Study of Thermoelectric Properties of Indium Silicon Oxide Thin Films

Thermoelectric devices, which convert heat into electricity, are regarded as an environmentally friendly alternative to fossil fuels used as the main resource for energy production. In the last few decades, transparent oxide semiconductors and conductors, namely Indium oxide-based materials, have been studied and applied in thin film transistors and solar cells. Nevertheless, this group of materials has also been studied for thermoelectric applications. In this dissertation, amorphous Indium silicon oxide (ISO) thin films were sputtered at room temperature on glass substrate, under different oxygen contents in the argon and oxygen mixture. The thermoelectric properties were evaluated as a function of deposition conditions and post-deposition annealing parameters (temperature and time). These properties were analysed and correlated with respective structural, morphological, optical, and electrical properties. For films deposited with no oxygen and annealed at 300 ºC for 24 h, the Seebeck coefficient and electrical resistivity at room temperature were 68:6 VK1 and 4:7 102 cm, respectively. Thin films deposited at higher oxygen percentages showed, in turn, very low conductivity values not being possible to measure the Seebeck coefficient. The maximum power factor achieved was 10 Wm1K2 for the aforementioned annealing conditions. A simultaneous increase of the Seebeck coefficient and electrical conductivity was also observed, mainly due to scattering mechanisms which enhanced the Seebeck coefficient. Although ISO thin films properties present a good stability when submitted to different post-deposition conditions, further studies need to be performed in order to optimise the thermoelectric properties and hence the power factor

Hérnia diafragmática congénita : experiência de 15 anos do Serviço de Cuidados Intensivos do Hospital Pediátrico de Coimbra

Trabalho final de mestrado integrado em Medicina, área cientifica de Pediatria apresentado à Faculdade de Medicina da Universidade de CoimbraIntrodução: a hérnia diafragmática congénita (HDC) é uma malformação complexa rara que apresenta elevada mortalidade, mesmo em centros de referência, constituindo por isso um desafio terapêutico. Tem-se assistido a uma evolução no tratamento desta patologia, que passa pela ventilação suave e a cirurgia diferida, após o controle da hipertensão pulmonar. O diagnóstico pré-natal é essencial para definir a estratégia terapêutica perinatal a adoptar, nomeadamente o planeamento do parto num hospital de apoio perinatal diferenciado. Para o Serviço de Cuidados Intensivos do Hospital Pediátrico de Coimbra (SCI-HPC), são referenciados desde há 30 anos todos os casos diagnosticados de HDC da Região Centro. Objectivos: determinar a incidência da HDC na Região Centro; caracterizar os recém-nascidos admitidos no SCI-HPC; avaliar a estratégia utilizada, a mortalidade e o seu padrão evolutivo. Metodologia: efectuou-se um estudo descritivo com vertente exploratória, retrospectivo, cujo universo foi constituído pelas crianças com diagnóstico de HDC na Região Centro no período decorrido entre Janeiro de 1995 e Dezembro de 2009. Foram analisadas variáveis relacionadas com as características dos recém-nascidos admitidos no SCI-HPC, estratégias terapêuticas utilizadas, factores de prognóstico e mortalidade. Constituíram-se 2 grupos consoante o ano de admissão: grupo A (1995-2001) e o grupo B (2002-2009), nos quais se comparou as variáveis anteriormente referidas. Os dados foram tratados estatisticamente com recurso ao SPSS 17.0. Resultados: a incidência anual média foi de 2,2/10.000 nados vivos. Dos 60 recém-nascidos internados no SCI-HPC, 29 (48,7%) tinham diagnóstico pré-natal, em 23 (38%) foram encontradas malformações associadas e em 14 (23,3%) o defeito era direito. Nasceram em 3 hospitais de apoio perinatal diferenciado 43 (71,7%) recém-nascidos. A mortalidade global foi de 15%. A mortalidade do grupo A (29%) foi significativamente superior à do grupo B (5%; p=0,032). No que respeita aos factores de prognóstico, principais características e à estratégia terapêutica utilizada, não se verificaram diferenças com significado estatístico nos dois grupos estudados. O DPN foi estabelecido em 37,5% dos RN do grupo A e em 52,8% do grupo B (p=0,369). Conclusões: a incidência da HDC na Região Centro é semelhante à encontrada na literatura. Verificou-se uma redução significativa da mortalidade ao longo do tempo, que poderá em parte ser explicada pelo maior número de recém-nascidos com diagnóstico pré-natal, o que possibilitou uma melhoria da assistência perinatal.Introduction: congenital diaphragmatic hernia (CDH) is a rare and complex malformation with a high mortality rate, even in reference centers, thus being a therapeutical challenge. Progresses in the treatment of this pathology have been observed, comprising „gentle‟ ventilation and delayed surgery, following pulmonary hypertension control. Prenatal diagnosis is essential in defining the optimal perinatal therapeutic strategy, particularly regarding delivery in a tertiary perinatal referral centre. During the last 30 years, all cases of Portugal‟s Central Region have been referred to the Pediatric Intensive Care Unit of Coimbra‟s Pediatric Hospital (PICU-CPH). Objectives: to determine the incidence of CDH in the Central Region of Portugal, to characterize the newborns (NB) admitted to the PICU-CPH, to evaluate the mortality and its evolutionary pattern. Methodology: a descriptive, exploratory, retrospective, study analysis made up of children of Portugal‟s Central Region with CDH was undertaken between January 1995 and December 2009. Variables related to the newborns‟ characteristics, therapeutic strategies, prognostic factors and mortality factors were analyzed. Based on the admission‟ year, two groups were formed: group A (1995-2001) and group B (2002-2009), where the variables previously mentioned were compared. Statistic analysis was carried out with SPSS 17.0. Results: the mean annual incidence was 2.2 per 10.000 live-newborn. Of the 60 NB admitted to the PICU-CPH, 29 (48.7%) were prenatally diagnosed, 23 (38%) had associated malformations and 14 (23.3%) had a right-sided defect. Forty three (71.7%) were born in perinatal tertiary referral centre. The global mortality was 15%. The mortality in group A (29%) was significantly higher than in group B (5%; p=0.032). Regarding prognostic factors, 5 newborns‟ characteristics and underlying therapeutic strategies, no statistically significant differences were observed between the two study groups. Prenatal diagnosis was made in 37.5% in the group A and 52.8% in the group B cases (p=0.369). Conclusions: the incidence of CDH in Portugal‟s Central Region is similar to what is described in the medical literature. A significant decrease in mortality was observed throughout the study time, and that can be partially explained by prenatal diagnosis, which led to an in perinatal care

