Global Design. Schools in Portugal

Since its very beginning, the design of educational spaces is strongly connected with issues on pedagogy, hygiene, order and discipline, collective identity (hence with history, traditions, modernity and innovation). To materialize the concept of global design, seeking formal coherence and a close functional and ideological articulation between all components, furniture design is fundamental as is the role of fine arts. Addressing the relationship with the context implies considering the links established with all other objects which form the school system in its several degrees (nursery, primary, secondary, superior) and scales (the neighbourhood, the city, the country)

Compaction and its influence on the structural behaviour of high speed railways

Doctoral thesis in Civil EngineeringImportant aspects that govern railway embankments, namely, high–speed railways are, on one hand, the strict requirements during construction (material quality, state parameters and mechanical properties limits) associated with generally relatively short construction time available and, on the other hand, the strict requirements on residual settlements concerning serviceability conditions, which are inherent to mechanical performance of embankment layers during and after construction. Therefore, performance based tests should play an important role through an integrated design process starting from site investigation, design, construction and maintenance. In this context, full scale trials assume great importance to establish a methodology either on the establishment of compaction conditions and on promoting continuous stiffness evaluation, aiming to meet high quality requirements and reduce construction time. This is developed through this study involving advanced laboratory and field investigations of different materials. A laboratory test campaign was performed on two materials, a clayey sand and a crushed aggregate employed in field investigation. Void ratio was fixed for each material and molding water content was varied in order to reproduce in situ state conditions. Strength and stiffness were determined by means of triaxial tests. Focus was given to hydro–mechanical behaviour on the very small and large strain domain of clayey sand due to non negligible fine fraction. Results showed marked influence of molding water content on the hydro–mechanical behaviour of both clayey sand and crushed aggregate, yet being stronger on the former material. Field investigation involved two full scale trials, a railway and a road trial embankments. In the railway trial embankment the same materials studied on the laboratory investigation were employed. Construction of trial layers with different thicknesses (0.22, 0.30, 0.40 and 0.50m) and different moisture contents (2% dry of optimum, optimum and 2% wet of optimum Modified Proctor) were carried out and state conditions and mechanical properties were evaluated for several energy levels. Focus was given to mechanical evaluation through spot and continuous test methods. Moisture content was found to strongly influences mechanical performance, rather than density, thus reflecting suction effect on mechanical properties. Comparison between laboratory and field results proofs results consistency. Further, continuous mechanical evaluation by means of Portancem` etre represents a great improvement on quality control/quality assurance (Qa/Qc) of compacted layers. In road trial embankment another two materials were employed, which laboratory investigation was conducted in the aim of another doctoral thesis. Construction of trial layers with different thicknesses (0.30, 0.40 and 0.50m) but with similar moisture contents were carried out and, likewise to railway trial embankment, state conditions and mechanical properties were evaluated for several energy levels. Moisture content was found have unnoticeable influence on moduli for the range of moisture content verified in situ. Conversely, dry density seems to influence mechanical properties, as long as moisture content does not vary significantly. Comparison between full scale trial and laboratory results yielded small differences. This results along with the ones obtained from railway trial embankment assumes great importance taking into account that design is based on mechanical properties usually determined from laboratory tests. Parallel to this study, an experimental program was carried out on road embankment to monitor, on one hand, layer in–ground vibrations during application of impact loads and vibrating loads and, on the other hand, to monitor roller drum roller during compaction seeking to explore the relationship between loads and underlying material mechanical properties. Accelerometers and strain gauges were buried on the capping layer enabling measurement of dynamic response and total strains. In–ground dynamic response reflect a single modulus, though different moduli obtained from dynamic tests performed at layer surface. Further, vertical drum behaviour was found to be sensitive to changes in underlying material stiffness and to be related with in–ground dynamic response.Os aspectos importantes que governam os aterros ferroviários, nomeadamente linhas férreas de alta velocidade, são, por um lado, os elevados requisitos durante a construção (qualidade dos materiais, limites para as condições de estado e para as propriedades mecânicas) associadas a um tempo de construção reduzido e, por outro lado, os elevados requisitos relativos aos assentamentos residuais durante as condições de serviço, que são inerentes ao comportamento mecânico durante e após a construção. Assim, a avaliação mecânica através de ensaios mecanicistas deverá desempenhar um papel preponderante num processo que integra a prospeção, o projecto, a construção e a manutenção. Neste contexto os aterros experimentais assumem grande importância quer na definição das condições de compactação, quer na promoção do controlo de compactação em contínuo visando atingir os elevados requisitos de qualidade e a redução do tempo de construção. Tal é desenvolvido no presente estudo que envolve a investigação avançada em laboratório e em campo de diferentes materiais. A campanha de laboratório foi realizada sobre dois materiais, uma areia argilosa e um agregado britado, utilizados na investigação de campo. O ´índice de vazios foi fixado para cada material tendo-se feito variar o teor em água de modo a reproduzir as condições de estado em campo. Os parâmetros de resistência e de rigidez foram determinados através de ensaios triaxiais. Foi dado especial enfoque ao comportamento hidro–mecânico no domínio das muito pequenas e grandes deformações da areia argilosa devido à fracção fina não negligenciável. Os resultados obtidos mostram clara influência do teor em àgua no comportamento hidro–mecânico de ambos os materiais, sendo essa influência mais evidente na areia argilosa. O estudo de campo compreendeu dois aterros experimentais, um aterro ferroviário e um aterro rodoviário. Os mesmos materiais estudados em laboratório foram utilizados no aterro ferroviário. Procedeu-se `a construção de camadas experimentais com diferentes espessuras (0.22, 0.30, 0.40 and 0.50m) e diferentes teores em ´agua (2% do lado seco do ótimo, ótimo e 2% do lado húmido do ótimo em relação ao Proctor Modificado) e `a avaliação das condições de estado e do comportamento mecânico para vários n´níveis de energia. Especial enfoque foi dado `a avaliação mecânica através de ensaios pontuais e contínuos. Os resultados mostraram grande influência do teor em água, maior do que a influência da densidade, no comportamento mecânico dos materiais o que reflete o efeito da sucção nas propriedades mecânicas. A comparação entre os resultados de campo e de laboratório confirmou a consistência dos mesmos. Para além disso, concluiu-se que a avaliação mecânica em contínuo por meio da utilização do Portancemètre representa um progresso significativo no controlo/garantia de qualidade das camadas compactadas. O aterro experimental rodoviário envolveu a utilização de dois materiais, cujo estudo laboratorial foi desenvolvido no âmbito de outra tese doutoral. As camadas experimentais foram construídas com diferentes espessuras (0.30, 0.40 and 0.50m), mas com teores em ´agua semelhantes e, assim como para o aterro ferroviário, as condições de estado e o comportamento mecânico foram avaliados para vários n´níveis de energia. Para os teores em ´agua encontrados em campo verificou-se que o teor em ´agua teve pouca influência no módulo das camadas. Pelo contrário, a densidade seca parece influenciar as propriedades mecânicas, desde que não se verifique uma grande variação do teor em água. A comparação dos resultados de campo com os de laboratório mostraram pequenas diferenças. Na linha do concluído para o aterro experimental ferroviário, estes resultados assumem grande importância se se tiver em conta que o projecto tem por base as propriedades mecânicas dos materiais determinadas em laboratório. Paralelamente a este estudo, no aterro rodoviário realizou-se um programa experimental visando, por um lado, a monitorização de vibrações em profundidade durante a aplicação de cargas de impacto e visando, por outro lado, a monitorização do rolo do cilindro procurando explorar a relação entre as cargas aplicadas e as propriedades mecânicas. Acelerómetros e extensómetros foram instalados em profundidade na camada de leito de pavimento permitindo a medição da resposta dinâmica e das extensões totais. A resposta dinâmica em profundidade reflete um único módulo, apesar de diferentes módulos obtidos através dos ensaios dinâmicos realizados à superfície. Para além disso, verificou-se que o comportamento do rolo do cilindro é sensível à mudança de rigidez do material e que está relacionado com a resposta dinâmica em profundidade

