcript’ levels. At day 7 after administration, tissue cytotoxicity, assessed by lactate dehydrogenase assay, was reduced in TG mice. This comes in agreement with reduction of inflammatory cells recruitment, specifically neutrophils and inflammatory macrophages, evaluated by flow cytometry. Moreover, TG mice presented an increase in transcript’ levels of proinflammatory cytokines (Tnf-α, IL-1β, IL-6 and iNos). Taken together, our findings propose that c-Met deletion in immune cells attenuates pulmonary fibrosis progression, probably due to reduction of inflammatory cells, specifically neutrophils and inflammatory macrophages, in injured lung and consequent decrease in the production of profibrotic factors, as Igf-1.A fibrose pulmonar idiopática (IPF) é uma doença pulmonar debilitante e rápida, sendo a forma mais comum e letal de doenças pulmonares intersticiais, cujas causas permanecem desconhecidas. Atualmente, não há terapia médica capaz de reverter a progressão da doença. Esta doença compreende uma inflamação crónica, na qual as proteases derivadas de neutrófilos foram descritas como mediadores chave do dano tecidular e, consequentemente, declínio da função pulmonar. Recentemente, foi demonstrado que a expressão do recetor do fator de crescimento de hepatócitos (c-Met) é necessária para o extravasamento de neutrófilos para tumores inflamados, aquando dos estímulos inflamatórios. Nesse sentido, hipotetizamos que o recrutamento de célulasinflamatórias, como neutrófilos, está atenuado durante a fibrose pulmonar em ratinhos com deleção de c-Met em células hematopoiéticas e endoteliais, com subsequente diminuição do processo fibrótico e função pulmonar preservada. Desta forma, o objetivo desta tese foi compreender o papel da expressão de c-Met em células imunes na patogénese da fibrose pulmonar e inflamação associada. Para responder a isso, o modelo de fibrose pulmonar induzido por bleomicina (BLM) foi usado em ratinhos transgénicos (TG) c-Met fl/fl/Tie2:Cre-positiva, nos quais o gene c-Met é deletado em células hematopoiéticas e endoteliais. A análise de sobrevivência foi realizada até ao dia 21 após a administração de BLM, os ratinhos TG exibiram maior sobrevivência e menor perda de peso em comparação com o tipo selvagem (WT). Em seguida, a extensão da fibrose pulmonar foi determinada 14 dias após a administração, em secções de pulmão coradas com tricrómio de Masson. Os ratinhos TG apresentaram classificação fibrótica pulmonar significativamente reduzida, caracterizados pela redução da destruição alveolar e deposição de matriz extracelular. Além disso, utilizando o ensaio de hidroxiprolina, os níveis de colagénio estavam reduzidos em ratinhos TG, o que vem de acordo com a diminuição significativa dos níveis de transcritos de colágeno (Col1a1 e Col1a2), bem como de um marcador de fibroblastos (S100a4) e um fator pró-fibrótico (Igf-1). No dia 7 após a administração, a citotoxicidade do tecido, avaliada pelo ensaio da lactato desidrogenase, estava reduzida nos ratinhos TG. Isto está de acordo com a redução do recrutamento de células inflamatórias, especificamente neutrófilos e macrófagos inflamatórios, avaliados por citometria de fluxo. Além disso, os ratinhos TG apresentaram um aumento nos níveis de transcritos de citocinas pró-inflamatórias (Tnf-α, IL-1β, IL-6, iNos). Em conjunto, os nossos resultados sugerem que a deleção de c-Met em células imunes atenua a progressão da fibrose pulmonar, provavelmente devido à redução de células inflamatórias, especificamente neutrófilos e macrófagos inflamatórios, no pulmão lesionado e consequente diminuição da produção de fatores pró-fibróticos, como o Igf-1.O financiamento para a realização deste projeto provém dos fundos do Programa Operacional Regional do Norte (NORTE 2020), sobre o Acordo de Parceria PORTUGAL 2020, através do Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER). O financiamento da FEDER advém também do Programa Operacional Fatores de Competitividade – COMPETE, e dos fundos nacionais através da Fundação para a Ciência e Tecnologia sobre POCI-01-0145-FEDER-007038; e sobre o projeto NORTE-01-0145-FEDER-000013