O papel dos neurosteróides na depressão e ansiedade

Monografia realizada no âmbito da unidade de Estágio Curricular do Mestrado Integrado em Ciências Farmacêuticas, apresentada à Faculdade de Farmácia da Universidade de CoimbraEsteróides neuroativos que são sintetizados no cérebro e no sistema nervoso a partir do colesterol são conhecidos como “Neuroesteroides”. Estas moléculas e os seus derivados sintéticos influenciam a função de múltiplos mecanismos de sinalização incluindo os recetores do ácido gama-aminobutírico e do glutamato, o maior neurotransmissor inibitório e excitatório respetivamente no sistema nervoso central. Estes esteroides exercem funções muito importantes, pois contribuem na mielinização e na organização da conetividade cerebral. Sob situações de stress, as concentrações dos neuroesteroides, tal como da alopregnanolana e alotetrahidroxicorticosterona, estão alteradas. Perante esta situação tem sido sugerido que a desregulação da síntese dos neuroesteroides tem influência nas doenças psiquiátricas relacionadas com o stress, incluindo alterações de humor e ansiedade. Os transtornos depressivos são frequentes e representam uma carga importante para a sociedade contemporânea. Estas alterações psicológicas representam a maior causa de deficiência nas sociedades ocidentais, e compreendem cerca de 40 % das doenças que resultam na incapacidade de trabalhar de forma produtiva. Ao longo do trabalho, irei abordar o papel do ácido gama-aminobutírico e dos neuroesteroides no stress e na depressão e eventuais estratégias na manipulação da sua síntese no Sistema Nervoso Central e os potenciais fins terapêuticos.The neuroactive steroids which are synthesized in the brain and nervous system from cholesterol are known as ‘‘Neurosteroids”. These agents and their synthetic derivatives influence the function of multiple signaling pathways including receptors for γ-aminobutyric acid and glutamate, the major inhibitory and excitatory neurotransmitters in the central nervous system. These steroids have crucial functions such as contributing to the myelination and organization of the brain connectivity. Under the stressful circumstances, the concentrations of neurosteroid products such as allopregnanolone and allotetrahydrodeoxycorticosterone alter. It has been suggested that dysregulation of neurosteroid production plays a role in the pathophysiology of stress and stress-related psychiatric disorders, including mood and anxiety disorders. Depressive disorders are frequent, representing an important burden for contemporary society. These mental disorders are among the leading causes of disability in western societies, and comprise approximately 40% of illnesses that result in an inability to work productively. Then, I will review evidence indicating a role for for γ-aminobutyric acid and neurosteroids in stress and depression, and focus on potential strategies that can be used to manipulate central nervous system neurosteroid synthesis and function for therapeutic purposes

The handling and economic impacts of food waste in the buffet of a hotel unit situated in Lisbon during breakfast

