Modelling of a prosthetic hand featuring individual grip on each one of the five fingers

Com o apoio RAADRI.The aim of this work is to develop a prosthetic hand with individual grip functionality on each finger, reproducing the natural movement of the hand. After the preparation of sketches and creating a virtual model, the final model shows dimensions: 124,04 mm × 246,57 mm × 38 mm (palm-covered) and an estimated weight of 1 kg, with all components. Afterwards was executed the functioning simulation of the prosthetic hand, elaborated prehension experiments were made using a metal cylinder, a rubber ball and a wooden pencil, with the tool Motion Study from Solidworks. However in the tests with the pencil was difficult to reach equilibrium, tells us that the hand is not functional with width smaller objects, because they require a bigger finger precision. Was made the study of forces applied in links thinner in different prehensions using the Finite Element Method. This study concluded that the aluminum alloy 2024 T3 has enough resistance to the stresses incurred for the grasping. Finally, was made an estimate cost of production for a single working prototype prosthetic hand. The result was 1325€

SkILL - a Stochastic Inductive Logic Learner

Probabilistic Inductive Logic Programming (PILP) is a rel- atively unexplored area of Statistical Relational Learning which extends classic Inductive Logic Programming (ILP). This work introduces SkILL, a Stochastic Inductive Logic Learner, which takes probabilistic annotated data and produces First Order Logic theories. Data in several domains such as medicine and bioinformatics have an inherent degree of uncer- tainty, that can be used to produce models closer to reality. SkILL can not only use this type of probabilistic data to extract non-trivial knowl- edge from databases, but it also addresses efficiency issues by introducing a novel, efficient and effective search strategy to guide the search in PILP environments. The capabilities of SkILL are demonstrated in three dif- ferent datasets: (i) a synthetic toy example used to validate the system, (ii) a probabilistic adaptation of a well-known biological metabolism ap- plication, and (iii) a real world medical dataset in the breast cancer domain. Results show that SkILL can perform as well as a deterministic ILP learner, while also being able to incorporate probabilistic knowledge that would otherwise not be considered

Fluorescence studies of protein aggregation leading to amyloid formation: the role of anionic lipid membranes