Balance between pro-inflammatory/anti-inflammatory indicators of SOD1G93A microglia in steady conditions and modification by immunomodulation

Tese de mestrado, Ciências Biofarmacêuticas, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2017Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) is the third most common neurodegenerative disease, mostly sporadic, with limited identified targets, biomarkers and therapeutic options. The most widely used animal model and experimental cellular models to study ALS pathological mechanisms are based on mutations in the anti-oxidant protein SOD1, particularly that of G93A. ALS affects mainly motor neurons, but it is widely accepted that immune unbalance plays a crucial role in the ALS disease, and microglial dysfunction is described to be associated with neuronal injury influencing disease onset and progression. As the immune cells of the central nervous system, microglia produce inflammatory responses towards an insult by secreting pro-inflammatory mediators to the extracellular milieu in the form of soluble factors, or in membrane-bound vesicles called exosomes, an important component in intercellular communication and in disease dissemination. In this thesis we aimed to better understand the role of microglia in ALS disease using the mutant SOD1G93A microglia, and assessing their reactivity upon the immunostimulation by lipopolysaccharide (LPS), and immunomodulation by glycoursodeoxycholic acid (GUDCA) and vinyl sulfone (VS), having in mind the goal of fighting ALS neurodegeneration. For that, we assessed microglia function/dysfunction and reactivity after human SOD1 overexpression in the N9 cell line, either wild type (hSOD1WT) or mutated in G93A (hSOD1G93A), alone or treated with LPS, and when exposed to GUDCA and VS, known for their potential anti-inflammatory effects. Data showed that overexpression of hSOD1WT in N9 cells leads to a decrease in all analyzed pro- and anti-inflammatory markers, whereas hSOD1G93A increases both pro-inflammatory TNF-α, IL-1β, MHCII and HMGB1 gene expression levels, together with anti-inflammatory Arg1 and SOCS1 indicators, and reduces iNOS, Fizz1, IL-10, TLR4, miR-125b and miR-21. Interestingly we found an elevated cargo of miR-155 and miR-146a in hSOD1G93A microglia-derived exosomes. Upon LPS exposure, all cells switched from ramified into amoeboid morphology. LPS-treated transgenic microglia showed equivalent pro-inflammatory markers, when compared to LPS-treated naïve cells. However, they revealed decreased levels of the anti-inflammatory Arg1, Fizz1 and IL-10, thus reducing the ability to later balance the microglia reactivity to the insult. Surprisingly, cells also evidenced reduced miR-155 expression, what may even compromise an adequate pro-inflammatory response. In contrast with hSOD1WT cells, SOD1G93A microglia displayed decreased gene expression of S100B and equal of TNF-α mRNA, when compared to naïve cells. Additionally, the ability of ingesting a high number of beads (≥ 11) was found diminished. Treatment with GUDCA or VS decreased the cell body area of reactive microglia, and SOCS1 and Arg1 mRNA expression. Nevertheless, both immunomodulators increased TLR4, as well as reduced IL-1β and S100B gene expression, which may represent benefits for response to selected insults, while protecting from destructive secondary damage, respectively. In addition, though it decreased cellular MFG-E8 and enhanced miR-125b in exosomes, GUDCA markedly increased the cellular gene expression of the anti-inflammatory IL-10. On the other hand, VS was the only one able to reduce the pro-inflammatory MMP-9 activity and to elevate the exosomal cargo in the anti-inflammatory miR-21. In conclusion, this work demonstrates the advantageous hSOD1WT overexpression in balancing pro- and anti-inflammatory mediators in microglial cells, but overall that upregulation of hSOD1G93A increases their reactivity and may have a detrimental role in reducing their wound repair ability after insult, thus causing homeostatic imbalance between anti-inflammatory and pro-inflammatory gene expression mediators. In addition, the study also highlights