Millennium BCP: optimization of the branches closure process

Nowadays, a significant number of banks in Portugal are facing a bank-branch restructuring problem, and Millennium BCP is not an exception. The closure of branches is a major component of profit maximization through the reduction in operational and personnel costs but also an opportunity to approach the idea of “baking of future” and start thinking on the benefits of the digital era. This dissertation centers on a current high-impact organizational problem addressed by the company and consists in a proposal of optimization to the model that Millennium BCP uses. Even though measures of performance are usually considered the most important elements in evaluating the viability of branches, there is evidence suggesting that other general factors can be important to assess branch potential, such as the influx on branches, business dimensions of a branch and its location, which will be addressed in this project

Development of a methodology for the assessment of sweet chestnut orchards dynamics in Northeastern Portugal with remote sensing and geostatistics

The sweet chestnut productive area in Portugal has augmented in the last decades due to EU and Portuguese government funding schemes and favorable international market for the chestnut fruit. Farmers have been encouraged to replace traditional crops by chestnut plantations. A rising demand for sweet chestnut (Castanea sativa) in Portugal and elsewhere in the world has led to more intensive management practices in order to increase nut production. This intensification has contributed to the decline of sweet chestnut orchards as a result of the widespread of ink disease (Phytophthora cinnamomi) and chestnut blight (Cryphonectria parasitica) which have caused important losses in chestnut production as well as limited the establishment of new planted areas. The balance between mortality and the establishment of new plantations is difficult to quantify based on field observations only because often new plantations are placed where chestnut mortality occurred. However, changes in chestnut orchards are registered in remotely sensed data collected over time that can be used to reconstruct regional and local history of this and other land use classes. Time Series Analysis (TSA) and Geostatistical analyses can be combined with analogical conventional aerial photographs (CAP) and modern digital orthophotographs using photogrammetric techniques and Geographical Information Systems (GIS). In this work we developed a methodology integrating the tools above to estimate chestnut decline for the last twenty years (1986-2006) in the Trás-os-Montes region (Northeastern Portugal). We used aerial photography from 1986, 1995, and 2006 to map chestnut occupation and to quantify tree damage according to a categorical scale at the tree level within fixed sample plots. Decline surfaces were created by Kriging interpolation in a GIS based on the spherical model which provided the lowest Mean Absolute Errors by an iterative process in the variography analysis. The results showed an expansion of total chestnut orchards in the study area from 1742 ha (14.3% of the area) in 1986 to 2562 ha (21.1%) in 2006 although chestnut mortality affected 1061 ha during the same period. More importantly, the results of the methodology developed here, showed the distribution and configuration of turnover areas and their spatial relationship with the degree of chestnut decline which can support the decision making process relative to sweet chestnut plantations establishment and management