Tese de mestrado em Bioquímica, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2012Existem diversas doenças humanas, tais como a doença de Alzheimer, doença de Parkinson ou a diabetes mellitus tipo II, em que ocorre a formação de depósitos proteicos intra- ou extracelulares designados por fibras amilóide. Os processos que levam as proteínas a sofrer alterações conformacionais que transformam o seu estado nativo num estado parcialmente desnaturado que, posteriormente, conduz a processos irreversíveis de agregação são ainda pouco conhecidos mas de elevado interesse para a comunidade científica. Alguns destes processos podem ser semelhantes ao que ocorre com formulações proteicas desenvolvidas pela indústria farmacêutica durante o seu armazenamento. Deste modo, é urgente esclarecer os mecanismos moleculares que conduzem à agregação e formação de fibras pelas proteínas, assim como determinar a estrutura das fibras amilóides e dos intermediários seus precursores, de modo a ser possível desenvolver compostos eficazes para o tratamento destas doenças e para a preservação dos fármacos. Actualmente pensa-se que a toxicidade associada a estas doenças provém não das fibras amilóides maduras propriamente ditas mas sim dos seus precursores. Vários estudos recentes apontam para o facto de estes intermediários serem capazes de interagir com as membranas biológicas, o que pode levar à disrupção das mesmas. Com efeito, a capacidade que as membranas lipídicas aniónicas têm em recrutar e induzir alterações conformacionais em diversos péptidos/proteínas amiloidogénicas, que podem levar à formação de agregados com características amilóides, tem sido um tópico de investigação importante nos últimos anos. Em 2004, Kinnunen e colaboradores alargaram este conceito ao propor que as membranas contendo fosfolípidos acídicos podem também desencadear a fibrilhação de várias proteínas não amiloidogénicas, tais como o lisozima e a mioglobina. O lisozima da clara do ovo de galinha (HEWL) é um modelo ideal de uma proteína não amiloidogénica para investigar esta hipótese já que tem sido largamente usado no estudo dos mecanismos moleculares de agregação de proteínas/ formação de fibras in vitro. O presente trabalho visou prosseguir o estudo iniciado no laboratório de acolhimento relativamente ao mecanismo de fibrilhação do HEWL induzido pela sua interação com membranas lipídicas aniónicas. De modo a ser possível aplicar uma grande variedade de técnicas centradas na espectroscopia de fluorescência (medidas em estado estacionário e resolvidas no tempo, assim como a espectroscopia de correlação de fluorescência), a proteína foi derivatizada com uma sonda fluorescente, o éster de succinamida do Alexa 488 (A488). Os estudos foram realizados com sistemas modelo de membranas, vesículas unilamelares grandes (LUVs), preparadas com uma composição lipídica variável, nomeadamente incluindo diferentes percentagens de um fosfolípido zwitteriónico e aniónico (1-palmitoil-2-oleoil-sn-glicero-3-fosfocolina (POPC) e 1-palmitoil-2-oleoil-sn-glicero-3-fosfoserina (POPS)), respectivamente). Os estudos iniciais realizados evidenciaram que as propriedades de emissão de fluorescência do HEWL derivatizado com A488 (Lz-A488) eram fortemente afectadas quando esta interactuava com lipossomas aniónicos. Tendo por base as variações registadas nos valores dos comprimentos de onda máximos de emissão, intensidade e tempos de vida de fluorescência, foi possível identificar três populações distintas de Lz-A488 em interacção com as membranas, dependentes da razão lípido:proteína usada nos ensaios. Atendendo aos resultados obtidos, sugeriu-se que as populações detectadas poderiam corresponder a intermediários da via de fibrilhação do lisozima induzida pela sua interação com membranas lipídicas aniónicas. Tendo em conta que as conclusões anteriores são baseadas nas propriedades de emissão de fluorescência do A488, tornou-se imperativo avaliar a capacidade deste fluoróforo em reportar alterações conformacionais sofridas pelo lisozima quando sujeito a condições destabilizadoras. Deste modo, o presente trabalho foi iniciado com a realização de estudos de desnaturação térmica do Lz-A488 através da monitorização da variação das suas propriedades de emissão de fuorescência com a temperatura. Os estudos foram realizados a pH 7.4 e 2.2 já que enquanto as interacções lípido-proteína são habitualmente investigadas a pH neutro, os estudos de fibrlhação in vitro desta proteína são frequentemente conduzidos a valores de pH acídicos. Após marcação covalente do lisozima com o A488 e sua posterior purificação por cromatografia de exclusão molecular, confirmou-se que a proteína modificada mantém a sua estrutura nativa à temperatura ambiente através da comparação dos tempos de correlação rotacional obtidos a ambos os valores de pH. Os ensaios de desnaturação térmica efectuados revelaram que o fluoróforo é um bom grupo repórter das alterações conformacionais sofridas pelo lisozima devido à sua susceptibilidade em sofrer extinção de fluorescência via um mecanismo de transferência de electrões foto-induzida. Os resíduos W62 e W63 do lisozima são candidatos potenciais a actuarem como agentes de extinção de fluorescência do fluróforo ligado covalentemente ao resíduo K97 já que se encontram localizados numa região da proteína que tem sido descrita como sendo a primeira a sofrer alterações conformacionais por aumento da temperatura. Os resultados obtidos mostraram ainda que a derivatização da proteína não perturba o seu nível terciário de estrutura de um modo pronunciado pois os valores obtidos para a temperatura de desnaturação térmica do Lz-A488 são concordantes com dados da literatura obtidos por outras técnicas biofísicas. O passo seguinte deste trabalho consistiu em estudar de que modo a fibrilhação in vitro do lisozima afectava as propriedades emissivas do Lz-A488. Os ensaios foram efectuados a pH 2.2 e 57 ºC, sob condições