Geração de casos de teste a partir de modelos de tarefas

Tese de mestrado integrado. Engenharia Informática e Computação. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 201

Caracterização química e avaliação biológica da Salicornia ramosissima

Mestrado em Biotecnologia - Biotecnologia AlimentarAtualmente, existe um elevado interesse na valorização de recursos naturais como fontes de compostos bioativos com potenciais efeitos benéficos para a saúde. A salicórnia é uma planta halófita que tem sido usada na alimentação e na medicina tradicional e mais recentemente no desenvolvimento de novos produtos alimentares, ilustrando o interesse da sua caracterização e avaliação. Esta planta encontra-se dispersa mundialmente, estando presente em algumas regiões em Portugal, nomeadamente na Ria de Aveiro e na Ria da Formosa, no Algarve. Esta planta cresce espontaneamente em ambientes salinos, estando inserida num ambiente de elevado stress. O género Salicornia compreende cerca de 25-30 espécies sendo a Salicornia ramosissima uma das menos estudadas atendendo à sua composição química. Alguns compostos bioativos são reportados nesta espécie, nomeadamente ácidos gordos, esteróis e compostos fenólicos, no entanto a informação encontra-se muito dispersa atendendo aos seus efeitos biológicos e composição. Neste sentido, o conhecimento da composição química e dos potenciais efeitos biológicos da S. ramosissima é extremamente importante para introduzir novas aplicações. Assim, o objetivo principal desta tese foi a caracterização química e avaliação in vitro da atividade antioxidante e anti-inflamatória extratos da S. ramosissima, recolhida na ria de Aveiro. Foram recolhidas quatro amostras, no estado de frutificação, em três locais da ria de Aveiro, estas amostras foram tratadas e armazenadas para posterior caracterização. Inicialmente foi estudado a fração lipofílica (extratos de diclorometano) da planta por GC-qMS, seguida do estudo da fração polar (extratos de metanol seguidos de extração com éter de petróleo/água) por LC-QqQ-MS. Posteriormente foram analisados minerais essenciais por ICP-OES e componentes potencialmente tóxicos por ICP-MS. Na fase final foi avaliada ainda a atividade antioxidante e anti-inflamatória dos extratos da fração polar da planta. De um total de 35 compostos da fração lipofílica, o ácido linolénico, o ácido linoleico, o stigmasterol, o β-sitosterol e o ácido palmítico foram os compostos maioritários. O conteúdo total de lipofílicos variou entre 541 e 5412 mg/100g peso seco. Na fração polar, o conteúdo em fenóis totais variou entre 1391 e 3398 mg de equivalentes de ácido gálico por 100g. A amostra vermelha da Marinha dos peixinhos (MPR) apresentou o maior conteúdo de fenóis. Da análise detalhada dos compostos fenólicos, foram identificados 32, sendo que 22 são reportados pela primeira vez nesta espécie. Isorhamnetina é composto maioritário presente nesta espécie. MPR apresentou um maior número de compostos identificados assim como um maior conteúdo estimado (1676.6 μg/g de extrato peso seco). O estudo dos minerais revelou que o sódio é o mineral mais abundante em todas as amostras, no entanto o consumo de 5g desta planta fresca numa salada corresponde apenas a 6.0-7.1% da dose diária recomendada (DDR) para este mineral. Relativamente ao selénio, magnésio e potássio pode contribuir para a DDR dos mesmos com 1.9-2.6%, 1.3-2.1% e 0.2-0.3%, respetivamente. Os estudos in vitro da atividade antioxidante foram expressos em valores de