Regularização e pontos conjugados Bang-bang no controlo óptimo

Doutoramento em MatemáticaConsideramos o problema de controlo óptimo de tempo mínimo para sistemas de controlo mono-entrada e controlo afim num espaço de dimensão finita com condições inicial e final fixas, onde o controlo escalar toma valores num intervalo fechado. Quando aplicamos o método de tiro a este problema, vários obstáculos podem surgir uma vez que a função de tiro não é diferenciável quando o controlo é bang-bang. No caso bang-bang os tempos conjugados são teoricamente bem definidos para este tipo de sistemas de controlo, contudo os algoritmos computacionais directos disponíveis são de difícil aplicação. Por outro lado, no caso suave o conceito teórico e prático de tempos conjugados é bem conhecido, e ferramentas computacionais eficazes estão disponíveis. Propomos um procedimento de regularização para o qual as soluções do problema de tempo mínimo correspondente dependem de um parâmetro real positivo suficientemente pequeno e são definidas por funções suaves em relação à variável tempo, facilitando a aplicação do método de tiro simples. Provamos, sob hipóteses convenientes, a convergência forte das soluções do problema regularizado para a solução do problema inicial, quando o parâmetro real tende para zero. A determinação de tempos conjugados das trajectórias localmente óptimas do problema regularizado enquadra-se na teoria suave conhecida. Provamos, sob hipóteses adequadas, a convergência do primeiro tempo conjugado do problema regularizado para o primeiro tempo conjugado do problema inicial bang-bang, quando o parâmetro real tende para zero. Consequentemente, obtemos um algoritmo eficiente para a computação de tempos conjugados no caso bang-bang.In this thesis we consider a minimal time control problem for single-input control-affine systems in finite dimension with fixed initial and final conditions, where the scalar control take values on a closed interval. When applying a shooting method for solving this problem, one may encounter numerical obstacles due to the fact that the shooting function is non smooth whenever the control is bang-bang. For these systems a theoretical concept of conjugate time has been defined in the bang-bang case, however direct algorithms of computation are difficult to apply. Besides, theoretical and practical issues for conjugate time theory are well known in the smooth case, and efficient implementation tools are available. We propose a regularization procedure for which the solutions of the minimal time problem depend on a small enough real positive parameter and are defined by smooth functions with respect to the time variable, facilitating the application of a single shooting method. Under appropriate assumptions, we prove a strong convergence result of the solutions of the regularized problem towards the solution of the initial problem, when the real parameter tends to zero. The conjugate times computation of the locally optimal trajectories for the regularized problem falls into the standard theory. We prove, under appropriate assumptions, the convergence of the first conjugate time of the regularized problem towards the first conjugate time of the initial bang-bang control problem, when the real parameter tends to zero. As a byproduct, we obtain an efficient algorithmic way to compute conjugate times in the bang-bang case.On considère le problème de contrôle optimal de temps minimal pour des systèmes affine et mono-entrée en dimension finie, avec conditions initiales et finales fixées, où le contrôle scalaire prend ses valeurs dans un intervalle fermé. Lors de l'application d'une méthode de tir pour résoudre ce problème, on peut rencontrer des obstacles numériques car la fonction de tir n'est pas lisse lorsque le contrôle est bang-bang. Pour ces systèmes, dans le cas bangbang, un concept théorique de temps conjugué a été défini, toutefois les algorithmes de calcul direct sont difficiles à appliquer. En outre, les questions théoriques et pratiques de la théorie du temps conjugué sont bien connues dans le cas lisse, et des outils efficaces de mise en oeuvre sont disponibles. On propose une procédure de régularisation pour laquelle les solutions du problème de temps minimal dépendent d’un paramètre réel positif suffisamment petit et sont définis par des fonctions lisses en temps, ce qui facilite l’application de la méthode de tir simple. Sous des hypothèses convenables, nous prouvons un résultat de convergence forte des solutions du problème régularisé vers la solution du problème initial, lorsque le paramètre réel tend vers zéro. Le calcul des temps conjugués pour les trajectoires localement optimales du problème régularisé est standard. Nous prouvons, sous des hypothèses appropriées, la convergence du premier temps conjugué du problème régularisé vers le premier temps conjugué du problème de contrôle bang-bang initial, quand le paramètre réel tend vers zéro. Ainsi, on obtient une procédure algorithmique efficace pour calculer les temps conjugués dans le cas bang-bang.FCT - SFRH/BD/27272/200