quiescentes. Foram preparadas misturas de lisozima com proporções variáveis de proteína marcada (razões molares de 1/2, 1/8, 1/40, 1/100 e 1/200 Lz-A488/lisozima, concentração de proteína total 0.2 ou 1.0 mM). Em paralelo, foram realizados ensaios controlo da cinética de fibrilhação do lisozima não derivatizado empregando-se as sondas tioflavina T (ThT) e vermelho do Nilo (NR). De acordo com o esperado, as cinéticas apresentaram um comportamento sigmóide característico de um mecanismo do tipo nucleação-polimerização, tendo-se determinado um tempo de latência cerca de 2 dias mais longo para as amostras contendo menor concentração de proteína total. A obtenção de fibras amilóide maduras que ligavam ThT e NR foi confirmada por microscopia confocal de fluorescência (CFM) no final de ambas as cinéticas. Foi ainda determinado que o NR apresenta uma afinidade moderada na sua ligação às fibras amilóide maduras de lisozima (Kd~ 2.0 M) através da análise das medidas de anisotropia de fluorescência do NR resolvidas no tempo de acordo com um modelo associativo. Em todas as misturas Lz-A488/lisozima ensaiadas confirmou-se que o lisozima marcado era incorporado nas fibras amilóides maduras através da realização de medidas de CFM. As medidas de anisotropia em estado estacionário e resolvidas no tempo do Lz-A488 revelaram-se extremamente informativas já que permitiram identificar as três fases das cinéticas de fibrilhação de todas as misturas Lz-A488/lisozima, expecto a 1/2. Os tempos de duração das diferentes fases correlacionaram-se bem com os indicados pelas sondas ThT e NR nos ensaios controlo. No caso da mistura 1/2, a anisotropia em estado estacionário do Lz-A488 manteve-se praticamente constante ao longo dos 14 dias de incubação da amostra, resultado este que foi atribuído à ocorrência de migração de energia (homotransferência) entre as proteínas marcadas. Finalmente, os tempos de vida de fluorescência menores medidos para o Lz-A488 incorporado nas fibras amilóides preparadas a partir de amostras contendo proporções mais elevadas de Lz-A488/lisozima (1/2 e 1/8) indicam que a presença de uma grande quantidade de proteína derivatizada na amostra inicial perturba o empacotamento final do Lz-A488 nas fibras. Por último, estudou-se a capacidade da sonda ThT em reportar a fibrilhação do lisozima na presença de vesículas lipídicas aniónicas. Devido ao seu carácter catiónico, era expectável que esta sonda se ligasse a membranas lipídicas carregadas negativamente, o que foi confirmado através da realização de um estudo da sua partição para lipossomas de POPC contendo proporções variáveis de POPS (10, 20 e 30 mol%) por medidas de fluorescência. Foram também realizados estudos de ligação da sonda ao lisozima monomérico e a fibras amilóide pré-formadas pelo lisozima, na presença e na ausência de vesículas lipídicas aniónicas, de modo a avaliar a competição daqueles dois tipos de estruturas para a ligação da sonda. Os resultados obtidos mostraram que as vesículas lipídicas aniónicas não eram capazes de induzir a formação extensiva de fibras amilóides por parte do lisozima monomérico. A hipótese de se estabelecer uma interacção forte entre a sonda ThT e as membranas aniónicas que impedisse a sua ligação a estruturas ricas em folhas foi eliminada através da repetição dos ensaios anteriores com fibras de lisozima pré-formadas. Estes resultados mostram que as variações detectadas, em estudos anteriores, nas propriedades de emissão de fluorescência do Lz-A488 por incubação desta proteína derivatizada com vesículas lipídicas aniónicas serão devidas a alterações na conformação/estado de oligomerização sofridas pelo Lz-A488 sem que ocorra a formação extensiva de agregados com caracteríticas do tipo amilóide.The ability of anionic lipid membranes to recruit and nucleate amyloid-like assemblies of amyloidogenic proteins/peptides has been a major topic of research. In 2004, Kinnunen and collaborators further extended this concept by proposing that acidic phospholipid-rich membranes could trigger the fibrillation of non-amyloidogenic proteins. Hen egg-white lysozyme is an ideal model non-amyloidogenic protein to investigate this hypothesis as it has been largely used to study the molecular features of protein aggregation in solution. Previous studies have shown that the fluorescence properties of Alexa488 fluorescently-labeled lysozyme (Lz-A488) in interaction with anionic liposomes critically depended on the protein surface coverage of the liposomes. To clarify the photophysical mechanism underlying these results, thermal denaturation profiles of Lz-A488 were monitored at different pHs using fluorescence spectroscopy. The Alexa488 fluorophore was found to be a sensitive reporter for unfolding transitions of lysozyme due to its sensitivity to a photon-induced electron transfer-based quenching mechanism. The impact of lysozyme fibrillation on the fluorescence properties of Lz-A488 was also studied using several Lz-A488/lysozyme mixing ratios (1/2, 1/8, 1/40, 1/100 and 1/200). Lz-A488 always formed mixed fibrils with the corresponding unlabeled protein after prolonged incubation at pH 2.2 and 57 ºC. The characteristic stages of nucleation-polymerization kinetics could be clearly identified by tracking the changes in Lz-A488 fluorescence anisotropy during its fibrillation kinetics (mixtures 1/8 to 1/200). Time-resolved fluorescence anisotropy data showed the occurrence of homotransfer between Lz-A488 molecules incorporated in the mixed mature fibrils produced from the mixture 1/2. However, the mixing ratio used affected the final structure of the mixed fibrils produced, as revealed by their mean fluorescence lifetimes. Finally, competition binding assays of Thioflavin T and lysozyme/ mature lysozyme amyloid fibrils and negatively-charged liposomes were used to show that anionic lipid membranes do not trigger extensive amyloid-like fibril formation of lysozyme at variance with the literature

