Micro/nano-structured superhydrophobic surfaces in the biomedical field: part I: basic concepts and biomimetic approaches

Part II is available at: http://hdl.handle.net/1822/44292Inspired by natural structures, great attention has been devoted to the study and development of surfaces with extreme wettable properties. The meticulous study of natural systems revealed that the micro/nano-topography of the surface is critical to obtaining unique wettability features, including superhydrophobicity. However, the surface chemistry also has an important role in such surface characteristics. As the interaction of biomaterials with the biological milieu occurs at the surface of the materials, it is expected that synthetic substrates with extreme and controllable wettability ranging from superhydrophilic to superhydrophobic regimes could bring about the possibility of new investigations of cellâ material interactions on nonconventional surfaces and the development of alternative devices with biomedical utility. This first part of the review will describe in detail how proteins and cells interact with micro/nano-structured surfaces exhibiting extreme wettabilities.AC Lima is grateful for financial support from Portuguese Foundation for Science and Technology (FCT) through the grant SFRH/BD/71395/2010 (under the scope of QRENPOPH – Tipologia 4.1 – Formação Avançada subsidized by European Social Found as well as by national funds of MEC). The authors also acknowledge the national funds from the FCT in the scope of project PTDC/CTM-BIO/1814/2012. The authors have no other relevant affiliations or financial involvement with any organization or entity with a financial interest in or financial conflict with the subject matter or materials discussed in the manuscript apart from those disclosed. No writing assistance was utilized in the production of this manuscript

Comparação dosimétrica de dois sistemas de planeamento de tratamento em radioterapia conformacional 3D

Dissertação de mestrado em Biofísica e BionanossistemasEm radioterapia, o principal objetivo passa pelo máximo nível de precisão na entrega da dose às células tumorais. Com o intuito de atingir este objetivo, é necessário reduzir as incertezas em todas as fases do processo, e para tal, é essencial conhecer e perceber a magnitude dos potenciais erros associados em cada fase. Historicamente, uma das maiores fraquezas nos sistemas de planeamento de tratamento (TPS, do inglês Treatment Planning System) tem sido a sua capacidade de prever, com precisão, doses na presença de heterogeneidades, sendo que a funcionalidade e a qualidade de qualquer TPS depende do tipo de algoritmo que utiliza no processo de planeamento. Os diversos TPS em prática comercial utilizam diferentes métodos de aproximação e a completa caraterização destas aproximações não está acessível ao utilizador. Neste contexto, o objetivo desta dissertação passou pela implementação e validação dosimétrica de um sistema de planeamento de tratamento, em Radioterapia Conformacional 3D (3DCRT ou 3DCRT, do inglês 3D conformal radiotherapy) e posteriormente a avaliação dos histogramas dose-volume (DVH, do inglês dose-volume histogram) de um planeamento dosimétrico exemplo (TC-exemplo), com algoritmos de cálculo independentes e do tipo “anisotropic analytical algorithm (AAA-ECLIPSE)” e “collapsed cone convolution algorithm (Superposition- CMS-XiO)”. Assim, para verificar o TPS-Eclipse foram produzidos cálculos em situações específicas e controladas e numa fase seguinte, esses valores foram comparados com os que o TPS-XiO calculou. O objetivo foi avaliar as diferenças entre os dois sistemas de planeamento. Desta forma, na fase em que se avaliou uma situação real, as diferenças encontradas foram imputadas ao algoritmo. Verificou-se uma concordância entre os dois TPS na ordem dos 3%, 3mm e a análise dos DVHs produzidos por cada um, permitiu concluir que apesar de os dois TPS tratarem de forma diferente os dados e isso se traduzir na construção das curvas do histograma, a utilização de um TPS em vez do outro não alteraria a decisão final do médico, visto que os resultados obtidos encontram-se dentro da mesma ordem de grandeza.In radiotherapy, the main goal is to reach the maximum level of accuracy in the dose delivered to the tumoral cells. In order to achieve this goal, it is necessary to reduce the uncertainties in all the phases of the process, and, for that it is essential to know and to understand the magnitude of the potential errors in each phase. Historically, one of the main weakness in the treatment planning systems (TPS), is their ability to forecast with accuracy doses in the presence of heterogeneities, the functionality and the quality of any TPS depending on the type of algorithm that it uses in the process of planning. The several TPS in commercial use apply different approximation methods, and the complete characterization of these approximations is not accessible to the user. In this context, the main aim of this work is the implementation and dosimetric validation of a TPS in 3D Conformal Radiotherapy and the evaluation of the dose-volume histograms of an example dosimetric planning, with independent dose algorithms: the “anisotropic analytical algorithm (AAA-ECLIPSE)” and the “collapsed cone convolution algorithm (Superposition-CMS-XiO)”. Thereby, to verify the TPS-Eclipse, calculations were performed in specific and controlled situations, and the values were compared with those calculated by the TPS-XiO. The main objective was to evaluate the difference between the two planning systems. In that way, in the phase in which the TPS is use in a real situation, the differences may be implemented in the algorithm. It was found that there is an agreement between the two TPS within 3%, 3mm, and the analysis of the DVHs produced by each TPS, allowed to conclude that despite the two TPS deal with data in a different way, leading to differences in the histograms, the use of one TPS instead the other do not changes the final decision of the physician, since the obtained results are of the same order