Temporal analysis of sweet chestnut decline in northeastern Portugal using geostatistical tools

The rising demand for sweet chestnut (Castanea sativa) in Portugal and elsewhere in Europe has led to more intensive management practices to increase nut production. This intensification has potentially increased the widespread of ink and chestnut blight diseases, causing decline in sweet chestnut orchards health and production and limiting the establishment of new planted areas. In this study we estimated chestnut decline along the last twenty years (1986 to 2006) in the northern part of Portugal using 1986, 1995 and 2006 aerial photography to quantify the damage at the tree level within fixed sample plots according to a categorical scale. Mean damage and damage variance in each date, however, were not significantly different. Geostatistical analyses indicated, however, changes in the spatial distribution of damaged and undamaged areas over time. The spread of decline in the region of study was estimated using Kriging based on the spherical model. During the examined period we observed spread of chestnut decline and increasing damage levels in regions where damage is systematically high. The chestnut productive surface in the region has increased in the last twenty years because new plantations exceeded mortality areas. The spatial analyses applied here have made clearer the relations between the spread of chestnut decline and geographical variables

Atividade física e função respiratória : análise da composição corporal e dos valores espirométricos

Objetivo: A presente investigação tem como principal objetivo verificar os efeitos da atividade física na composição corporal (índice de massa corporal e perímetro da cintura), nos valores espirométricos e relacionar esses indicadores com a função respiratória. Material e Métodos: A amostra, constituída por 86 indivíduos, alunos do ensino superior, com média de idade de 21,3 ± 2,4 anos, foi dividida em dois grupos: grupo de controlo constituído por 28 sujeitos sedentários (20,9 ± 1,3 anos), e grupo experimental constituído por 58 sujeitos (21,5 ± 2,8 anos) praticantes de exercício supervisionado. Para caraterizar a amostra quanto ao tipo de atividade física, aplicámos uma adaptação do questionário de Telama et al. Avaliaram-se os valores de espirometria (DEMI, VEF1 e CVF) com o espirómetro Microquark da Cosmed e os valores de índice de massa corporal e perímetro da cintura. Os dados obtidos foram tratados no S.P.S.S. 19.0, através do t-test, do teste de Levene, do teste Mann-Whitney e do teste de correlação de Spearman, adotando-se um nível de significância de 5%. Resultados: O grupo experimental obteve resultados significativamente melhores (p ≤ 0,05) nos valores de índice de massa corporal, do perímetro da cintura e em todos os valores avaliados pela espirometria (DEMI, VEF1 e CVF), comparativamente ao grupo de controlo. Verificámos também que há uma tendência para correlação negativa entre os valores da composição corporal e os valores espirométricos, apenas observável em algumas variáveis (DEMI, VEF1), ou seja, quanto maiores os valores da composição corporal, menores os valores espirométricos. Conclusão: Os alunos com prática de exercício supervisionado, apresentaram melhores índices de composição corporal e de função respiratória. Valores de índice de massa corporal e de perímetro da cintura desajustados poderão provocar disfunção respiratória, ao nível da ventilação e respetivos volumes pulmonares, limitando a prática de atividade física e aumentando a apetência para patologias respiratórias

Threat intelligence: using osint and security metrics to enhance siem capabilities