EC50. Os diferentes estudos permitiram avaliar o potencial da S. ramosissima como fonte de antioxidantes, estando os compostos fenólicos relacionados com esta atividade (r2>0.77). A atividade anti-inflamatória foi avaliada através da inibição da produção de dois metabolitos do metabolismo do ácido araquidónico (TXA2 e PGE2). Apesar de nenhum dos extratos inibir a produção de PGE2, o extrato da Marinha dos Peixinhos (MP) e o extrato do Rio Boco (BC) inibiram a produção de TXA2 em 33.2% e 18.1%. A aspirina, conhecida pelos seus efeitos em processos anti-inflamatórios foi usada na mesma metodologia, inibindo o PGE2 e o TXA2 em 18% e 69.3%, respetivamente. Sendo que algumas reações neste metabolismo envolvem radicais, os compostos previamente identificados nos extratos podem ser fundamentais para a atividade reportada. Além disso sendo que a aspirina inibe preferencialmente TXA2, pode-se inferir que os extratos de S. ramosissima apresentam um comportamento similar. Em conclusão os resultados obtidos permitiram a caracterização química sumária da S. ramosissima da Ria de Aveiro, com especial destaque para os compostos lipofílicos e fenólicos e ainda a presença de minerais essenciais. A presença de compostos com potenciais efeitos benéficos para a saúde humana (flavonoides, fitoesteróis e ácidos gordos ω-3 e ω-6) pode ser um fator determinante para a valorização desta planta assim como a presença de baixo teor de sal, podendo ser usado como coadjuvante na dieta de forma a diminuir o risco de doenças cardiovasculares. O efeito anti-inflamatório dos extratos da S. ramosissima revelou o seu potencial impacto na produção de TXA2.Relativamente ao selénio, magnésio e potássio pode contribuir para a DDR dos mesmos com 1.9-2.6%, 1.3-2.1% e 0.2-0.3%, respetivamente. Os estudos in vitro da atividade antioxidante foram expressos em valores de EC50. Os diferentes estudos permitiram avaliar o potencial da S. ramosissima como fonte de antioxidantes, estando os compostos fenólicos relacionados com esta atividade (r2>0.77). A atividade anti-inflamatória foi avaliada através da inibição da produção de dois metabolitos do metabolismo do ácido araquidónico (TXA2 e PGE2). Apesar de nenhum dos extratos inibir a produção de PGE2, o extrato da Marinha dos Peixinhos (MP) e o extrato do Rio Boco (BC) inibiram a produção de TXA2 em 33.2% e 18.1%. A aspirina, conhecida pelos seus efeitos em processos anti-inflamatórios foi usada na mesma metodologia, inibindo o PGE2 e o TXA2 em 18% e 69.3%, respetivamente. Sendo que algumas reações neste metabolismo envolvem radicais, os compostos previamente identificados nos extratos podem ser fundamentais para a atividade reportada. Além disso sendo que a aspirina inibe preferencialmente TXA2, pode-se inferir que os extratos de S. ramosissima apresentam um comportamento similar. Em conclusão os resultados obtidos permitiram a caracterização química sumária da S. ramosissima da Ria de Aveiro, com especial destaque para os compostos lipofílicos e fenólicos e ainda a presença de minerais essenciais. A presença de compostos com potenciais efeitos benéficos para a saúde humana (flavonoides, fitoesteróis e ácidos gordos ω-3 e ω-6) pode ser um fator determinante para a valorização desta planta assim como a presença de baixo teor de sal, podendo ser usado como coadjuvante na dieta de forma a diminuir o risco de doenças cardiovasculares. O efeito anti-inflamatório dos extratos da S. ramosissima revelou o seu potencial impacto na produção de TXA2

