Contribuição para a conservação sustentável de ecossistemas dunares invadidos por Acacia longifolia

Tese de mestrado em Biologia da Conservação, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2016Tendo presente a importância dos ecossistemas dunares, o impacte ecológico das invasões por A. longifolia e o elevado custo físico e monetário associado ao combate de plantas invasoras, este estudo pretende contribuir para o estudo da ecologia de A. longifolia, bem como com um método de controlo sustentável. Com este objetivo presente foram delineados dois objetivos específicos. Um primeiro que consistia na elaboração de um modelo preditivo da biomassa de A. longifolia e outro que consista no reaproveitamento e valorização dessa mesma biomassa. O modelo de regressão linear elaborado para a previsão da biomassa de A. longifolia derivou da amostragem de 30 indivíduos. Esta amostragem consistiu não só no registo das medidas alométricas dos indivíduos, como também no seu corte e posterior pesagem dos diferentes componentes (ramos, folhas e troncos). O modelo preditivo proposto apresenta uma enorme robustez e resultou da relação entre a forma volumétrica de crescimento dos indivíduos de A. longifolia com a sua biomassa associada (Bt =0,8218−2,5518. Bt - Biomassa total, V – Volume. R2 = 0,936; p < 0,001). O desenvolvimento desta tarefa permitiu constatar que aproximadamente metade do peso inicial de um indivíduo de A. longifolia corresponde a biomassa que pode ser reaproveitada. Consequentemente tiveram lugar um conjunto de experiências que visaram o estudo das propriedades deste material vegetal, através de um processo semelhante ao de compostagem sob condições controladas. Para além de se ter acompanhado a evolução da matéria vegetal, diminuiu-se a escala temporal e dimensional do processo (45 dias e um volume de ±50L), e sujeitou-se o material a diferentes condições (com e sem adição de uma fonte de aquecimento) e a diferentes tratamentos (com potencialidade de acelerar todo o processo). Um dos tratamentos envolvia folhada de A. longifolia que já se encontrava em decomposição e cuja presença de comunidades de microorganismos poderia acelerar todo o processo e um outro tratamento que incluía a presença de um potenciador de compostagem comercial rico em esporos de fungos Trichoderma sp. Apesar das diversas variáveis a que o material vegetal esteve sujeito os resultados finais foram bastante semelhante. O material resultante de todo o processo aparentava estar bioestabilizado e ao ser incorporado no solo poderá não só promover o aumento de teor de matéria orgânica e nutrientes no solo, bem como contribuir para solos mais resistentes e impermeáveis. Este trabalho desenvolve ferramentas importantes no delineamento de métodos de conservação sustentável, tendo presente estratégias de gestão dos ecossistemas e o combate de espécies invasoras.Mediterranean ecosystems have long been subject to natural and human pressure and in recent times the additional impact of the invasive Acacia spp., which is native in Australia, is obvious. This biological invasion is leading to an ecological homogenization by the invasion of native ecosystems and semi-natural agricultural land. To alleviate the pressure by these invading plants we aim to contribute with a sustainable method of control. We pretend to approach three main topics, the improvement of ecological and physiognomic knowledge, the creation of a biomass model and the revaluation of Acacia longifolia biomass. Nearly 50% of the fresh weight of a plant correspond to biomass that can be use. This project highlights strong relationships between some allometric measures and the total biomass. Based on the relationship between volume and the total biomass we suggest a linear model able to predict the biomass of an A. longifolia tree (Bt =0,8218−2,5518; Bt – total biomass, V - volume). Thereafter was planned a strategy that permitted to reuse the biomass of A. longifolia based on a similarly composting process but under controlled conditions. These work consisted not only in the evaluation of the decomposition as also in the reduction of temporal and dimensional scale of all the process (45 days and 50L). The organic matter used in these process was exposed to different conditions (with and without an heating source) and to three distinct treatments, however the results were very similar. Later on, the incorporation of these biostabilized material on the soil will improve theirs content on organic matter and nutrients. The ecological knowledge associated to these project allow us to plan the best strategy of ecosystem’s management and control. This sustainable method, that concedes a way to recover the economic investment at fighting invasive species, is a clear advantage of this procedure

From a Lose–Lose to a Win–Win Situation: User-Friendly Biomass Models for Acacia longifolia to Aid Research, Management and Valorisation