Classical Radiation Reaction in Particle-In-Cell Simulations

Under the presence of ultra high intensity lasers or other intense electromagnetic fields the motion of particles in the ultrarelativistic regime can be severely affected by radiation reaction. The standard particle-in-cell (PIC) algorithms do not include radiation reaction effects. Even though this is a well known mechanism, there is not yet a definite algorithm nor a standard technique to include radiation reaction in PIC codes. We have compared several models for the calculation of the radiation reaction force, with the goal of implementing an algorithm for classical radiation reaction in the Osiris framework, a state-of-the-art PIC code. The results of the different models are compared with standard analytical results, and the relevance/advantages of each model are discussed. Numerical issues relevant to PIC codes such as resolution requirements, application of radiation reaction to macro particles and computational cost are also addressed. The Landau and Lifshitz reduced model is chosen for implementation.Comment: 12 pages, 8 figure

The Portuguese Coast

SFRH/BPD/70384/2010 UID/ELT/00657/2013In Portugal the connection with the sea is very ancient — that, at least, is the idea passed down through the generations, and taken to be a source of national pride. In Portuguese traditional literature, however, the sea and maritime matters are little discussed, compared to rural affairs, which is something of a contradiction for a nation that defines itself as “essentially maritime”. The historical data, too, seem to contradict the idea of a broadly maritime vocation. This article deals with the relationship the Portuguese have with their coastline, trying to understand the forms of settlement of that space. By comparing historical sources with the texts from the popular tradition we can determine the reasons – either real (piracy, storms and shipwrecks, scarcity of resources) or imaginary (fear of the unknown) – for the scant population of long stretches of the Portuguese coastline up to the nineteenth century. The image of an uninviting, hostile and deserted coastline transmitted through the popular tradition and the historical record fits in well with that theorized by Yi-Fu Tuan, in his work, Landscapes of Fear. Broadly speaking, the topos of ancestral fears of Portuguese popular tradition correlates with Tuan’s arguments: the landscapes of fear are spaces which represent desert, wilderness, no-man’s-land. In Portugal the nineteenth century represents a turning point for the coast, because it was then that it became a space for the recreation and leisure of the elites.authorsversionpublishe

Evaluation of physicochemical, texture, sensory and microbiologicalproperties of fresh Sarrajão (Sarda sarda) fillets during storage time