MSCs chondrogenesis in 3D scaffolds

Tese de mestrado. Engenharia Biomédica. Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 201

Detection of fluorescence by miniaturized in-chip- incorporated microscope for digital Polymerase Chain Reaction (dPCR)

Classic biopsies are largely used for cancer diagnosis, which are often an invasive procedure. Alternatively, circulating tumour DNA in the blood can be used as liquid biopsy. For DNA amplification, digital polymer- ase chain reaction (dPCR) is becoming the selected procedure for extremely sensitive quantification of nu- cleic acid molecules. Droplet-based microfluidic platforms are widely used in dPCR, since microfluidics allows the efficient partitioning of samples in nanolitre-sized droplets, using oil-water interfaces, which sta- tistically results in one or zero DNA strand target molecule per droplet prior to amplification, showing a positive or negative fluorescent signal during amplification. In the present thesis, it is proposed a novel dPCR detection technique using a miniaturized fluorescence microscope, UCLA Miniscope, integrated in a droplet generator microfluidic device. The Miniscope was developed for neuroscience research due to its portability and lightweight, to be carried by small animals. This fluorescence detection technique is straight- forward, miniaturized, and inexpensive. To assess fluorescence detection sensitivity by the Miniscope, sev- eral fluorescein isothiocyanate (FITC) solutions were tested, with concentrations ranging from 1 nM to 100 μM, and the lowest concentration to present a detectable fluorescence intensity was 1 μM. Moreover, posi- tive and non-template-control PCR mixes of the cancer biomarker c-Myc after end-point amplification con- taining fluorescent DNA-binding dye EvaGreen were tested, and it was possible to discriminate the positive droplets and the non-template-control droplets. This research opens new prospects for the advancement of improved lab-on-a-chip methods designed for dPCR analysis and for further biological and medical applica- tions.As biópsias clássicas são amplamente utilizadas para o diagnóstico do cancro, o que é muitas vezes um pro- cedimento invasivo. Alternativamente, o DNA tumoral circulante no sangue pode ser utilizado como biópsia líquida. Para a amplificação de DNA, a reação em cadeia da polimerase digital (dPCR) está a tornar-se o procedimento escolhido para a quantificação ultrassensível de moléculas de ácidos nucleicos. Plataformas de microfluídica baseadas em gotículas são muito utilizadas em dPCR, uma vez que a microfluídica permite a compartimentação eficiente de amostras em gotículas nanométricas, usando interfaces óleo-água, o que re- sulta estatisticamente em uma ou zero moléculas alvo de cadeias de DNA por gota antes da amplificação, mostrando um sinal fluorescente positivo ou negativo durante a amplificação. Nesta tese, é proposta uma nova técnica de deteção de dPCR usando um microscópio de fluorescência miniaturizado, o UCLA Minisco- pe, integrado num dispositivo microfluídico gerador de gotículas. O Miniscope foi desenvolvido para inves- tigação em neurociência devido à sua portabilidade e leveza, para ser transportado por pequenos animais. Este sistema de deteção de fluorescência é simples, miniaturizado e económico. Para avaliar a sensibilidade de deteção de fluorescência do Miniscope, foram testadas várias soluções de isotiocianato de fluoresceína (FITC), com concentrações entre 1 nM e 100 μM, sendo que a menor concentração a apresentar uma intensi- dade de fluorescência detetável foi 1 μM. Além disso, foram testadas misturas amplificadas por PCR do biomarcador de cancro c-Myc positivo e de controlo (sem DNA) contendo o corante fluorescente intercalan- te de DNA EvaGreen, e foi possível discriminar as gotículas positivas e as de controlo. Este trabalho abre novas perspectivas para o desenvolvimento de métodos melhorados de lab-on-chip para análise de dPCR e para outras aplicações médicas e biológicas

Assessment of the state of health by the measurement of a set of biophysiological signals