Tese de mestrado, Segurança Informática, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2017Nos últimos anos, face ao aumento em quantidade e em complexidade de ataques informáticos contra diversas organizações, tem-se verificado um crescimento elevado no investimento em plataformas de segurança informática nas infra-estruturas das organizações. As equipas com a responsabilidade de garantir a cibersegurança necessitam de monitorizar um vasto número de dispositivos, utilizadores, aplicações e, consequentemente, eventos de cibersegurança relacionados com esses elementos. A plataforma mais utilizada para monitorizar os eventos de segurança informática é o sistema de Gestão e Correlação de Eventos de Segurança (SIEM, do inglês Security Information and Event Management). Este sistema agrega toda a informação de segurança proveniente de diversas fontes, normaliza-a, enriquece-a e envia-a para uma consola centralizada de gestão. A eficiência e a eficácia das equipas de resposta a incidentes de segurança dependem em grande medida da capacidade de o sistema produzir uma alarmística detalhada e contextualizada sobre possíveis ameaças. Para melhorar essa capacidade é necessário conjugar indicadores externos relevantes com a informação recolhida na infra-estrutura da organização. Threat Intelligence (TI) é o conhecimento adquirido da conjugação das técnicas de recolha de informação sobre ameaças externas à organização e das técnicas de recolha de informação sobre factores de segurança internos das organizações. É necessário estar atento às fontes públicas de informação de cibersegurança e avaliar a sua qualidade para obter indicadores fidedignos sobre actividades maliciosas. A organização necessita de avaliar o seu nível de cibersegurança para identificar as vulnerabilidades existentes, antes que estas possam ser exploradas por agentes mal intencionados. Somente com o recurso a fontes de informação, internas e externas, é possível ter uma abordagem TI abrangente e aplicar as medidas de cibersegurança adequadas para evitar os ciberataques aos quais a organização possa estar vulnerável. Para uma organização estabelecer correctamente o seu nível de cibersegurança, é necessário realizar uma gestão de risco adequada. A gestão de risco é caracterizada por três etapas, todas interligadas e contínuas: análise do risco, avaliação do risco e controlo do risco. No fim do processo, a organização terá um conhecimento credível sobre o seu risco informático, tendo um bom suporte para as tomadas de decisão no que respeita a reestruturações e investimentos em segurança informática. As métricas de segurança são a ferramenta mais indicada para o processo de gestão de risco. Estas ajudam a determinar o estado de cibersegurança no qual a organização se encontra, o desempenho da equipa do Centro de Operações de Segurança (SOC, do inglês Security Operation Center), e o nível de segurança das infra-estruturas da organização. As entidades governamentais e militares foram as primeiras a utilizar as métricas de segurança. No entanto, recentemente, investigadores de diversos tipos de organizações (públicas, privadas e público-privadas), têm investido recursos para melhorar e implementar estas métricas nas suas organizações. Toda esta atenção dada às métricas de segurança deve-se ao resultado evidente da sua implementação:é possível medir o risco, classificá-lo e, finalmente, tomar as contramedidas adequadas para reduzir o impacto de possíveis ciberataques, aumentando a cibersegurança na organização. Contudo é necessário estabelecer os objectivos e o propósito das métricas de segurança. Muitas equipas de cibersegurança cometem o erro de criar métricas que são complexas, fora do contexto, e expressam resultados com valores irrealistas. O resultado desta má gestão das métricas de segurança é oposto do pretendido, providenciando má informação e, consequentemente, diminuindo a cibersegurançaa de uma organização. A visualização dos resultados das métricas é o último passo da criação de métricas e tem como finalidade fornecer informação de uma forma ilustrativa, com recurso a formatos de fácil leitura e compreensão. As visualizações ajudam a equipa responsável pela cibersegurança de uma organização a visualizar de imediato informações relativas ao nível de cibersegurança dos sistemas e o risco de cada activo. As visualizações permitem à equipa avaliar e responder, de uma forma quantitativa e qualitativa, às perguntas colocadas pela direcção executiva, tais como: qual o nível de segurança, qual o valor de risco na organização, qual o retorno financeiro dos investimentos feitos para melhorar a segurança informática na organização ou mesmo para justificar a permanência, redução ou aumento de equipamentos e equipas de ciberseguranc¸a. Para além do mecanismo de descoberta de informação interna, o Open Source Intelligence (OSINT) é considerado o mecanismo para a captura de informação externa a partir de fontes online. Com um conjunto de técnicas é possível capturar a informação relevante para o conhecimento sobre ciberameaças. Existem comunidades de cibersegurança cujo objectivo é publicar listas com informações sobre novos ciberataques, que normalmente contêm informações sobre anfitriões suspeitos ou conteúdos maliciosos. Estas listas, as listas negras, podem ser públicas, quando qualquer pessoa pode aceder à sua informação, ou privadas, restringindo o uso das listas a um determinado grupo ou comunidade. Apesar de as listas oferecerem uma informação valiosa sobre ciberameaças actuais, estas sem qualquer tipo de pré-processamento, podem gerar um número significativo de falsos positivos, devido à ausência de contextualização e alinhamento com a realidade da organização. Este trabalho é dividido por dois tópicos: métricas de segurança e listas negras confiáveis. Para cada tópico são descritas soluções para melhorar o estado de segurança numa organização, ao integrar o processo TI em tempo-real no SIEM. Esta integração pode ser materializada na utilização de métricas de segurança para análise do estado de segurança na organização e fontes de segurança com informação sobre endereços IP suspeitos de actividades maliciosas com consideração das operações da equipa do SOC sobre incidentes de segurança, com o recurso a métricas. A utilização directa das listas negras, sem qualquer tipo de pré-processamento, resulta num elevado número de falsos positivos, pela ausência de contextualização e alinhamento com a realidade da