that, although with different potential roles, both VS and GUDCA may have benefits over specific hSOD1G93A polarized microglia subtypes.A Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA) é a terceira doença neurodegenerativa mais comum, sendo maioritariamente esporádica, e limitada em termos de alvos, biomarcadores e opções terapêuticas. Os modelos animais e celulares mais usados no estudo dos mecanismos envolvidos na patogénese da ELA consideram mutações na enzima antioxidante SOD1, particularmente, a mutação G93A. A ELA afeta maioritariamente neurónios motores. No entanto, é considerado que existe uma desregulação inflamatória nesta doença que contribui para a sua progressão. A disfunção de células microgliais é associada ao dano neuronal, o que consequentemente leva ao início e progressão da doença. No Sistema Nervoso Central (CNS), as células da microglia são responsáveis pela produção da resposta inflamatória em consequência da presença de moléculas estranhas no ambiente extracelular. Esta resposta baseia-se na secreção de mediadores pro-inflamatórios para o meio extracelular sob a forma de fatores solúveis ou incorporados em vesículas membranares denominadas de exossomas, um importante meio de comunicação intercelular na disseminação da patologia. Na presente tese, pretendeu-se compreender melhor o papel da microglia na ELA, utilizando células da microglia sobreexpressando SOD1G93A, e avaliando a sua reatividade após estimulação com lipopolissacárido (LPS), e após tratamento com os imunomoduladores ácido glicoursodesoxicólico (GUDCA) e vinil sulfona (VS), com o objetivo de combater a neurodegeneração na ELA. Para isso, avaliámos a função/disfunção e reatividade microglial após a sobreexpressão da enzima SOD1 na linha celular N9, na conformação WT (hSOD1WT) ou mutada em G93A (hSOD1G93A) da enzima, em células sem tratamento ou tratadas com LPS. Adicionalmente, avaliámos o potencial anti-inflamatório dos compostos GUDCA e VS nas células sobreexpressando hSOD1G93A. Os nossos resultados demonstraram que a sobreexpressão de hSOD1WT em células N9 leva a uma diminuição de todos os parâmetros pro- e anti-inflamatórios analisados, enquanto que da sobreexpressão de hSOD1G93A leva a um aumento da expressão génica dos marcadores pro-inflamatórios TNF-α, IL-1β, MHCII e HMGB1 em conjunto com os marcadores anti-inflamatórios Arg1 e SOCS1, reduzindo iNOS, Fizz1, IL-10, TLR4, miR-125b e miR-21. Curiosamente, exossomas derivados de microglia sobreexpressando hSOD1G93A revelaram transportar maiores quantidades de miR-155 e miR-146a. Após exposição ao LPS, todas as células modificaram a sua morfologia ramificada para uma forma ameboide. Células N9 hSOD1G93A tratadas com LPS demonstraram marcadores pro-inflamatórios com níveis equivalentes ao das células controlo. No entanto, revelaram também uma diminuição dos marcadores pró-inflamatórios Arg1, Fizz1 e IL-10, reduzindo assim a capacidade da microglia de resposta ao insulto. Surpreendentemente, estas células demonstraram ainda uma diminuição de miR-155, o que pode sugerir uma resposta pró-inflamatória adequada. Ao contrário de células sobreexpressando hSOD1WT, microglia SOD1G93A apresentou uma diminuição nos níveis de expressão génica de S100B e igual expressão de TNF-α quando comparadas ao controlo. Adicionalmente, estas células evidenciaram uma diminuição da capacidade de ingestão de um elevado número de beads [≥11]. O tratamento com GUDCA ou VS demonstrou diminuir a área do corpo celular das células reativas da microglia, em conjunto com uma diminuição da expressão génica de SOCS1 e Arg1. Contudo, ambos os imunomoduladores aumentaram a expressão de TLR4, diminuindo a expressão de IL-1β e S100B, o que pode sugerir o efeito benéfico destes compostos na resposta a insultos, protegendo contra efeitos secundários destrutivos, respetivamente. Adicionalmente, apesar da diminuição da expressão de MFG-E8 e aumento da expressão de miR-125b em exossomas, o composto GUDCA evidenciou um aumento significativo da expressão do marcador anti-inflamatório IL-10. Por outro lado, apenas o tratamento com VS foi bem-sucedido na diminuição da atividade da MMP-9 