A LOGÍSTICA REVERSA DE MEDICAMENTOS VENCIDOS NAS FARMÁCIAS DA REGIÃO DO CENTRO DE BELO HORIZONTE

O Brasil é considerado um dos maiores consumidores de medicamentos no mundo. Pesquisas apontam que os restos de medicamentos encontrados nos domicílios são destinados de forma incorreta. Medicamentos e seus metabolitos chegam à natureza nas mais diversas formas, tais como liberação através das descargas domiciliares, resíduos industriais e hospitalares. A legislação enquadra os medicamentos como substâncias Químicas que podem oferecer riscos à saúde pública e ao meio ambiente. Conforme a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS) é papel da cadeia produtiva, importadores, distribuidores e comerciantes de produtos, seus resíduos e suas embalagens serem sujeitos à logística reversa, mas a lei não contempla resíduos de medicamentos domiciliares e nem aborda a responsabilidade compartilhada de cada entidade da cadeia farmacêutica. Este estudo objetiva descrever a estrutura e os processos de logística reversa de medicamentos nas farmácias de Belo Horizonte. Foram selecionadas cinco drogarias no centro de Belo Horizonte, que pertencem a grandes redes do varejo farmacêutico do Brasil. Os resultados mostraram que o descarte consciente de medicamentos é de baixa abrangência no município e que a logísticas reversa é praticada em poucas drogarias. Além disso, foi observado que na maioria das farmácias existe deficiência em equipamentos para o descarte seguro de medicamentos, além de informações sobre o descarte consciente para o consumidor. Diante do exposto, conclui-se uma necessidade imediata, por parte das redes de farmácias em adotar campanhas de descarte adequado, além de iniciativas governamentais e sociedades privadas para integrar na gestão de resíduos sólidos.

Complex network model for COVID-19: human behavior, pseudo-periodic solutions and multiple epidemic waves

We propose a mathematical model for the transmission dynamics of SARS-CoV-2 in a homogeneously mixing non constant population, and generalize it to a model where the parameters are given by piecewise constant functions. This allows us to model the human behavior and the impact of public health policies on the dynamics of the curve of active infected individuals during a COVID-19 epidemic outbreak. After proving the existence and global asymptotic stability of the disease-free and endemic equilibrium points of the model with constant parameters, we consider a family of Cauchy problems, with piecewise constant parameters, and prove the existence of pseudo-oscillations between a neighborhood of the disease-free equilibrium and a neighborhood of the endemic equilibrium, in a biologically feasible region. In the context of the COVID-19 pandemic, this pseudo-periodic solutions are related to the emergence of epidemic waves. Then, to capture the impact of mobility in the dynamics of COVID-19 epidemics, we propose a complex network with six distinct regions based on COVID-19 real data from Portugal. We perform numerical simulations for the complex network model, where the objective is to determine a topology that minimizes the level of active infected individuals and the existence of topologies that are likely to worsen the level of infection. We claim that this methodology is a tool with enormous potential in the current pandemic context, and can be applied in the management of outbreaks (in regional terms) but also to manage the opening/closing of borders.Comment: 23 pages, 10 figures, submitted 5-Oct-202

Quantitative proteomic analysis of the response of probiotic putative lactococcus lactis NCDO 2118 strain to different oxygen availability under temperature variation