Nowadays, as a result of the incessant growth of the generation of food waste, namely in the hospitality sector, it is possible to observe an increase in the creation of various economic impacts. Such impacts support the importance to an adequate control of not only this type of waste but also of its direct and indirect costs, so as to create a more sustainable management of the hotel, through the use of suitable food waste management models. Taking into consideration this reality, this investigation aims to analyse the main economic impacts that result from the generation of food waste alongside the economic impacts that are caused when specific management models and initiatives are applied to a four-star hotel unit from a known hotel chain. Corroborated by the literature review made on this issue, the case study presented allows, through a direct observation via a deductive method, a better understanding of the reality of food waste in Portugal, and an extensive investigation of the economic impacts of food waste in a four–stars hotel unit situated in Lisbon. It also contributes to a further deepening of this matter in the Portuguese hospitality reality, while providing a more effective and practical methodological approach, which allows a better understanding of its food cost, and a detailed analysis of the origin of the hotel's food waste, through the use of Papargyropoulou, Lozano, Steinberger, Wright, & Ujang (2014) analysis framework. This analysis is limited to the phases of preparation of food to its disposal, as well as is restricted in only one meal, which is breakfast. Due to the hotel’s restriction and logistic reasons, it was not possible to analyse the food waste for more than seven days. This research allows an innovative analysis of food waste, given the reduced number of studies carried out worldwide and in Portugal. It also makes a positive contribution to society, and to the hotel by trying to apply more sustainable alternatives to the food waste management methods. Future studies should be carried out so as to allow a more in-depth analysis of the economic impacts of food waste regarding the receiving and storing food phase, and other meals such as lunch, snacks, dinner, banquets, and coffee breaks.Atualmente, devido a um incessante crescimento na geração de desperdícios alimentares, nomeadamente na hotelaria, é possível observar um aumento no aparecimento de diversos impactos económicos. Tais impactos reforçam a importância de um controlo adequado da geração dos desperdícios alimentares, e dos seus custos diretos e indiretos, de modo a criar uma gestão mais sustentável do hotel, através do uso de modelos de gestão adequados. Dada esta realidade, esta investigação visa analisar os principais impactos económicos que resultam da geração dos desperdícios alimentares, juntamente com os impactos económicos provenientes de modelos de gestão e iniciativas quando aplicados a uma unidade hoteleira de quatro estrelas de uma cadeia hoteleira específica. Corroborado pela revisão literária realizada sobre este tema, o estudo de caso apresentado permite, através da observação directa via método dedutivo, uma melhor compreensão da realidade dos desperdícios alimentares em Portugal e uma aprofundada investigação dos impactos económicos dos desperdícios alimentares num hotel de quatro estrelas situado em Lisboa. Contribui também para um maior aprofundamento desta questão na realidade da hotelaria portuguesa, proporcionando uma abordagem metodológica mais eficaz e prática que permite uma melhor compreensão do seu food cost, e uma análise detalhada da origem dos desperdícios alimentares do hotel, através do uso do modelo de análise de Papargyropoulou, Lozano, Steinberger, Wright, & Ujang (2014). Esta análise é limitada às fases de preparação de alimentos até à sua eliminação, bem como é restrita a apenas uma refeição, que é o pequeno–almoço. Devido à restrição do hotel por questões logísticas, não foi possível realizar uma análise superior a sete dias. Esta investigação permite uma análise inovadora dos desperdícios alimentares, dado o reduzido número de estudos realizados no mundo e em Portugal. Contribui assim positivamente para a sociedade e para o hotel, dada a tentativa em aplicar alternativas mais sustentáveis dos diversos métodos de gestão de desperdícios alimentares. Futuros estudos deverão ser realizados de modo a permitir uma análise mais aprofundada dos impactos económicos dos desperdícios alimentares nas fases de recepção dos produtos alimentares e o seu armazenamento, e noutras refeições, tais como almoços, snacks, jantares, banquetes e coffee breaks