The dissertation studies the estimation of the degree of self-similarity and entropy of Shannon of several real electrocardiography (ECG) signals for healthy and non-healthy humans. The goal of the dissertation is to create a starting point algorithm which allows distinguishing between healthy and non-healthy subjects and can be used as a basis for further study of a diagnosis algorithm, necessarily more complex. We used a novel Hurst parameter estimation algorithm based on the Embedded Branching Process, termed modified Embedded Branching Process algorithm. The algorithm for estimation of entropy was based on Shannon‟s entropy. Both algorithms were applied on the spatial distribution of ECG signals in a windowed manner. The studied signals were retrieved from the Physionet website, where they are diagnosed as normal or as having certain pathologies. The results presented for the Hurst parameter estimation allow us to confirm the results already published on the temporal self-similarity of ECG signals, this time for its spatial distribution. We also conclude that the non-self similar signals belong to non-healthy subjects. The results obtained for entropy estimation on the spatial distribution of ECG signals also allowed a comparison between healthy and non-healthy systems. We obtained high entropy estimates both for healthy and non-healthy subjects; nevertheless, non-healthy subjects show higher variability of Shannon‟s entropy than healthy ones.A dissertação estuda a estimativa do grau de auto-semelhança e da entropia de Shannon de vários sinais reais de electrocardiograma (ECG) obtidos em humanos saudáveis e não saudáveis. O objectivo da dissertação é criar um algoritmo inicial que permita distinguir entre indivíduos saudáveis e não saudáveis e que possa ser usado como base para o estudo de um posterior algoritmo de diagnóstico, necessariamente mais complexo. Utilizamos um algoritmo novo para estimativa do parâmetro de Hurst baseado no Embedded Branching Process, denominado algoritmo modified Embedded Branching Process. A entropia foi estimada através da entropia de Shannon. Ambos algoritmos foram aplicados sob a distribuição espacial dos sinais ECG numa forma de janela. Os sinais estudados foram retirados do website Physionet, onde estão diagnosticados como normais ou possuindo uma determinada patologia. Os resultados apresentados para a estimativa do parâmetro de Hurst permitem confirmar resultados já publicados sobre a auto-semelhança temporal dos sinais ECG, desta vez para a sua distribuição espacial. Também se concluí que os sinais não auto-semelhantes correspondem a indivíduos não saudáveis. Os resultados obtidos na estimativa da entropia para a distribuição espacial dos sinais de ECG também permitiram uma comparação entre sistemas saudáveis e não saudáveis. Obtiveram-se estimativas de entropia elevadas quer para indivíduos saudáveis quer para indivíduos não saudáveis; no entanto, os indivíduos não saudáveis mostram uma maior variabilidade da entropia de Shannon em relação aos saudáveis

Modelos tumorais 2D e 3D para a avaliação de fármacos

Drug combination emerged as a solution for the treatment of cancer, once this therapeutic approach allows to surpass the drug resistance of cancer cells and, simultaneously, eradicate the tumor. The assessment of drug-combination for pancreatic cancer treatment is usually performed in 2D cell cultures. However, these models are unable to mimic the drug resistance profiles found in pancreatic cancer. Thus, they may overestimate the therapeutic potential of the drug combination, leading to poor therapeutic performance in in vivo assays. Therefore, 3D culture models, especially spheroids, appear as a promising method for screening anticancer drugs, since they are able to mimic the structural and functional features of solid tumors. In the present study, the therapeutic effect and the synergistic potential of a particular combination of drugs in 2D and 3D cell cultures were analyzed and compared for the first time. In this way, the effect of the combination of Doxorubicin:Resveratrol (DOX:RES) (at molar ratios ranging from 5: 1 to 1: 5), in the viability of the pancreatic cancer cell line, PANC-1, was studied. The results showed that the viability of PANC-1 cells was more affected when the DOX:RES combinations contained a higher content of RES (molar ratios of 1:2 to 1:5). These results can be explained, by the ability of RES to reduce the efflux of DOX, mediated by P-glycoprotein (P-gp). Furthermore, these data also revealed that the synergistic effect of the DOX:RES combination was different in both 2D and 3D cell cultures. In fact, although 1:4 and 1:5 DOX: RES ratios were synergistic for these types of cell cultures, their values Combination Index (CI) were lower (more synergistic) in 2D cultures, when compared to spheroids. Overall, the results obtained revealed that the combination DOX:RES is promising approach for the treatment of pancreatic cancer and corroborate the need to perform drug screening.A combinação de fármacos constitui uma abordagem terapêutica que tem sido usada no tratamento do cancro, uma vez que permite ultrapassar a resistência a fármacos das células cancerígenas e, simultaneamente, erradicar o tumor. A avaliação da combinação de fármacos é, habitualmente, realizada em modelos de cultura 2D. No entanto, estes modelos são incapazes de representar o perfil de resistência a fármacos que as células do cancro do pâncreas exibem. Deste modo, estes modelos podem sobrestimar o potencial terapêutico da combinação de fármacos, levando a um fraco desempenho terapêutico destes fármacos, nos ensaios in vivo. Recentemente, os modelos de cultura 3D, nomeadamente os esferóides, surgiram como plataformas promissoras para avaliação de combinação de fármacos anticancerígenos, uma vez que mimetizam eficazmente os mecanismos dos tumores in vivo. No presente estudo, analisou-se e comparou-se, pela primeira vez, o efeito terapêutico e o potencial sinergético da combinação de fármacos em culturas celulares 2D e 3D. Para tal, estudou-se o efeito da combinação de Doxorrubicina:Resveratrol (DOX:RES), com diferente rácios molares de 5:1 até 1:5, na viabilidade de células cancerígenas do pâncreas (PANC-1). Os resultados obtidos mostraram que a viabilidade das células PANC-1 foi mais afetada quando as combinações DOX:RES continham maior concentração de RES (rácios molares de 1:2 a 1:5). Estes resultados podem ser explicados pelo facto do RES ter capacidade de reduzir o efluxo da DOX para o exterior da célula, mediado pela glicoproteína-P (P-gp). Os dados revelaram também que o efeito sinérgico da combinação DOX:RES em culturas 2D e 3D foi diferente. De facto, apesar das proporções 1:4 e 1:5 DOX:RES apresentarem ambas um efeito sinérgico para os dois tipos de culturas, os seus valores de Índice de Combinação (CI) foram inferiores (mais sinérgicos) nas culturas 2D. Deste modo, os resultados obtidos revelaram que a combinação DOX:RES é uma abordagem promissora para o tratamento do cancro do pâncreas e corroboram a necessidade de avaliar a combinação de fármacos em culturas 3D