Woody invasive species pose a big threat to ecosystems worldwide. Among them, Acacia longifolia is especially aggressive, fundamentally changing ecosystem structure through massive biomass input. This biomass is rarely harvested for usage; thus, these plants constitute a nuisance for stakeholders who invest time and money for control without monetary return. Simultaneously, there is an increased effort to valorise its biomass, e.g., for compost, growth substrate or as biofuel. However, to incentivise A. longifolia harvest and usage, stakeholders need to be able to estimate what can be obtained from management actions. Thus, the total biomass and its quality (C/N ratio) need to be predicted to perform cost–benefit analyses for usage and determine the level of invasion that has already occurred. Here, we report allometric biomass models for major biomass pools, as well as give an overview of biomass quality. Subsequently, we derive a simplified volume-based model (BM ~ 6.297 + 0.982 × Vol; BM = total dry biomass and Vol = plant volume), which can be applied to remote sensing data or with in situ manual measurements. This toolkit will help local stakeholders, forest managers or municipalities to predict the impact and valorisation potential of this invasive species and could ultimately encourage its management.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Differential Impact of the Pinewood Nematode on Pinus Species Under Drought Conditions

The pinewood nematode (PWN), Bursaphelenchus xylophilus, responsible for the pine wilt disease (PWD), is a major threat to pine forests worldwide. Since forest mortality due to PWN might be exacerbated by climate, the concerns regarding PWD in the Mediterranean region are further emphasized by the projected scenarios of more drought events and higher temperatures. In this context, it is essential to better understand the pine species vulnerability to PWN under these conditions. To achieve that, physiological responses and wilting symptoms were monitored in artificially inoculated Pinus pinaster (P. pinaster), Pinus pinea (P. pinea), and Pinus radiata (P. radiata) saplings under controlled temperature (25/30°C) and water availability (watered/water stressed). The results obtained showed that the impact of PWN is species-dependent, being infected P. pinaster and P. radiata more prone to physiological and morphological damage than P. pinea. For the more susceptible species (P. pinaster and P. radiata), the presence of the nematode was the main driver of photosynthetic responses, regardless of their temperature or water regime conditions. Nevertheless, water potential was revealed to be highly affected by the synergy of PWN and the studied abiotic conditions, with higher temperatures (P. pinaster) or water limitation (P. radiata) increasing the impact of nematodes on trees' water status. Furthermore, water limitation had an influence on nematodes density and its allocation on trees' structures, with P. pinaster revealing the highest nematode abundance and inner dispersion. In inoculated P. pinea individuals, nematodes' population decreased significantly, emphasizing this species resistance to PWN. Our findings revealed a synergistic impact of PWN infection and stressful environmental conditions, particularly on the water status of P. pinaster and P. radiata, triggering disease symptoms and mortality of these species. Our results suggest that predicted drought conditions might facilitate proliferation and exacerbate the impact of PWN on these two species, through xylem cavitation, leading to strong changes in pine forests of the Mediterranean regions

Regulatory challenges of developing a combination product in a globalised world

Tese de mestrado, Regulação e Avaliação do Medicamento e Produtos de Saúde, 2021, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia.Os produtos combinados são assim designados por combinarem substâncias, medicamentos, e dispositivos médicos num só produto. Apesar de existir uma definição ao abrigo da legislação europeia, os produtos combinados continuam a ser desafiantes do ponto de vista regulamentar. Por apresentarem um grande potencial inovador em inevitável crescimento, a sua produção permite aos doentes receberem tratamentos mais específicos e adequados às suas necessidades. Contudo, existem inúmeras possíveis combinações, e cada uma requer uma abordagem regulamentar única (caso-a-caso), uma vez que é praticamente impossível criar um quadro regulamentar geral para lidar com todas as possibilidades. Ademais, a convergência de diferentes setores não resulta apenas em benefícios únicos, mas também em riscos nem sempre previsíveis, sendo necessária uma regulação que assegure a segurança de tais produtos. Na União Europeia (UE), os componentes distintos de um produto combinado são regulados através de diferentes documentos, ou seja, a UE não segue uma abordagem de “tudo ou nada” mas sim uma de complementaridade. Atualmente, os produtos combinados na UE são regulados pelas Diretivas 2001/83/EC (medicamentos para uso humano), Regulamento (CE) 1394/2007 (medicamentos de terapia avançada), e pelo Regulamento (UE) 2017/745 (dispositivos médicos). Para além destes, a