The differential evolution of hot- and cold-dust in galaxies in the last 7.5 GYR

Tese de mestrado em Física, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2016Observações no infravermelho a partir da Terra sempre enfrentaram o obstáculo da opacidade da atmosfera. Como tal, evidências para a existência da poeira surgiram de observações no óptico, no ano 1930, através do avermelhamento de galáxias. Desde 1983, diversas missões foram enviadas para o espaço, após clara necessidade de observações no infravermelho. É agora conhecido que o estudo da poeira é crucial para o estudo de galáxias pois absorve radiação ultravioleta originária de atividade estelar e reradiada no infravermelho. É estimado que, pelo menos, 30% da energia emitida como luz estelar no Universo é reradiada por poeira no infravermelho. A poeira pode ser formada por estrelas do Ramo Assimtótico Gigante, ou por Supernovas. Porém, estes mecanismos produzem uma quantidade de poeira aquém daquela observada em Objetos Quasi-Estelares a desvios para o vermelho maiores que 5. Além disso, a medição da razão poeira-metais em galáxias ao longo de um grande intervalo de tempo cósmico é surpreendentemente constante, o que contrasta com a evolução da formação estelar. É, portanto, necessário um mecanismo extra para a produção de poeira. Foi proposto que o crescimento de grãos de poeira no meio interestelar seja a fonte de poeira que se encontra em falta, tanto no Universo local como no passado. Um grão de poeira irá equilibrar a uma temperatura que é dependente da intensidade do seu campo de radiação local, e também é dependente das propriedades óticas do grão. O aquecimento de grãos de poeira é efetuado, principalmente, por absorção de luz estelar, contudo, radiação do disco de acreção em torno de um buraco-negro super-massivo num Núcleo Galáctico Ativo é, também, um importante mecanismo para o aquecimento de poeira. A emissão de galáxias no infravermelho é geralmente atribuída a três componentes de poeira interestelar. A comprimentos de onda do infravermelho longínquo, a emissão de galáxias é principalmente dominada por grãos de poeira em equilíbrio térmico a baixas temperaturas. O espectro no infravermelho médio é dominado por bandas de emissão fortes características a diversos comprimentos de onda. É geralmente aceite que os responsáveis por tal são transições vibracionais de moléculas de Hidrocarbonetos Aromáticos Policíclicos. O espectro no infravermelho médio também inclui uma componente de emissão contínua, atribuída a uma distribuição contínua de grãos de poeira pequenos com capacidade calorífica muito baixa. Esta visão deriva de modelos com os tamanhos e propriedades óticas de grãos de poeira e de Hidrocarbonetos Aromáticos Policíclicos no meio interestelar da Via Láctea e de galáxias próximas. Ao estudar a poeira e a sua evolução, grande parte dos estudos baseiam as suas suposições nos comprimentos de onda no infravermelho longínquo, uma vez que é nesses comprimentos de onda onde a maioria da energia reside, enquanto que a energia a comprimentos de onda menores é estimada através de relações empíricas locais, ou é mesmo desprezada. No entanto, estes regimes espectrais podem ter importância nas regiões mais próximas de fontes de aquecimento e, portanto, podem não evoluir da mesma forma que a poeira que radia no infravermelho longínquo, o que significa que os modelos utilizados atualmente podem ser inapropriados para estudar a poeira como um todo nas galáxias. O estudo nesta dissertação é uma continuação do trabalho apresentado em Messias et al. (2013), onde dados no infravermelho próximo foram utilizados para estudar a evolução de poeira quente a comprimentos de onda específicos. Este estudo visa confirmar um resultado obtido em Messias et al. (2013), onde se depararam com uma clara diferença na evolução da densidade de luminosidade entre os comprimentos de onda no infravermelho próximo estudados e os comprimentos de onda no infravermelho longínquo retirados da literatura. O objetivo é verificar se este resultado é de facto devido a uma evolução diferencial de poeira quente e fria, ou apenas um efeito de variação cósmica, devido à utilização de apenas um campo no céu. Para tal, o campo COSMOS (Cosmological Evolution Survey, com uma área de 1; 8 graus quadrados) considerado no trabalho original é novamente utilizado. Em especial, usaram-se dados da Infrared Array Camera a bordo do Telescópio Espacial Spitzer e do Photoconductor Array Camera and Spectrometer e do Spectral and Photometric Imaging Receiver, ambos a bordo do Observatório Espacial Herschel. O estudo utilizou quatro intervalos de desvio para o vermelho (ou distância), com idades do Universo compreendidas entre 3:455 Giga anos e 12:788 Giga anos, e cinco tipos espectrais diferentes de galáxias, com mais de 83 mil fontes, no total. Considerando que o telescópio Herschel não possibilita a deteção de grande parte das galáxias detetadas pelo Spitzer, é necessário um método alternativo de as estudar no infravermelho longínquo. Este consiste em “recortar” pedaços de imagem centrados nas posições das galáxias em estudo, e “empilhá-los”. Ao fazê-lo, o ruído circundante irá reduzir até um valor onde a média ou a mediana do fluxo da população encontra-se mais elevada que o nível de ruído, obtendo, assim, uma deteção. Este método é utilizado ao longo deste trabalho. Porções de imagens de 41 por 41 pixéis foram cortadas em torno de cada galáxia da população de interesse. Foram, posteriormente, estimadas as medianas ponderadas a cada posição dos pixéis. O fluxo total calculado em cada pilha foi obtido utilizando um ajuste Gaussiano. O primeiro passo foi caracterizar a amostra em tipos espectrais e distâncias para avaliar a sua evolução. Para tal, a amostra foi separada em populações e em intervalos de desvios para o vermelho tendo sido então empilhadas a cada comprimento de onda coberto pelo Herschel, seguido finalmente pela sua análise. Com a obtenção dos fluxos, um ajuste de corpo negro modificado para o espectro de distribuição de energia no infravermelho longínquo de cada população foi estimado. Este ajuste fornece estimativas para o fluxo (e consequente luminosidade) e temperatura. A temperatura foi utilizada para melhor compreender se os resultados da luminosidade são de facto físicos, ou um efeito de amostra incompleta, ou seja, uma fração significativa de cada população não será detetada com o aumento do desvio para o vermelho (este efeito é conhecido como o enviesamento de Malmquist). A última hipótese revelou-se o caso e, como tal, para superar este problema, as funções de densidade de luminosidade foram obtidas para cada população. Estas funções são uma ferramenta para caracterizar uma população e como esta se distribui em magnitude. Para construir estas funções, a amostra foi então subdividida em intervalos de magnitude absoluta (ou luminosidade), e a pilha e análise de corpo negro modificado foram novamente empregues. Para superar o efeito de amostra incompleta, as curvas de luminosidade em relação com o desvio para o vermelho foram tomadas como funções de Schechter, possibilitando o completar da distribuição nos intervalos de luminosidade em falta, implicando que uma estimativa da densidade de luminosidade nas populações de galáxias mais fracas é possível. Integrando o melhor ajuste da função de Schechter fornece a densidade de luminosidade de cada população a cada desvio para o vermelho. Os resultados aqui obtidos não corroboram os resultados esperados, o que implica que desvios para o vermelho mais baixos são altamente afetados por variação cósmica, provocando a evolução diferencial reportada em Messias et al. (2013). No entanto, concluiu-se que a relação entre densidades de luminosidade do infravermelho longínquo e do infravermelho próximo correlacionam-se bem com magnitude. Finalmente, galáxias de tipo elíptica e aquelas que mostram actividade nuclear obscurecida não possuem dados suficientes para que se chegue a qualquer conclusão. Uma vez que se crê que os intervalos de desvio para o vermelho mais baixos são altamente afetados por variação cósmica, é necessária confirmação destes resultados num campo mais abrangente do céu, que fornecerá um maior número de objetos. Isto irá permitir erros estatísticos mais baixos e confirmar, ou refutar os resultados aqui obtidos. Além disso, também permitirá uma análise mais completa das galáxias de tipo elíptica e galáxias que apresentam atividade nuclear obscurecida a baixos desvios para o vermelho.The study of dust is crucial for the study of galaxies since it reradiates in the infrared the ultraviolet and optical radiation originating from stellar activity. A dust grain equilibrates to a temperature that is dependent of the intensity of its local radiation field, and also depends on the grain’s optical properties. The heating of dust grains is done primarily by absorption of starlight, however, light from the accretion disk around a super-massive black-hole in an Active Galactic Nucleus is also an important mechanism for the heating of dust. While understanding dust throughout cosmic time, most studies base their assumptions on far-infrared wavelengths, since that is where most of the energy resides, inferring the near- and mid-infrared from local relations or even neglecting those spectral regimes altogether. However, these spectral regimes may play a role in the regions closer to the heating sources and, therefore, may not evolve the same way as the dust radiating in the far-infrared. This study aims to confirm a result obtained in Messias et al. (2013), where they found a clear difference between the luminosity density evolution at near infrared wavelengths and that at far-infrared ones as reported in the literature. The goal is to verify if this result is due to a differential evolution of hot- and cold-dust, or an effect of cosmic variance. In order to address this, a direct comparison ought to be done for the same sample, which is what is pursued in this dissertation with the Cosmological Evolution Survey. The first course of action was to characterize the far-infrared properties of the sample depending on spectral type and distance in order to assess their evolution. Luminosity density functions were then obtained, enabling a characterization of the sample incompleteness and consequent correction of the overall luminosity density of a given population. With these results and those from Messias et al. (2013) in hand, the evolution with cosmic time of far-infrared-to-near-infrared luminosity density ratio was obtained. The results obtained to not corroborate the results in Messias et al. (2013). However, it is found that the far-infrared-tonear-infrared luminosity density ratio correlates with luminosity. Since the lowest redshift intervals may be highly affected by cosmic variance, a confirmation of these results in a wider area field is needed to allow lower statistical errors and confirm or refute the results