Portugal is one of the major fish consumers in Europe and the World. Fish is an essential source of nutrients, as it is low in fat content and high level of protein, vitamins, and minerals. In recent decades, this food group's consumption has increased and became available to consumers far from coastal areas. The aim of this study was to evaluate the physicochemical, texture, sensorial and microbiological properties of fresh Sarrajão (Sarda sarda) fillets during 8 days under refrigeration storage at 4 ºC. Protein, lipids, carbohydrates, chlorides, fibre, ash, moisture content and water activity were determined. A quantitative descriptive analysis (QDA®) was carried out with a panel of six semi-trained panellists. A texture profile analysis (TPA) of the fillets and the firmness of the whole fish and colour analysis were also performed. A microbiological analysis was made using Regulation 2073/2005 and the guidelines defined by the Health Protection Agency (HPA). The analysis of variance (ANOVA) and the Tukey test were used to determine which mean values were statistically different at a significant level of p<0.05. No significant differences were observed in lipids, carbohydrates, fibre, ash and moisture content during storage time at 4 ºC. On the contrary, protein content decreased and chloride content increased 2-fold after 8 days at 4 °C. Texture results showed that fillets hardness and gumminess decreased after 8 days of storage. However, cohesiveness and adhesiveness parameters showed no significant differences over storage time. Concerning colour parameters luminosity, a* and b* parameters showed significant differences over time. It was concluded that Sarrajão fillets presented satisfactory microbiological quality regarding the parameters analysed (moulds and yeasts, Salmonella spp., Escherichia coli, Enterobacteriaceae, Coagulase staphylococci (+) and Listeria monocytogenes) with the exception of microorganisms at 30 ºC and Pseudomonas which, despite being increased, were still satisfactory. It was possible to conclude that Sarrajão fillets can be stored during 8 days under refrigeration at 4 ºC keeping their physicochemical, microbiological, and sensory characteristics while assuring a highquality product to consumers and enabling higher efficiency to the fish industry.The authors thank the Blue Project, Bioeconomy, People, Sustainability, Health (PT-INNOVATION-0105). Iceland Liechtenstein Norway EEA grants. Blue Growth Programme. Call2 – Business, Development, Innovation and SMEs.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Full-scale ab initio 3D PIC simulations of an all-optical radiation reaction configuration at 1021W/cm210^{21}\mathrm{W/cm^2}

Using full-scale 3D particle-in-cell simulations we show that the radiation reaction dominated regime can be reached in an all optical configuration through the collision of a $\sim$1 GeV laser wakefield accelerated (LWFA) electron bunch with a counter propagating laser pulse. In this configuration radiation reaction significantly reduces the energy of the particle bunch, thus providing clear experimental signatures for the process with currently available lasers. We also show that the transition between classical and quantum radiation reaction could be investigated in the same configuration with laser intensities of $10^{24}\mathrm{W/cm^2}$

Tradição em continuidade: multiplicidade e ecoeficiência das quintas da terra fria transmontana

Com a consciência de que arquitectura enfrenta hoje novos desafios, particularmente na necessidade de encontrar respostas integradoras e integradas no meio socio-cultural e ambiental, esta investigação visa estimular o conhecimento de exemplares da arquitectura vernácula portuguesa até agora não documentados. Este património permanece uma importante fonte de informação, pelo seu apuramento experimental de décadas e, ao centrar o estudo nas fontes primárias, procurou-se uma interpretação mais próxima do seu significado, compreendendo os propósitos que levaram a estes modos de construir. Reconhecendo o efeito do desenho arquitectónico nos modos de vida e no ambiente, a investigação realizada e que aqui se apresenta propõe uma (re)leitura crítica da arquitetura vernácula transmontana, procurando estratégias que relacionem a arquitetura, o homem e o território, no sentido de uma maior sustentabilidade social, ambiental e económica que, simultaneamente, respeite a identidade local

Particle Merging Algorithm for PIC Codes

Particle-in-cell merging algorithms aim to resample dynamically the six-dimensional phase space occupied by particles without distorting substantially the physical description of the system. Whereas various approaches have been proposed in previous works, none of them seemed to be able to conserve fully charge, momentum, energy and their associated distributions. We describe here an alternative algorithm based on the coalescence of N massive or massless particles, considered to be close enough in phase space, into two new macro-particles. The local conservation of charge, momentum and energy are ensured by the resolution of a system of scalar equations. Various simulation comparisons have been carried out with and without the merging algorithm, from classical plasma physics problems to extreme scenarios where quantum electrodynamics is taken into account, showing in addition to the conservation of local quantities, the good reproducibility of the particle distributions. In case where the number of particles ought to increase exponentially in the simulation box, the dynamical merging permits a considerable speedup, and significant memory savings that otherwise would make the simulations impossible to perform