existência de guidelines e reflection papers mais específicos publicados pela Agência Europeia do Medicamento tem vindo a contribuir para a clarificação do processo de aprovação dos produtos combinados. Por outro lado, a Food and Drug Administration (FDA), a agência reguladora dos Estados-Unidos da América (EUA), regula os produtos combinados como um todo. Para poderem ser comercializados nos EUA, os produtos são submetidos à FDA, sendo atribuídos a um determinado centro para avaliação e aprovação. Existe o Centro de Avaliação e Pesquisa de Medicamentos, o Centro de Avaliação e Pesquisa de Biológicos, e o Centro de Dispositivos e Saúde Radiológica, e cada um lida com medicamentos, produtos biológicos e dispositivos médicos respetivamente. Todos estes centros pertencem à FDA e são coordenados por um departamento específico dedicado aos produtos combinados – Office of Combination Products. Independentemente da abordagem utilizada pelas diferentes agências reguladoras, existem obstáculos comuns que continuam a dificultar a regulação dos produtos combinados globalmente. De forma a chegar ao mercado, um produto combinado é apresentado às autoridades regulamentares como um medicamento, dispositivo médico ou, quando aplicável, um biológico. A composição e a identificação do modo de ação principal constitui o ponto de partida para a regulação destes produtos, permitindo aos fabricantes e reguladores classificá-los corretamente. O modo de ação principal (MAP) é definido como a ação terapêutica expectável que mais contribui para o efeito terapêutico geral pretendido do produto combinado. Presentemente, na maioria dos casos, o modo de ação principal é previsível. Tendencialmente, com a evolução científica e tecnológica é expectável o desenvolvimento de combinações menos comuns cujo MAP não é tão bem definido. Além disso, existem sempre riscos imprevisíveis associados a produtos que misturam diferentes componentes, especialmente se forem produtos que combinem tecnologias inovadoras. Neste contexto, e com o propósito de apresentar uma metodologia simples para classificação de produtos mais complexos, foi realizada uma revisão do presente quadro regulamentar relativamente aos produtos combinados, culminando na apresentação e discussão de dois produtos inovadores com desafios regulamentares. Os casos de estudo focaram áreas de investigação em crescimento como o tratamento de feridas e os dispositivos médicos feitos à medida (tecnologia 3D). Apesar de o conceito existir há pelo menos 30 anos, foram nas últimas duas décadas que a engenharia de tecidos teve uma evolução contínua com potencial para revolucionar a medicina regenerativa. Apesar de ainda estar nos seus primórdios, um dos objetivos deste ramo da medicina é de no futuro desenvolver órgãos artificiais completamente funcionais. As possíveis aplicações clínicas da engenharia de tecidos não só representam benefícios únicos, mas também desafios de uma complexidade proporcional. Por enquanto, os produtos atuais da engenharia de tecidos podem incorporar componentes de dispositivos médicos, transformando-os, por definição, em produtos combinados. Algumas das atuais aplicações destes produtos incluem o tratamento de queimaduras, úlceras do pé diabético, infeções cutâneas, entre outras. O primeiro caso de estudo aborda um produto promissor na prevenção e tratamento de infeções por bactérias em feridas crónicas – os hidrogeles com bacteriófagos (fagos). Trata-se de um exercício académico pois o produto é inovador e ainda não existe no mercado, podendo ser uma possibilidade futura tendo em conta a tendência do progresso científico. Para auxiliar o processo de regulação de uma combinação tão inovadora, propomos neste trabalho uma “árvore de decisão” que pode ser aplicada em casos de hidrogeles que incorporem fagos. Em situações de produtos complexos, a escolha do MAP costuma ter em conta as reivindicações do fabricante. Contudo, este caso enfatiza a importância da composição dos produtos para fins de classificação e não só a escolha do MAP. Os vírus têm sido o centro de debate relativamente ao seu estatuto enquanto organismos vivos. Sendo que os fagos constituem parasitas que dependem de hospedeiros para se replicar e atuar, são também considerados vírus e como tal são também alvo de discussão. A classificação do produto combinado depende portanto de um conjunto de fatores: do estatuto dos fagos enquanto entidade biológica, do facto de serem ou não geneticamente manipulados, e das reinvidicações do fabricante. Na UE, o produto deste caso de estudo poderia ser classificado como um dispositivo médico regulado pelo Regulamento (UE) 2017/745, ou um produto “biológico” regulado pela Diretiva 2001/83/EC ou pelo Regulamento (CE) 1394/2007. Relativamente aos dispositivos médicos feitos à medida, os processos de impressão 3D constituem uma tendência cada vez mais explorada por equipas médicas que procuram terapias adaptadas a cada doente. Especialidades como a Ortopedia têm vindo a explorar metodologias emergentes para o fabrico de dispositivos (como por exemplo