Nanoscale Memristor: Great potential for memory and synapse emulator for computing applications

This work reports the fabrication and electrical characterization of Metal-Insulator-Metal (MIM) devices for neuromorphic applications using zinc-tin-oxide (ZTO) and indium-gallium-zinc-oxide (IGZO) as the switching layers and molybdenum (Mo) for the devices ‘contacts. A lithographic mask was used along with physical vapor deposition (PVD) processes for the production of the different samples’ layers. Using ZTO as a switching layer in order to replace other elements that are becoming scarce such as indium or gallium is of relevant importance, therefore it was first attempted a ZTO based MIM device. Upon electrical characterization the ZTO devices show an analog behavior without the need of current compliance (being therefore self-limited), good multilevel storage property, reliability and a stable state retention for long periods of time. It is suspected a 2D type of switching mechanism, based on the tunneling through a Schottky barrier at the interface, however the details of the exact mechanism aren’t yet clear. Furthermore, the device is highly prone to interact with humidity present in the atmosphere and some fabrication steps, which is a possible explanation for the anticlockwise RESET. A second batch of ZTO devices was fabricated in order to remediate the RESET process, using a passivation step, however the RESET direction wasn’t affected although the rectification properties of the devices were enhanced. Since upon pulse testing the ZTO devices behaved erratically, this switching layer was discarded and IGZO used instead. With this alternative amorphous oxide semiconductor material, the symmetry and linearity of the conductance change was evaluated and transition from STP (Short-Term Potentiation) to LTP (Long-Term Potentiation) successfully demonstrated upon pulse repetition, showing similar decay fashion to human memory, following a Kohlrausch-Williams-Watts function (commonly called “stretched-exponential function”)

Mycobacteria manipulation of host proteases and inflammatory pathways during infection within human macrophages and dendritic cells