Lactococcus lactis is a gram positive facultative anaerobe widely used in the dairy industry and human health. L. lactis subsp. lactis NCDO 2118 is a strain that exhibits anti-inflammatory and immunomodulatory properties. In this study, we applied a label-free shotgun proteomic approach to characterize and quantify the NCDO 2118 proteome in response to variations of temperature and oxygen bioavailability, which constitute the environmental conditions found by this bacterium during its passage through the host gastro-intestinal tract and in other industrial processes. From this proteomic analysis, a total of 1,284 non-redundant proteins of NCDO 2118 were characterized, which correspond to approximately 54% of its predicted proteome. Comparative proteomic analysis identified 149 and 136 proteins in anaerobic (30°C and 37°C) and non-aerated (30°C and 37°C) conditions, respectively. Our label-free proteomic analysis quantified a total of 1,239 proteins amongst which 161 proteins were statistically differentially expressed. Main differences were observed in cellular metabolism, stress response, transcription and proteins associated to cell wall. In addition, we identified six strain-specific proteins of NCDO 2118. Altogether, the results obtained in our study will help to improve the understanding about the factors related to both physiology and adaptive processes of L. lactis NCDO 2118 under changing environmental conditions.Fil: Marques Da Silva, Wanderson. Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciências Biológicas; Brasil. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Castro Oliveira, Leticia. Universidade Federal Do Triangulo Mineiro; BrasilFil: Castro Soares, Siomar. Universidade Federal Do Triangulo Mineiro; BrasilFil: Severiano Sousa, Cassiana. Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciências Biológicas; BrasilFil: Campos Tavares, Guilherme. No especifíca;Fil: Perdigão Resende, Cristiana. No especifíca;Fil: Pereira, Felipe Luis. No especifíca;Fil: Ghosh, Preetam. Virginia Commonwealth University; Estados UnidosFil: Figueiredo, Henrique. No especifíca;Fil: Azevedo, Vasco. Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciências Biológicas; Brasi

Glycan affinity magnetic nanoplatforms for urinary glycobiomarkers discovery in bladder cancer

Bladder Cancer (BC) presents one of the highest recurrence rates amongst solid tumours and constitutes the second deadliest disease of the genitourinary track. Non-invasive identification of patients facing disease recurrence and/or progression remains one of the most critical and challenging aspects in disease management. To contribute to this goal, we demonstrate the potential of glycan-affinity glycoproteomics nanoplatforms for urinary biomarkers discovery in bladder cancer. Briefly, magnetic nanoprobes (MNP) coated with three broad-spectrum lectins, namely Concanavalin A (ConA; MNP@ConA), Wheat Germ Agglutinin (WGA; MNP@WGA), and Sambucus nigra (SNA; MNP@SNA), were used to selectively capture glycoproteins from the urine of low-grade and high-grade non-muscle invasive as well as muscle-invasive BC patients. Proteins were identified by nano-LC MALDI-TOF/TOF and data was curated using bioinformatics tools (UniProt, NetOGlyc, NetNGlyc, ClueGO app for Cytoscape and Oncomine) to highlight clinically relevant species. Accordingly, 63 glycoproteins were exclusively identified in cancer samples compared with healthy controls matching in age and gender. Specific glycoprotein sets exclusively found in low-grade non-muscle invasive bladder tumours may aid early diagnosis, while those only found in high-grade non-invasive and muscle-invasive tumours hold potential for accessing progression. Amongst these proteins is bladder cancer stem-cell marker CD44, which has been associated with poor prognosis. Orthogonal validation studies by slot-blotting demonstrated an elevation in urine CD44 levels of high-grade patients, which became more pronounced upon muscle-invasion, in mimicry of the primary tumour. These observations demonstrate the potential of MNP@lectins for identification of clinically relevant glycoproteomics signatures in bladder cancer. Future clinical validation in a larger and well characterized patient subset is required envisaging clinical translation of the results.publishe

FATORES QUE INFLUENCIAM NA DECISÃO E DURAÇÃO DO ALEITAMENTO MATERNO: UMA REVISÃO DE LITERATURA

O aleitamento materno exclusivo até os seis meses de idade do bebê e, depois, complementado, até os dois anos de idade, além de ser indicado pela Organização Mundial da Saúde (OMS), tem benefícios para a mãe e para o bebê. Contudo, nem todas as mães conseguem amamentar pelo tempo correto. Este trabalho descreve os fatores que influenciam na decisão e duração do aleitamento materno, comparando-os de acordo com que foram apontados pelos artigos analisados. Sabe-se que a decisão de amamentar reflete valores culturais da sociedade moderna. A entrada da mulher no mercado de trabalho é fator de reorganização das relações do núcleo familiar, obrigando restrição de tempo disponível entre mãe e filho. A industrialização e a lógica capitalista repercutem na criação do mito do 'leite fraco', abrindo espaço para a suplementação com fórmulas, além da cristalização do uso de mamadeiras e chupetas, que, ao senso comum, são adventos da modernidade. O apoio familiar e profissional a nutriz são alicerces seguros do aleitamento e devem ser explorados em sua complexidade. Trata-se de uma revisão integrativa da literatura. A busca dos artigos foi realizada nas bases de dados: SciELO, PubMed, (...) utilizando-se os DeCS “aleitamento materno”, “substitutos do leite humano”, “desmame”. Os critérios de inclusão foram: artigos publicados em inglês e português, disponibilidade dos mesmos na íntegra, com período de publicação compreendido entre 2005 e 2016