Childhood circumstances and mode of delivery

Objective To assess the influence of social circumstances at 12 yrs on c-section delivery. Methods Women (n¼6827) were consecutively recruited during the assembling of a birth-cohort. Interviews were used to obtain data on social and demographic characteristics and current pregnancy events. Financial childhood circumstances were classified as low (LF) or high (HF) based on the number of amenities reported. Parents’ education was defined as low (#6 years, LPE) and high (HPE). The effect of participants’ financial socioeconomic conditions on csection risk was computed using logistic regression stratified by parents ‘education. Methods Women (n=6827) were consecutively recruited during the assembling of a birth-cohort. Interviews were used to obtain data on social and demographic characteristics and current pregnancy events. Financial childhood circumstances were classified as low (LF) or high (HF) based on the number of amenities reported. Parents' education was defined as low (≤6 years, LPE) and high (HPE). The effect of participants' financial socioeconomic conditions on c-section risk was computed using logistic regression stratified by parents ‘education. Results Women with both high financial and educational childhood circumstances were significantly older, more educated and more frequently primiparous, with normal or underweight and reporting private antenatal care. The overall c-section rate was 35.6% varying from 32.2% (LF-LE) to 41.3% (HF-HE). After adjustment and considering women in LF-LPE as reference, we obtained OR=0.92; 95% CI 0.66 to 1.28 for LF-HPE group, OR=1.19; 95% CI 1.04 to 1.37 for HF-LPE group and OR=1.38; 95% CI 1.16 to 1.64) for HF-HPE group. Stratifying by parents' education and compared with women in LF group, those in HF group showed higher risk of c-section either in the LPE group (OR=1.19; 95% CI 1.04 to 1.37) or in the HPE group (OR=1.42; 95% CI 0.99 to 2.02). Conclusions Our results suggest that, independently of the parents' education and the current socio-demographic conditions, the childhood financial environment may influence the mode of delivery

Roles of the interaction with children and families in mediating the association between digital health literacy and well-being of early childhood teachers in Portugal: A cross-sectional study