Tese de mestrado. Biologia (Microbiologia Aplicada). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2013Macrophages and dendritic cells (DCs) play an essential role during mycobacterial infection, acting as key effector cells in bacterial killing and antigen presentation. Cathepsins are host proteases involved in pathogen destruction and antigen presentation. This makes these proteases, as well as both cell types, perfect targets for mycobacterial manipulation. In the first part of this thesis the role of mycobacteria during macrophage activation and DC maturation was addressed. By flow cytometry the surface expression of activation and maturation markers of mycobacteria infected human macrophages and DCs, was analyzed. It was demonstrated that: (1) M. tuberculosis H37Ra prevents the induction of the classical activated macrophage phenotype; (2) induces the maturation process of immature DCs; (3) the outcome of infection with M. tuberculosis H37Ra differs from that with M. smegmatis. These results indicate that M. tuberculosis infection has a differential role during macrophage activation and DC maturation and that M. tuberculosis H37Ra interferes with these processes differently of the non-pathogenic M. smegmatis. In the second part, we aimed to decipher the role of cathepsins during mycobateria infection of macrophages and DCs. Cathepsins protein levels were analyzed by western blot after infection with pathogenic or non-pathogenic mycobacteria. It was shown that cathepsin B and S levels during M. tuberculosis infection are distinct from those of host cells that internalized M. smegmatis and this is dependent on the host cell species tested. In addition, the role of these proteases in M. tuberculosis intracellular survival was evaluated by silencing cathepsins expression, using shRNA lentiviral vectors. It was observed, that cathepsin B and S knockdowns led to an increase in M. tuberculosis H37Ra intracellular survival. Altogether, these evidences point for a role of both cathepsins in the control of M. tuberculosis intracellular growth and demonstrate that M. tuberculosis modulates these cathepsins differently of the non-pathogenic M. smegmatis.A tuberculose representa um dos mais graves problemas de saúde pública, causando anualmente cerca de dois milhões de mortes em todo o mundo. Estima-se que cerca de um terço da população mundial se encontra infectada com Mycobacterium tuberculosis, o microrganismo patogénico causador desta doença infecciosa. A emergência de estirpes de M. tuberculosis multirresistentes e extensivamente resistentes à terapêutica antibiótica utilizada, aliado ao facto de a única vacina disponível possuir baixa eficácia contra a tuberculose pulmonar, vem realçar a necessidade urgente de se encontrar novos alvos terapêuticos e novas estratégias para controlar a doença. O sucesso deste patogénio reside, principalmente, na sua capacidade de sobreviver e de se dividir no interior de células imunitárias. Após ser internalizado pelos macrófagos, M. tuberculosis inibe a fusão do fagossoma com o lisossoma, escapando assim à acção das enzimas proteolíticas (catepsinas) e ao ambiente acídico do fagolisossoma. Em paralelo, os macrófagos infectados induzem uma resposta pró-inflamatória, que promove o recrutamento de células imunitárias da corrente sanguínea para o local da infecção. Forma-se o granuloma, a estrutura característica da tuberculose, que se pensa ser capaz de conter a infecção micobacteriana. Aqui, algumas micobactérias podem permanecer num estado de latência durante um longo período de tempo. Apenas 5 a 10% da população infectada desenvolve a doença activa, o que na maioria dos casos se deve a uma imunodepressão do hospedeiro. Nos pulmões, M. tuberculosis é internalizado por macrófagos alveolares residentes, mas também por células dendríticas recrutadas da corrente sanguínea. Estes dois tipos de células apresentadoras de antigénios desempenham papéis distintos na imunidade contra a tuberculose. Os macrófagos ao induzirem os seus mecanismos bactericidas são os principais responsáveis pela destruição das micobactérias. Por outro lado, as células dendríticas são especializadas na apresentação de antigénios micobacterianos às células T naïve, que se encontram nos nódulos linfáticos. De modo a conseguirem desempenhar estas funções, é necessário que ocorra um processo de activação dos macrófagos assim como um processo de maturação das células dendríticas. Estudos anteriores mostram que as micobactérias têm a capacidade de interferir com estes processos. As catepsinas são proteases que estão envolvidas num grande número de processos celulares em macrófagos e células dendríticas, tais como: destruição dos patogénios, processamento e apresentação de antigénios, processamento de várias enzimas celulares do hospedeiro e também apoptose. O seu vasto número de funções, e em particular o seu papel na destruição dos patogénios e na apresentação de antigénios, faz destas proteases alvos perfeitos para manipulação por micobactérias durante a infecção de macrófagos e células dendríticas. Na primeira parte desta tese, é explorado o papel das micobactérias durante a activação dos macrófagos e a maturação das células dendríticas. Foram infectados macrófagos e células dendríticas, diferenciados a partir de monócitos isolados do sangue periférico de dadores humanos saudáveis, com micobactérias que expressavam a proteína verde fluorescente (GFP), nomeadamente a estirpe avirulenta M. tuberculosis H37Ra GFP e a espécie não patogénica M. smegmatis. Através de citometria de fluxo, foram seleccionadas apenas as células infectadas com micobactérias fluorescentes e o efeito da infecção foi analisado pela medição da expressão de marcadores superficiais de activação e maturação. Ao infectar macrófagos não activados (M0) com M. tuberculosis H37Ra, verificou-se que a infecção impede a indução da clássica resposta pró-inflamatória M1, ao nível das moléculas apresentadoras de antigénios. Pelo contrário, a infecção de macrófagos M0 com M. smegmatis tem um efeito estimulatório, resultando num fenótipo idêntico ao induzido pela estimulação destas células com interferão-gama. Tendo em conta que o número de células infectadas com M. tuberculosis H37Ra GFP e com M. smegmatis GFP é semelhante, podemos concluir que as diferenças observadas ao nível dos marcadores de activação resultam, efectivamente, de diferenças de virulência entre ambas as espécies. Por outro lado, a infecção de macrófagos previamente estimulados com interferão-gama (M1), com M. tuberculosis H37Ra, não inibiu a activação destas células, pelo menos ao nível das moléculas apresentadoras de antigénios. Isto sugere que, com uma baixa multiplicidade de infecção, a activação induzida pelo interferão-gama consegue superar os mecanismos