organização. O trabalho está inserido no projecto DiSIEM e resulta da colaboraçãao de dois dos parceiros do projecto, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa e EDP – Energias De Portugal, SA. Os objectivos alinham-se com as metas do projecto DISIEM: 1) fornecer informações OSINT para um sistema SIEM, melhorando a sua detecção e prevenção de novas ameac¸as; 2) identificar e desenvolver um conjunto de métricas dedicadas à equipa de cibersegurança para uma melhor gestão e monitorização dos eventos de segurança para aumentar o estado de segurança na organização, consequentemente, reduzindo o risco de actividades maliciosas na organização. A dissertação apresenta e discute um conjunto de métricas com uma estrutura bem definida para serem aplicadas no sistema SIEM. Estas métricas cobrem os sectores de gestão, processos e tecnologia, e estão apropriadas para a realidade da equipa de cibersegurança. É introduzido protótipos para visualização dos resultados das métricas, incluindo dados históricos, possibilitando assim uma avaliação comparativa de eficiência. O trabalho propõe uma solução OSINT para aperfeiçoar a alarmística do sistema SIEM, reduzindo a taxa de falsos positivos, com base na avaliação do nível de confiança em fontes de informação públicas, e dessa forma contribuir para a eficiência das equipas de cibersegurança nas organizações que usam o sistema SIEM. Esta solução usa listas negras que identificam endereços de Protocolo de Internet (IP do inglês Internet Protocol) suspeitos de actividade maliciosa. A informação pode ser sobre sua maliciosidade, o número de denúncias (efectuadas por comunidades ou outras listas negras), número de ataques aos quais o endereço IP esteve associado, a última vez que foi denunciado, entre outros. As listas negras são úteis para serem utilizadas no sistema SIEM, para a monitorização de comunicações entre a organização e um IP suspeito. Assim, quando houver um alarme de uma comunicação suspeita, a equipa do SOC pode actuar de forma imediata e analisar os eventos para identificar a máquina, pedir uma análise local e eliminar a ameaça, caso seja detectada. A solução recolhe informação sobre endereços IP de um conjunto de listas públicas. Os endereços IP e as listas são avaliadas quanto à sua veracidade, com base na correlação da informação recolhida a partir das listas e com base em métricas sobre o resultado dos incidentes associados a comunicações suspeitas entre a organização e endereços IP das listas. Esta avaliação é realizada de forma constante, sempre que exista uma alteração nas listas públicas ou nos incidentes, para que os seus valores sejam os mais actualizados e precisos. Foi desenvolvida uma aplicação para administrar as listas negras utilizadas, os endereços IP, os casos da organização e endereços públicos da organização. São apresentadas regras do SIEM que seleccionam os endereços IP recolhidos das listas negras com base na reputação dada pela avaliação da sua veracidade, para a monitorização de comunicações entre a organização e os endereços IP suspeitos. Os resultados mostram que há um aumento de detecção de casos positivos com a utilização da solução proposta. Este aumento deve-se ao uso de informação interna dos incidentes, tratados pela equipa do SOC, como parâmetros de avaliação da confiabilidade das listas negras e dos endereços IP. Dois componentes que se destacam como parâmetros de avaliação da confiabilidade é o componente da precisão e o componente da persistência. O componente da precisão tem em conta os resultados da organização e aumenta a confiabilidade de um endereço IP ou de uma lista caso o número de resultados positivos dos casos de incidentes relacionados com o IP seja superior ou número de resultados falsos positivos. A persistência tem em conta a precisão e a denúncia de um endereço IP por parte das listas, para o guardar na nossa lista durante três meses. A avaliação da lista negra e do seu conteúdo considerando o ambiente da organização é uma solução que não foi apresentada por nenhum outro trabalho, e o mais semelhante é o uso de métricas ou recolha de informação com o uso do conceito OSINT, sem avaliação do conteúdo com base na informação da organização. Sendo um trabalho inovador, este ainda se encontra na sua fase primordial. Os resultados do nosso estudo servirão como base para melhorias e comparação de resultados de estudos posteriores para melhoria na avaliação da confiabilidade das listas públicas e da maliciosidade do seu conteúdo.Threat Intelligence (TI) is a cyber defence process that combines the use of internal and external information discovery mechanisms. The Security Information and Event Management (SIEM) system is the tool typically used to aggregate data from multiple sources, normalize, enrich and send it to a centralized management console, later used by the security operation team (SOC). However, it is necessary to use Security Metrics (SM) to summarize, calculate and provide valuable information to the SOC team from the large datasets collected in the SIEM. Although the SM provide valuable information, its erroneous creation or use could lead to the opposite goal and decreasing the security level, by generating false positives. Regarding the external information discovery, the information from blacklists is commonly used to monitor and/or to block external cyberthreats. The blacklists provide intelligence about suspicious Internet Protocol (IP) addresses, reported by communities and security organizations. Although the use of blacklists is commonly used to detect suspicious communications, it generates a high rate of false positives. We introduce a set of security metrics, well-structured and properly defined to be used with a SIEM system. We develop a solution with Open-Source Intelligence (OSINT) mechanism to discover and collect suspicious IP from public blacklists, a process to assess the reputation of the suspicious IP addresses and blacklists, considering the persistence of the IP and the organization’s incidents of communications with suspicious IP addresses. The IP are inserted in the SIEM with rules to monitor and aiming at reducing the number of false positives. The preliminary study in a real environment shows that the proposed solution improves the security effectiveness of the SIEM’s alerts due the innovations idea of assessing the IP and blacklists by using the persistence and precision components, and considering the organization’s incidents status