Primeira fase do estudo sobre os grandes vencedores portugueses de jogos de sorte

Mestrado em Decisão Económica e EmpresarialEste trabalho procura estudar as alterações na vida pessoal e profissional dos vencedores de lotarias portugueses, após o ganho do prémio. Numa primeira fase, apresenta-se uma revisão de literatura dos três principais tipos de estudos sobre os efeitos que um prémio de lotaria tem na vida das pessoas, nomeadamente: na relação com a vida laboral, em possíveis alterações nos padrões de consumo devidas à aplicação material do prémio, e em efeitos psicológicos e alterações nas relações interpessoais. Futuramente, com a colaboração do operador de lotarias português, a Santa Casa da Misericórdia de Lisboa, será feito um inquérito aos vencedores portugueses, de forma a percecionar a realidade portuguesa e a compará-la com a internacional, dos estudos analisados.This work aims to study the changes made on portuguese lottery winners' personal and professional life, after the winning. On a first phase, we present a literature review of the three main types of studies about the effects a lottery prize has on winners' lifes, namely: alterations in working life, possible changes on consumer patterns and the material aplication of the monetary prize, and possible psychological impacts of the prize on the winners, as well as alterations to their relationships with others. Futurely, with the portuguese lottery operator's cooperation, Santa Casa da Misericórdia de Lisboa, a survey will be made to portuguese winners, in order to understand the portuguese reality and compare it with the international studies analyzed