inibidores induzidos pelo M. tuberculosis H37Ra, ao nível das moléculas apresentadoras de antigénios. Relativamente às células dendríticas, verificou-se que a infecção com M. tuberculosis H37Ra induz a maturação das células dendríticas imaturas, uma vez que se observou um aumento da expressão das moléculas apresentadoras de antigénios nas células infectadas. Foi também observado um aumento da expressão destes marcadores de maturação, após a infecção com M. smegmatis. No entanto, observou-se uma maior indução da maturação, pela estirpe avirulenta M. tuberculosis H37Ra, do que pela espécie saprófita M. smegmatis. As diferenças na virulência entre estas duas espécies poderão justificar o facto da infecção com M. tuberculosis H37Ra ser muito mais estimulatória do que com M. smegmatis. Estas evidências levam-nos a especular que a maturação das células dendríticas, observada após a infecção com M. tuberculosis H37Ra, poderá representar uma forma da micobactéria tirar partido das características migratórias das células dendríticas maturas e assim se disseminar pelo hospedeiro. Outra possível explicação seria que a indução da maturação pela infecção constitui um mecanismo de defesa do hospedeiro, na medida em que as células dendríticas infectadas representam fortes estimuladores das células T CD4+. Concluindo, verifica-se que a infecção com a estirpe avirulenta M. tuberculosis H37Ra induz diferentes fenótipos, de acordo com o tipo de célula hospedeira infectada. Isto provavelmente está relacionado com as diferentes funções dos macrófagos e das células dendríticas na resposta imune contra a tuberculose. Em macrófagos humanos, esta estirpe avirulenta impede a expressão do fenótipo M1, ao nível das moléculas apresentadoras de antigénios, o que indica que provavelmente induz um fenótipo anti-inflamatório. Nas células dendríticas, a indução da maturação após a infecção com M. tuberculosis H37Ra pode reflectir um modo de disseminação utilizado pela micobactéria, ou um mecanismo de defesa do hospedeiro que lhe permita iniciar uma resposta imune celular específica. Para além disto, a infecção M. tuberculosis H37Ra induziu fenótipos distintos nas células imunes, comparativamente a M. smegmatis. Na segunda parte desta tese, foi abordado o papel das catepsinas durante a infecção micobacteriana de macrófagos e células dendríticas. Focámos o nosso estudo nas catepsinas S e B, as quais estão envolvidas na apresentação de antigénios via moléculas MHC classe II. A expressão destas catepsinas foi avaliada ao nível das proteínas, em macrófagos e células dendríticas infectados com a estirpe virulenta M. tuberculosis H37Rv ou com a espécie não patogénica M. smegmatis, de forma a analisar se a infecção por micobactérias modula a expressão destas proteases. Demonstrou-se que, em macrófagos M0, a infecção com M. tuberculosis H37Rv diminui a expressão das catepsinas S e B, enquanto que com M. smegmatis não provoca qualquer alteração nestas proteases. Por outro lado, a infecção micobacteriana afectou de forma diferencial a expressão das catepsinas S e B em células dendríticas e macrófagos humanos. Verificou-se que a infecção, tanto com M. tuberculosis H37Rv como com M. smegmatis, parece não interferir com os níveis de catepsina B nas células dendríticas. Relativamente à catepsina S, observou-se um aumento dos seus níveis após a infecção, tanto com M. tuberculosis H37Rv como com M. smegmatis. A infecção de células dendríticas imaturas com a estirpe virulenta resultou num aumento mínimo dos níveis de catepsina S, enquanto que a infecção de células dendríticas maturas resultou num grande aumento dos níveis desta protease. Apesar de não termos uma clara explicação para estes resultados, especulamos que, nas células dendríticas imaturas, M. tuberculosis H37Rv impede o aumento dos níveis de catepsina S, interferindo assim com apresentação de antigénios. Apesar de estas células após a infecção adquirirem um fenótipo de maturas, como anteriormente descrito, as moléculas apresentadoras de antigénios que estas expressam, encontram-se provavelmente num estado imaturo. Por outro lado, as células dendríticas maturas parecem ser capazes de superar este efeito inibitório e por isso se observa um grande aumento dos níveis desta protease. Em paralelo, fomos também explorar o papel das catepsinas S e B na sobrevivência intracelular de M. tuberculosis em macrófagos. Para isso, monócitos humanos THP-1 foram silenciados para estas catepsinas, através do uso de vectores lentivirais a expressar short hairpin RNAs. Posteriormente, estas células foram diferenciadas em macrófagos e estes foram infectados com a estirpe virulenta M. tuberculosis H37Rv ou com a estirpe avirulenta M. tuberculosis H37Ra. Ao analisar os perfis de sobrevivência, verificou-se que o silenciamento da catepsina S aumenta significativamente a sobrevivência intracelular de M. tuberculosis H37Ra, enquanto que parece não interferir com a sobrevivência intracelular de M. tuberculosis H37Rv. Tendo em conta que a estirpe virulenta parece ter a capacidade de manipular a catepsina S em macrófagos humanos, é provável que o seu silenciamento mimetize esta modulação e, como tal, não se observem alterações na sua sobrevivência relativamente ao controlo sem silenciamento. A catepsina S parece ser relevante para o controlo do crescimento intracelular de M. tuberculosis H37Ra, mas enquanto a estirpe virulenta M. tuberculosis H37Rv parece desenvolver um mecanismo para evitar o efeito desta protease, a estirpe avirulenta M. tuberculosis H37Ra, parece não desenvolver o mesmo mecanismo de manipulação ou então desenvolve mas é menos efectivo. Foi também demonstrado que o silenciamento da catepsina B em macrófagos aumenta significativamente a sobrevivência intracelular de M. tuberculosis H37Ra e de M. tuberculosis H37Rv. Isto evidencia um papel desta protease no controlo da sobrevivência intracelular de ambas as estirpes em macrófagos. Concluindo, verificou-se que os níveis de catepsina S e B, durante a infecção com M. tuberculosis H37Rv, são diferentes dos observados durante a infecção com M. smegmatis. Para além disso, também se observou que os níveis de catepsina S e B diferem consoante a espécie das células imunitárias infectadas, o que poderá estar relacionado com diferentes cinéticas de acidificação e de actividade proteolítica existentes entre elas. Para além disto, os resultados mostram um papel de ambas as catepsinas no controlo do crescimento intracelular de M. tuberculosis H37Ra e M. tuberculosis H37Rv em macrófagos. Porém, a estirpe virulenta M. tuberculosis H37Rv parece ser capaz de subverter os efeitos bactericidas da catepsina S, ao diminuir os seus níveis proteicos. No entanto, a estirpe avirulenta M. tuberculosis H37Ra parece ser mais susceptível aos efeitos de ambas as proteases