próteses, enxertos ósseos, etc.) feitos à medida. Os benefícios são inegáveis, desde a rapidez do processo de fabrico e os custos do mesmo, à redução dos níveis de rejeição por parte do organismo, e o aumento da qualidade de vida e de envelhecimento ativo dos doentes. Contudo, apesar de estarem bem definidos (artigo 2 do regulamento do DM), grande parte destes produtos continuam a ser dispositivos invasivos. Adicionalmente, produtos de formas e dimensões únicas não são facilmente validados em termos de segurança e eficácia, principalmente se estes dispositivos contiverem uma substância com atividade terapêutica originado, assim, um produto combinado feito à medida. Muitos profissionais acabam por considerar demasiado arriscado recorrer a dispositivos personalizados, mesmo quando não existem respostas adequadas nas terapias convencionais. Contudo, dispositivos feitos à medida poderão no futuro representar um possível tratamento ou pelo menos uma forma de gerir doenças raras e difíceis de tratar. Por este motivo, torna-se necessário criar mecanismos que possibilitem o acesso dos doentes a terapias personalizadas como estas. Neste segundo caso de estudo, propomos uma “árvore de decisão” baseada no atual sistema de complementaridade da UE, mas também da Final Rule da FDA que disponibiliza duas opções de regulação para escolha do fabricante. Ambas as opções são baseadas na atual regulação dos medicamentos e dispositivos médicos, tendo sido adaptadas para poderem ser aplicadas a casos mais complexos de produtos feitos à medida e combinados. Desta forma, o fabricante será capaz de proteger os doentes com a escolha mais adequada consoante as circunstâncias específicas do produto. Em suma, os produtos combinados são cada vez mais sofisticados, o que por sua vez requer mais colaborações multidisciplinares entre as diferentes áreas de especialização. As diferentes agências reguladoras também têm vindo a partilhar experiência e conhecimento sobre estes produtos, e tal iniciativa de comunicação e transparência deve ser mantida. Adicionalmente, há uma urgente necessidade de regulamentar a inovação de forma que o benefício destas novas tecnologias alcance os doentes com qualidade e segurança garantidas. Os reguladores devem acompanhar a evolução biomédica e tecnológica. Desta forma, todos os intervenientes nestes processos conseguem estar devidamente preparados para apoiar o desenvolvimento destes produtos médicos inovadores de crescente complexidade que convergem diferentes tecnologias, promovendo e protegendo a saúde humana.Combination products are therapeutic and/or diagnostic products that combine drugs, devices or biological constituent parts. With the constant advancements in healthcare research and technology, there are countless possible combinations that are becoming increasingly complex, bringing new challenges to their regulatory framework. In order to reach the European market, a combination product is submitted to the regulatory authorities either as a medicine or a medical device. It will depend on the principal mode of action (PMOA) as well as their composition. Over the years, for the majority of combination products the PMOA has been predictable. However, research and technological progress show a tendency for the development of novel products whose PMOA is not so clearly defined. With the purpose of presenting a simpler methodology for the classification of more complex products, a review of the present regulatory framework on combination products was made, culminating in the presentation and discussion of innovative products with challenging regulatory aspects. The first case study addresses a hypothetical thermosensitive hydrogel incorporating bacteriophages to treat skin wounds. The debate around phages on whether they are living organisms or not raises doubts in product classification, despite what the PMOA might be. Depending on how the phages are perceived as biological entities, whether they are manipulated or not, and the manufacturer’s claims, this combination might be classified in the EU as a medical device, following Regulation (EU) 2017/745, or a medicinal product governed either by Regulation (EC) 1394/2007 or Directive 2001/83/EC. A decision tree is proposed in order to summarize the combination’s pathway to approval. The second case focuses on a custom-made 3D-printed bone graft with medicinal substances that might be applied to treat cancer and facilitate bone formation. The custom-made bone graft functions as a medical device, however, upon the application of an external magnetic field, the medicinal substances take over in order to treat the bone cancer. The PMOA is then unclear. It is suggested a decision tree composed of two regulatory proposals based on the current requirements that would be adapted to regulate the product without jeopardizing patients’ safety. Combination products have become increasingly sophisticated, requiring regulators to accompany the biomedical and technological evolution so they can support the development of these complex healthcare solutions