Effect of hydrogel containing Achyrocline satureioides (Asteraceae) extract–loaded nanoemulsions on wound healing activity

Achyrocline satureioides (Lam.) DC extract–loaded nanoemulsions have demonstrated potential for wound healing, with promising effects on keratinocyte proliferation. We carried out the first in vivo investigation of the wound healing activity of a hydrogel containing A. satureioides extract– loaded nanoemulsions. We prepared hydrogels by adding the gelling agent (Carbopol® Ultrez) to extract-loaded nanoemulsions (~250 nm in diameter) obtained by spontaneous emulsification. The final flavonoid content in formulation was close to 1 mg/mL, as estimated by ultra-fast liquid chromatography. Permeation/retention studies using porcine ear skin showed that flavonoids reached deeper layers of pig ear skin when it was damaged (up to 3.2 g/cm2 in the dermis), but did not reach the Franz-type diffusion cell receptor fluid. For healing activity, we performed a dorsal wound model using Wistar rats, evaluating the lesion size, anti-inflammatory markers, oxidative damage, and histology. We found that extract-loaded formulations promoted wound healing by increasing angiogenesis by ~20%, reducing inflammation (tumor necrosis factor ) by ~35%, decreasing lipid damage, and improving the re-epithelialization process in lesions. In addition, there was an increase in the number of blood vessels and hair follicles for wounds treated with the formulation compared with the controls. Our findings indicate that the proposed formulation could be promising in the search for better quality healing and tissue reconstruction

Arbustus unedo essence: morphological and genetic characterization of the strawberry tree of Castelo de Paiva

O medronheiro é um arbusto da região mediterrânica que pode ser encontrada por todo o país. Ao contrário do que verifica na região sul do país, no concelho de Castelo de Paiva é atribuída uma reduzida importância económica a esta espécie. Com o intuito de preservar e potenciar a produção desta espécie e contribuir para a dinamização da economia do concelho, procedeu-se à caracterização morfológica e genética de uma amostra da população de medronheiros de Castelo de Paiva. A caracterização morfológica e genética foi realizada para um total de 10 genótipos. Para tal recolheram-se 70 folhas aleatoriamente em cada árvore. Em 40 folhas mediu-se o comprimento, largura, comprimento do pedúnculo, peso fresco, peso seco e determinou-se a área foliar. Dos caracteres morfológicos analisados, aqueles que se revelaram mais úteis na distinção dos vários genótipos foram: comprimento do pedúnculo, peso fresco e peso seco. As restantes 30 folhas foram utilizadas para a caracterização genética. Esta caracterização foi realizada recorrendo a um marcador de DNA, ISSR. Os 5 primeiros exemplaresutilizados na técnica de ISSR demonstraram-se polimórficos. Os resultados da caracterização genética sugerem que a variabilidade genética na população é média a alta.The strawberry tree is a shrub native in the Mediterranean region and it can be found throughout Portugal. Unlike the case in the southern region of the country, in Castelo de Paiva a minor economic importance is given to this species. In order to preserve, to enhance the production of this species and to contribute to the boosting of the economy of the region, we proceeded to the characterization of a small sample population of this fruit tree of Castelo de Paiva in what concerns to its morphology and genetics. The morphological and genetic characterization was performed for a total of 10 genotypes. For this, 70 leaves were randomly collected from each tree. For 40 leaves, it was measured the length, the width, the peduncle length, the wet weight, the dry weight and determined the leaf area. Of the morphological characteristics analyzed, the ones that proved most useful in distinguishing the various genotypes were: the length peduncle, the wet weight and the dry weight. The remaining 30 leaves were used in the genetic characterization. This characterization was performed using a DNA marker, the ISSR. The 5 primers used in the ISSR technique proved to be polymorphic. The results from the genetic characterization suggest that variability in population genetics is medium to high