Exopolysaccharide production by different marine bacteria species and Enterobacter A47

This thesis is focused on the production of bacterial exopolysaccharides (EPS) using a Schatz medium, supplemented with yeast extract and peptone, and glucose as carbon source. Production assays were carried out in shake flasks with different marine bacteria, of the genera Pseudoalteromonas and Psychrobacter, and with the bacterium Enterobacter A47. In order to optimize EPS production, the strains were chosen to proceed with bioreactor assays. The marine bacteria were able to produce 1.33-1.91 g.L-1 of EPS, corresponding to volumetric productivities of 0.67-0.96 gEPS.L-1.d-1. On the other hand, Enterobacter A47 was able to synthesize 1.81 g.L-1 of EPS, corresponding to a volumetric productivity of 0.91 gEPS.L-1.d-1. The exopolysaccharides produced by marine bacteria were mainly composed of glucose, while the one produced by Enterobacter A47 was similar to the fucose rich exopolysaccharide – FucoPol – typically produced by this culture. In order to optimize EPS production by Enterobacter A47 in salt conditions, the impact of NaCl (0-40 g.L-1), yeast extract (0-4 g.L-1) and peptone (0-2 g.L-1) concentrations on cellular growth and EPS production was studied. Statistical tools, such as response surface methodology and central composite rotatable design, were used. The results showed that Enterobacter A47 has the ability to grow and synthesize EPS under most of the experimental conditions tested. The optimal NaCl, yeast extract and peptone concentrations were determined to be 8.1 g.L-1, 0.8 g.L-1 and 0.4 g.L-1, respectively. Afterwards, the impact of pH on EPS production, as well as on the polymer´s composition, by Enterobacter A47 was also evaluated. It was found that the use of the modified Schatz medium and pH control at 7.0 led to an increase in EPS production (3.49 g.L-1), corresponding to a volumetric productivity of 1.75 gEPS.L-1.d-1. It was also observed that the decrease from pH 7.0 to pH 6.0 had little effect on EPS production (3.33 g.L-1), whereas at pH 8.0 a significant reduction in EPS synthesis (0.79 g.L-1) was observed. The exopolysaccharides produced were rich in fucose

Pregnancy-related liver disorders

Registo Grau Estrangeiro Medicina (Medical Faculty, Pavol Jozef Šafárik University in Košice, Slovakia.). A dissertação em questão cumpre o disposto no nº2 do artº 11º da Portaria nº 29/2008 de 10 de janeiro (alterada pela Portaria nº 227/2017 de 20 de julho