Novel C11 amino derivatives of cryptolepine : synthesis and in vitro studies with DNA and haeme

Tese de doutoramento, Farmácia (Química Farmacêutica e Terapêutica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2010Malaria is one of the most widespread infectious diseases of our time. The global malaria map has been shrinking over the past 60 years, but today more people are at risk of suffering from malaria than any other time in history. In the past few years malaria has once again attracted more attention, partly because it is recognized that malaria spread in sub-Saharan Africa has increased in the recent years, mainly due to the development of drug resistances. Cryptolepine (1), is an indoloquinoline alkaloid, extracted from the West African climbing shrub Cryptolepis sanguinolenta (Lindl.) Schltr, a traditional herb used in folk medicine for the treatment of malaria. Several authors hypothesized that the mechanism of action of cryptolepine could be by inhibition of haemozoin formation in the digestive vacuole (DV) of the parasite, however in a microscopic fluorescence study, the indoloquinoline chromophore, was suggested to accumulate into specific parasite structures that could correspond to the parasite nuclei, and thus justifying its activity due to cytotoxic effects on DNA and topoisomerase II activity. Cryptolepine derivatives (3) have been synthesized through the incorporation of basic side-chains in the C-11 position of the 10H-indolo[3,2-b]quinoline scaffold and evaluated for their antiplasmodial and cytotoxicity properties. The derivative containing a conformationally restricted piperidine sidechain (3n) presented IC50 values of 23-44 nM against chloroquine resistant strains and a selectivity index value of ca 1400, i.e. a 1000-fold improvement in selectivity when compared with 1. The introduced side chains are weakly basic, with pKa values in the terminal amine functionality ranging from 5.2 to 12.5, and are predicted to promote accumulation inside the DV to an extent similar to that of chloroquine. All compounds within this series showed the ability to interact with monomeric haematin (FPIX-OH), with a stoichiometry of 1:1 (3:FPIX-OH) and with association constants (Kass) values between 0.062 and 0.41 x106 M-1, comparable to chloroquine (Kass = 0.085 x106 M-1). The complex stabilization is assured by π-π stacking interactions modulated by the aromatic core, and H-bond between the terminal amine side chain and haematin carboxylate anions, thus capable to inhibit haemozoin formation in DV. However, localization studies of compound 3n inside parasite blood stages suggest an additional mechanism of action, like interactions with DNA, besides inhibition of haemozoin crystal growth. Cryptolepine derivatives (3) bind strongly to double-stranded d(GATCCTAGGATC)2 oligonucleotide with association constants ranging from 105 M-1 to 107 M-1. Furthermore, molecular docking simulations showed that, in contrast with 1, compounds 3 are predicted to not intercalate into DNA double helix, binding essentially to single- and double-stranded DNA, with a stoichiometry of 2:1 (3:DNA), through electrostatic and H-bonding interaction involving charged nitrogens. In order to explore the indolo[3,2-b]quinolin-11-one (quindolone) scaffold (4), and get new antimalarial chemotypes, we decided to synthesize a series of quindolones derivatives (5), targeting malaria parasite digestive vacuole and haeme detoxification pathway, through the introduction of N,N diethylethanamine in the indolo[3,2-b]quinoline aromatic nucleus (N5,N10-alkylation). This reaction gave N,O- (94), N,N- (5) and O-(95) alkylated products containing two or one basic side-chains, which were evaluated for antiplasmodial activity against chloroquine-resistant P. falciparum W2 strain and cytotoxicity for HepG2 A16 hepatic cells. By incorporating alkylamine side chains and chlorine atoms in the quindolone nucleus we transformed the inactive tetracyclic parent quindolones (4, 91a and 91b) into moderate or highly active and selective compounds to the resistant P. falciparum W2 strain, with IC50 ranging from 51 to 2638 nM and with selectivity ratios up to 98. All the quindolone derivatives in the series showed the ability to complex FPIX-OH (1:1 stoichiometry) with associations constants (Kass) ranging from 0,074 to 0,14 x106 M-1, being the main intermolecular interactions due to π-π stacking interactions and H-bond between derivatives and haematin. Cryptolepine and the new antimalarial chemotype, quindolone, are suitable scaffolds for the design of active and selective compounds targeting parasite haemozoin detoxification pathway, with potential for development as antimalarial agents.A malária ou paludismo é uma doença infecciosa provocada por parasitas do género Plasmodium e transmitida pela picada do mosquito fêmea do género Anopheles. A malária é uma das infecções mais difundida por todo o mundo. Apesar propagação ter diminuído nos últimos 50 anos, nos dias de hoje há mais pessoas em risco de contaminação com malária do que em qualquer outra época da história. Em 2008, a malária era endémica em 108 países, contando com cerca de 247 milhões de casos reportados, 3,3 mil milhões de pessoas em risco. Anualmente, entre 1 a 3 milhões de casos culminam em morte, dos quais, muitos são crianças com idade inferior a 5 anos. A malária é a principal causa de morte infantil em África, sendo que 60 % dos novos casos registados todos os anos ocorrem na África sub-Sahariana, onde ocorrem 90 % dos casos fatais de malária. Para além de ser um grave problema de saúde pública, a malária é também um problema sócio-económico, não só devido ao elevado investimento efectuado na prevenção e tratamento, mas também devido a custos indirectos resultantes da perda de productividade que advêm da elevada morbilidade e mortalidade. No entanto, recentemente a malária voltou a chamar a atenção da comunidade, muito porque foi reconhecido que o número de casos reportados em África tem aumentado nos últimos anos devido ao aumento de fenómenos de resistência nos parasitas aos fármacos utilizados para tratamento da infecção. Apesar da enorme variedade de compostos com actividade antimalárica, a sua eficácia contínua no entanto a ser reduzida devido aos fenómenos de resistência associados. A cloroquina (2) é uma 4- amionoquinolina sintetizada em 1934 e tem sido um dos pilares do tratamento da malária nos últimos 60 anos, sendo de consenso geral, que a sua actividade antimalárica se deva à inibição da formação do cristal de hemozoína no vacúolo digestivo do parasita. No organismo humano, o parasita ingere hemoglobina e digere-a, libertando os amino ácidos necessários para o seu desenvolvimento, e o heme, tóxico para o parasita. Este heme é então biocristalizado pelo parasita a hemozoina, um cristal inerte e não tóxico. A cloroquina, devido às suas propriedades básicas, apresenta a capacidade de se acumular no interior do vacúolo