e aumento do transporte do anti-inflamatório miR-21 em exossomas. Em conclusão, este trabalho demonstra o benefício da sobreexpressão de hSOD1WT no equilíbrio de marcadores pro- e anti-inflamatórios nas células da microglia, enquanto a sobreexpressão de hSOD1G93A aumenta a reatividade microglial, podendo ter um papel prejudicial na redução da sua capacidade de resposta a estímulos externos, causando assim um desequilíbrio na expressão génica de marcadores pro- e anti-inflamatórios. Adicionalmente, este estudo foca ainda que, apesar de com diferentes funções, os compostos GUDCA e a VS que podem ser benéficos para as células da microglia hSOD1G93A com diferentes polarizações.The studies presented in this master thesis were performed in the Neuron Glia Biology in Health and Disease Group, at the Research Institute for Medicines (iMed.ULisboa), Faculty of Pharmacy, University of Lisbon, under the supervision of Dora Brites, Ph.D. (group leader) and Ana Rita Vaz, Ph.D.Work presented in this master thesis was supported by Santa Casa da Misericórdia de Lisboa [Ela Project 2015-002 (DB)] and in part by Fundação para a Ciência e Tecnologia [project Pest-UID/DTP/04138/2013 iMed.ULisboa project]

O uso de moldes de latex como complemento ao estudo de espécimes paleobotânicos

ABSTRACT: In this paper, we present the history of latex in Paleontology and its role in the field today. We discuss the methodology and advantages of latex fossil moulds, while also presenting examples of moulds of compressions/impressions of plant fossils. Latex rubber has been used to create moulds of fossils since the first half of the 20th century and it is still used in various branches of Paleontology. While the methods have stayed largely unchanged, some innovations have been introduced. We also discuss the virtues of large-scale adoption of latex in the study of paleobotanical compressions/impressions, a technique not widely used in that branch, but in which latex can provide better visualization of certain key diagnostic characters for identification. Furthermore, widespread use of latex would increase the amount of viable fossils for study.RESUMO: Neste trabalho, apresentamos a história dos moldes de latex em Paleontologia e o seu uso no ramo. Também discutimos a metodologia e as vantagens de moldes de fósseis em latex. Os moldes de látex em fósseis são usados desde a primeira metade do século XIX e continuam a ser usados até hoje. A metodologia sofreu poucas alterações mas algumas inovações foram introduzidas. Também discutimos as vantagens do uso generalizado desta técnica no estudo de compressões paleobotânicas. Este método é útil no estudo de espécimes mal preservados em Paleobotânica e Paleontologia, dado que o látex permite uma melhor visualização ou destaque de certos caracteres diagnósticos importantes para identificação. O uso generalizado desta técnica aumentaria a quantidade de fósseis viáveis para estudo.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

BNC textile: bacterial nanocellulose as a new and sustainable material for textile yarn

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia BiológicaNeste trabalho, são discutidas tecnologias de produção de fios para aplicações têxteis tendo a celulose como base. São referidas tendências recentes que visam poupar o ambiente de exploração massiva, como o uso de nanocelulose bacteriana, procurando também responder às necessidades crescentes por fibras alternativas obtidas por processos sustentáveis. A avaliação do ciclo de vida de vários métodos de produção de fibras de celulose foi também abordada. O objetivo deste trabalho foi a produção de fios a partir de fibras alternativas às existentes no mercado utilizando a nanocelulose bacteriana como matéria-prima. A nanocelulose bacteriana possui características como elevada resistência mecânica, capacidade de retenção de água, estabilidade dimensional, cristalinidade, biocompatibilidade e biodegradabilidade, o que permite explorar a sua utilização em várias áreas como biomédica, cosmética, alimentar, têxtil e papel. Além disso, a sua produção tem um impacte ambiental menor onde não ocorre a