Data Availability Statement: All DHL descriptive files are available from the https://doi.org/10.34622/datarepositorium/LF7URM.AIM: To analyze the associations between early childhood education (ECE) teachers´ digital health literacy (DHL) and well-being, and to determine whether the ECE teachers´ interaction with children and family mediated these associations. METHODS: A total of 853 early childhood teachers, predominantly women (99.4%) participated in this cross-sectional study. The participants had a mean age of 39.9 years (standard deviation SD = 8.2). Data was collected through an online survey. DHL was assessed using five subscales adapted to the new coronavirus context, and the professionals´ well-being was measured using the WHO-5 well-being scale. Binary logistic regression and mediation analysis were used to analyze the data. RESULTS: ECE teachers' DHL in dimensions of "information searching" and "determining relevance" had both direct and indirect effect on their well-being. Specifically, higher DHL in these dimensions was associated with better well-being. The dimension "evaluating reliability" had an indirect positive effect on well-being by promoting interaction with children. CONCLUSION: These findings suggest that improving ECE teachers´ DHL could have a positive effect on their well-being and their interactions with children. Therefore, it is recommended to develop health promotion practices aimed at enhancing DHL among ECE teachers. Additionally, integrating DHL contents and competencies more prominently into the qualification, further education and training of ECE teachers may help equip them with the necessary skills to access and apply health information effectively. This, in turn, can enhance interactions with children and contribute to their overall well-being.This study was supported by Fundación la Caixa-Social Research Call Covid-19 LL20-3. The funders had no role in study design, data collection and analysis, decision to publish, or preparation of the manuscript

Time-trends in pregnancy: findings from Portugal

To examine trends in pregnancy and abortion rates observed in Portugal in the last decade. We abstracted all delivery and abortionrelated-admissions to Portuguese public hospitals (2000–2010) using a nationwide inpatient database(corresponding to nearly 96% of all deliveries). We computed age-specific pregnancy and termination of pregnancy rates (all and induced abortion)considering the age groups less than 15, 15–19, 20–34, 35–39 and more than 39 years, using national population estimates as denominator. Joinpoint regression was used to estimate average annual percent change (AAPC) in rates and to identify points in time when significant changes in trend occurred. Youngest teenager pregnancy rates (less than 15 yrs.)decreased significantly from 0.6 to 0.3 per 1000 women (AAPC=-4.9%; p=0.01) with a non-significant decrease in abortion rates (AAPC=-4.1%; p=0.100). Pregnancy and abortion rates per 1000 15–19 year old girls, showed no significant variation up to 2003 (AAPC=-1.8%;p=0.071 for pregnancy and AAPC=2.5%; p=0.449 for abortion). Then, a significant decrease was observed either in pregnancy (from 20.1 to 14.6; AAPC=-5.2%; p<0.001) and in abortion rates (from 2.5 to 1.5; AAPC =-8.2%; p<0.001). Pregnancy rates per 1000 women aged 20–34 decreased from 78.1 to 66.5. It corresponded to a significant decline up to 2004 (AAPC=-3.1%; p=0.020) but a stable course onwards (AAPC=-0.6%; p=0.389). Abortion rates in this age group steadily decreased from 7.7 to 5.5 per 1000 women (AAPC=-3.24%; p<0.001). In contrast,there was a significant increase in pregnancy rates from 32.3 to 37.5 per 1000 women aged 35–39(AAPC=1.54; p<0.001) and from 2.9 to 3.2 per 1000 women aged 40 or more (AAPC=1.21; p<0.001). Abortion rates per 1000 women aged 35–39 showed an inflexion point such that up to 2005 there was no significant annual change (AAPC=1.5; p=0.239), while from 2005 onwards this rate decreased significantly from 5.7 to 4.6 (AAPC=-4.3; p=0.011). Among women aged 40 or more, abortion rates steadily decreased from 0.9 to 0.7 (AAPC=-4.3; p=0.011). Along this time period,induced abortion rates showed no significant changes in all age groups. Conclusions: Pregnancy rates showed downward trend among adolescent girls but an upward trend among older women. Still, no considerable changes occurred in induced abortion rates. Our results suggest the influence of family planning and also the postponement of pregnancy to older ages. There is evidence of increasing trend in planned pregnancy