digestivo acídico e formar complexos estáveis cloroquina:heme, através de interacções π-π entre os anéis aromáticos, impedindo assim a formação da hemozoina e originando a morte do parasita. Vários autores referem ainda que a cloroquina apresenta também a capacidade de complexar com as faces em crescimento do cristal de hemozoina, inibindo assim o processo de cristalização. Nos últimos 30 anos, extractos de uma enorme variedade de espécies de plantas, incluindo muitas utilizadas na medicinal tradicional, têm sido avaliadas in vitro quanto à sua actividade antimalárica. O alcalóide criptolepina (1), constituinte maioritário da raíz da Cryptolepis sanguinolenta, um arbusto trepador africano normalmente utilizado na medicina tradicional para tratamento da malária, demonstrou possuir propriedades antiplasmodicas equivalentes à cloroquina. A criptolepina parece exercer as propriedades antiplasmodicas devido à capacidade de inibir a formação da hemozoina, tal como a cloroquina, ligando-se ao heme e bloqueando assim o mecanismo de destoxificação do parasita. No entanto, a criptolepina é também um agente intercalante de cadeias de ADN ricas em guanina (G) e citosina (C), e tendo preferência por sequências CC não alternadas. Assim, a criptolepina apresenta propriedades citotóxicas devido à inibição da topoisomerase II e da síntese do ADN. Estas propriedades citotóxicas podem também estar na origem da actividade antiplasmódica uma vez que, um estudo de localização intracelular em eritrócitos infectados com P. falciparum, revelou que o alcalóide se acumula em estruturas no interior do parasita que poderão corresponder ao núcleo. Neste trabalho foram sintetizados 25 análogos da criptolepina (3) com cadeias laterais diaminoalquílicas, na posição C11 do núcleo aromático da indolo[3,2-b]quinolina e avaliados quanto as suas propriedades antiplasmodicas e citotóxicas em linhas celulares de mamífero. O análogo com uma cadeia lateral de piperidina (3n), apresentou uma actividade antiplasmódica (IC50) variando entre 23 e 44 nM, contra diferentes estripes resistentes à cloroquina, e um índice de selectividade de aproximadamente 1400, representando um aumento de cerca de 1000 vezes quando comparado com 1. Os nossos estudos sugerem que a introdução de cadeias laterais com aminas terminais basicas, apresentando valores de pKa variando entre 5,2 e 12,5, promove a acumulação dos compostos no interior do vacúolo digestivo do parasita, em níveis de concentração semelhantes aos da cloroquina. Todos os análogos da criptolepina sintetizados apresentam a capacidade de formar complexos com o monómero da hematina (FPIX-OH), com constantes de associação (Kass) variando entre 0,062 e 0,41 x106 M-1, semelhante à constante de associação determinada para a cloroquina (Kass = 0,085 x106 M-1). Os complexos são estabilizados maioritariamente através de interacções π-π entre o núcleo aromático da indolo[3,2-b]quinolina e o núcleo porfirínico da hematina. Estudos de modelação molecular revelaram também que os azotos protonados nas aminas terminais das cadeias laterais podem formar pontes de hidrogénio com os iões carboxilato da hematina. Estes resultados demonstraram que os novos análogos da criptolepina apresentam a capacidade de complexar com a FPIX-OH e inibir a formação da hemozoina. No entanto, o estudo de localização intracelular realizado por microscopia de fluorescência em eritrócitos infectados com P. falciparum, demonstrou que os análogos da criptolepina também apresentam a capacidade de se acumularem no núcleo do parasita e assim, potenciar a actividade antiplasmódica. De modo a avaliar a capacidade de 3 para interagir com estruturas de ADN, foram realizados estudos de interacção com um oligonucleótido de cadeia única d(5’-GCCAAACACAGAATCG-3’) e de cadeia dupla d(GATCCTAGGATC)2. Os compostos 3 apresentaram forte capacidade de complexação com ambas as estruturas de DNA e valores de constante de associação (Kass) variando entre 105 M-1 e 107 M-1. Estudos de modelação molecular com estruturas de ADN de hélice duplas semelhante à utilizada no ensaios in vitro, demonstraram que os compostos não são agentes intercalantes, tal como verificado para a criptolepina, mas ligam-se à fenda menor/maior, com uma estequiometria 2:1 (análogo da criptolepina:ADN) e interagem preferencialmente com a cadeia de fosfatos através de interacções electrostáticas e pontes de hidrogénio. Estes resultados demonstraram que a actividade antiplasmódica dos novos análogos da criptolepina parece ser justificada por efeitos sinérgicos ou aditivos à inibição da formação da hemozoina e citotoxicidade associada à interacção com estruturas de ADN. Com o objectivo de aumentar a diversidade de esqueletos químicos com actividade antimalárica, foram sintetizados novos análogos da indolo[3,2-b]quinolin-11-ona (11-quindolona), tendo como propósito aumentar a retenção destes compostos no interior do vacúolo digestivo do parasita. Para tal, foram introduzidas duas cadeias amino-alquílicas (N,N-dietiletanoamina) no núcleo aromático da quindolona (alquilação em N5 e N10). A reacção originou no entanto padrões de alquilação adicionais, N,O- (94) e O- (95), que foram também avaliados quanto ao seu potencial antiplasmódico e citotoxicidade em células hepáticas HepG2 A16. Com introdução de uma ou duas cadeias aminoalquílicas e átomos de cloro no núcleo aromático, as quindolonas (4, 91a e 91b), inicialmente inactivas, deram origem a compostos com actividade moderada a forte contra a estirpe W2 do P. falciparum resistente à cloroquina, apresentando valores de IC50 entre 51 e 2638 nM, e com maior selectividade para o parasita. Todos os análogos da quindolona sintetizados apresentam também a capacidade de formar complexos com a hematina, com uma estequiometria 1:1 (análogo:FPIX-OH) e constantes de associação (Kass) que variam entre 0,074 e 0,14 x106 M-1. A estabilidade do complexo é assegurada pela formação de interacções π-π entre o núcleo aromático e o anel de porfírina da hematina e estudos de modelação molecular confirmaram a possibilidade de formação de pontes de hidrogénio entre a amina terminal da cadeia lateral e os aniões carboxilato do dimero da hematina. Estes resultados demonstraram que a introdução de cadeias amino-alquílicas no núcleo da quindolona origina compostos com boa actividade antiplasmódica, com aparente capacidade de inibição da formação da hemozoína e possivelmente com maior capacidade de acumulação no vacúolo digestivo do parasita. As indolo[3,2-b]quinolinas demonstraram assim serem bons esqueletos para o desenho e desenvolvimento de compostos para tratamento da malária, obtendo-se compostos mais activos e selectivos para o parasita.Fundação para a Ciência e Tecnologia (SFRH/BD/29202/2006); Faculdade de Farmácia, Universidade de Lisboa, Portugal; Scholl of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, University of Manchester, UK(material and equipment necessary to the development of the study)