destruição de florestas e a sua produção é feita em apenas algumas semanas, um tempo bastante inferior comparativamente ao análogo vegetal que demora meses ou anos. Foram produzidos filamentos utilizando diferentes concentrações de nanocelulose bacteriana e dois sistemas de dissolução diferentes: o método de dissolução em fase sólida e o método tradicional de produção de Liocel. Pelo primeiro método foi possível obter filamentos com módulo de Young de 20,8 ± 5,4 GPa, resistência à tração de 1201,9 ± 149,2 MPa e alongamento de 11,5 ± 0,1 %. Pelo segundo, foi obtido um módulo de Young de 35,0 ± 17,2 GPa, resistência à tração de 1100,0 ± 480,0 MPa e alongamento de 6,8 ± 4,0 %. De forma a respeitar os critérios de produção de filamentos pelo processo Liocel, foi realizado, posteriormente, um estudo de despolimerização da nanocelulose bacteriana. O grau de polimerização da nanocelulose bacteriana foi reduzido do seu valor original (cerca de 2000) para 602-531, que normalmente é considerado adequado para o processo de Liocel. Métodos alternativos de produção de filamentos sem a dissolução da nanocelulose bacteriana foram também testados – dry-spinning e wet-drawing, obtendo-se resultados semelhantes em ambos os métodos, com um módulo de Young de 5,4 ± 2,2 GPa e 7,9 ± 3,4 GPa, resistência à tração de 194,6 ± 53,2 MPa e 220,2 ± 98,4 MPa , e alongamento de 9,1 ± 6,3 % e 14,3 ± 1,8 %, respetivamente. São necessários mais estudos de forma a perceber se a despolimerização da nanocelulose bacteriana é realmente necessária para o processo de Liocel. A produção de fibras sem solventes também requer um estudo mais aprofundado, sendo estas as formas mais sustentáveis de produção de fibras têxteis.In this work, the technologies for the production of cellulose-based textiles, their surface modification and the recent trends aiming at sparing the forest from massive exploitation are discussed. The life cycle assessment of several cellulose fibre production methods is also addressed. The objective of this work was the production of cellulose filaments using an alternative source of cellulose – bacterial nanocellulose – as raw material. Bacterial nanocellulose has impressive characteristics such as high mechanical strength, water-holding capacity, dimensional stability, crystallinity, biocompatibility and biodegradability, allowing to explore its use in several areas, namely in the biomedical, cosmetic, food, textile and paper areas. Besides that, its production has less impact on the environment as no forests are destroyed and its production is faster. Filaments were produced using different BNC concentrations and two different dissolving systems: the solid-phase dissolution method and the traditional Lyocell production method. From the first method it was possible to obtain filaments with Young’s modulus of 20,8 ± 5,4 GPa, tensile strength of 1201,9 ± 149,2 MPa and elongation of 11,5 ± 0,1 %. Through the second was obtained Youngs’ modulus of 35,0 ± 17,2 GPa, tensile strength of 1100,0 ± 480,0 MPa and elongation of 6,8 ± 4,0 %. In order to meet Lyocell's production criteria, the degree of polymerization of bacterial nanocellulose was lowered from its original value (around 2000) to 602-531, which is normally considered suitable for the Lyocell process. Although it has been possible to achieve the depolymerization of BNC in a simple way using a chemical treatment, it would be preferable to process the original cellulose, without depolymerization. Alternative methods of filament production without dissolution were also tested – dry spinning and wet-drawing. Similar results were obtained for both methods with a Young’s modulus of 5,4 ± 2,2 GPa and 7,9 ± 3,4 GPa, tensile strength of 194,6 ± 53,2 MPa and 220,2 ± 98,4 MPa, and elongation of 9,1 ± 6,3 % and 14,3 ± 1,8 %, respectively. Further study on this subject is needed to understand if BNC depolymerization is really needed on a pilot or commercial scale for the Lyocell process. Fibres without solvents also need to be further studied as they are the more sustainable ways of fibre production and there is a growing need for these types of fibres on market