Fotografias aéreas de 35,70 mm ou digitais na monitorização da doença da tinta do castanheiro

A monitorização da dispersão da doença da tinta do castanheiro (Castanea sativa), requer metodologias de avaliação de baixo custo. A Fotografia Aérea de Pequeno Formato (FAPF) é uma possibilidade válida por facilmente se poder escolher a melhor escala e sensibilidade das películas. Neste estudo utilizaram-se vários subsistemas de FAPF. Adaptaram-se as câmaras numa plataforma retráctil e ao avião Cessna 172, obtendo-se FAPF à mesma altitude no sistema digital, em películas policromadas (70 mm) e em infravermelho colorido (IVP) de 35 mm de povoamentos do Norte de Portugal. As imagens aéreas foram comparadas relativamente à descriminação de classes de estrago de castanheiros observados no campo. Os custos do equipamento, obtenção de imagens e de fotointerpretação, foram também determinados. Concluiu-se que as imagens policromadas podem ser usadas na avaliação dos estragos mas nas de IVP detecta-se melhor o início do declínio, sobretudo se sujeitas a algoritmos de processamento digital. As fotos de 70 mm superam as restantes pela maior área de terreno para o mesmo tamanho do pixel. Tendo custo inicial mais elevado este é rentabilizado a longo prazo, pelo menor custo na fotointerpretação e melhor estabilidade dos voos maior altitude