Development of natural-based hydrogel particles using a biomimetic methodology

Tese de doutoramento em BioengenhariaSuperhydrophobic (SH) surfaces have been greatly explored in the biomedical field. Such surfaces are inspired by the repellent properties of natural structures. The most well known example is the lotus leaf, which has the capacity to repeal the water droplets due to the presence of micro/nano topographical features and the low surface energy. One particular application of artificial SH surfaces is their employment as supports where liquid droplets of aqueous-based polymeric solutions are dispensed, acquiring an almost spherical shape. Through application of one or multiple hardening steps solid particles are obtained in a fast way. Using this methodology, a variety of functional natural-based hydrogel spherical systems encapsulating cells and/or drugs are proposed in this thesis. The strategy of the first proposed system is the incorporation of cyclodextrins (CDs) in the dextranmethacrylate (Dex-MA) microgels networks in order to improve their loading efficiency for hydrophobic drugs. The formation of inclusion complexes between CDs and dexamethasone, when the CDs were copolymerized, increased significantly the amount of drug in the Dex-MA particles, when compared with formulations without or with freely dispersed CDs. Chitosan (Chi), unless it has been modified, is soluble in acidic media, which turn it incompatible with encapsulation of cells or pH sensitive molecules. The second system proposed envisaged a mild Chi-based system with two sequential hardening steps, where dexamethasone or fibroblast-like cells were successfully entrapped. SH surfaces methodology was also used to co-encapsulate cells and proteins into hydrogel particles without compromise the cell viability and protein activity. Collagen combined with platelet lysates were used to obtain easy-to-handle spherical formulations being capable to act as in situ growth factors release system as well as reservoirs of human adipose derived stem cells, for applications in skin regeneration. Mesenchymal stem cells derived from bone marrow and fibronectin were also encapsulated inside alginate spheres and the system was studied for bone regeneration. The control of the release of bioactive agents may be achieved by adjusting the chemistry and physical parameters such as particles architecture. Multicompartmentalized systems have emerged and are envisioned to be the next area of development due to the possibility to confines various bioactive agents exhibiting a variety of release kinetics. Taking advantage of the simplicity of the SH surfaces methodology, core/shell and multilayered particles composed by Dex-MA and alginate were efficiently prepared, with cells or drugs encapsulated into individual compartments. The developed work shows that a wide variety of particles useful for biomedical application, ranging from homogeneous spherical matrices to compartmentalized systems, could be obtained under mild conditions and in a fast way, using SH surfaces.Superfícies superhidrofóbicas (SH) têm vindo a ser exploradas no campo biomédico. Estas superfícies são inspiradas nas propriedades repelentes de estruturas naturais. O exemplo mais conhecido é a folha de lótus, com a sua capacidade de repelir gotas de água devido à presença de micro/nano estruturas e baixa energia de superfície. Uma aplicação particular das superfícies SH artificiais é a sua utilização como suportes onde gotas de soluções poliméricas de base aquosa são dispensadas, adquirindo uma forma quase esférica. Através da aplicação de um ou múltiplos passos de solidificação, partículas sólidas são obtidas de uma forma rápida. Usando esta metodologia, uma variedade de hidrogéis funcionais de base natural, encapsulando células e/ou fármacos, são propostos nesta tese. A estratégia do primeiro sistema proposto é a incorporação de ciclodextrinas (CDs) em microgéis de dextrano-metacrilatado (Dex-MA), com o intuito de melhorar a sua capacidade de carga para fármacos hidrofóbicos. A formação de complexos de inclusão entre CDs e dexametasona, quando as CDS estavam co-polimerizadas, aumentou significativamente a quantidade de fármaco no interior das partículas, quando comparadas com formulações sem, ou com CDs livres. O quitosano, a não ser que esteja modificado, é solúvel em meios ácidos, o que o torna incompatível com o encapsulamento de células ou moléculas sensíveis ao pH. O segundo sistema proposto teve como objectivo a produção de sistemas não agressivos, através de dois passos sequenciais de gelificação do quitosano, onde dexametasona e/ou fibroblastos foram encapsuladas com sucesso. A metodologia das superfícies SH foi também usada para o co-encapsulamento de células e proteínas em hidrogéis sem comprometer a viabilidade das células nem a atividade das proteínas. Colagénio combinado com lisados de plaquetas foram usados para obter formulações fáceis de manusear, sendo estas capazes de atuar como sistema de libertação de factores de crescimento in situ e também como reservatório de células estaminais derivadas do tecido adiposo, para a regeneração de pele. Em outro sistema apresentado, células estaminais mesenquimais e fibronectina foram encapsulados em esferas de alginato e o sistema foi estudado para regeneração óssea. O controlo da libertação de agentes bioativos pode ser conseguido através do ajuste da química e de parâmetros físicos tal como a arquitetura das partículas. O potencial dos sistemas multicompartimentalizados tem emergido devido à possibilidade de encapsulamento de vários agentes bioativos exibindo diferentes cinéticas de libertação. Aproveitando a simplicidade da metodologia das superfícies SH, partículas com uma ou mais camadas, compostas por Dex-MA e alginato foram eficientemente preparadas, encapsulando células e fármacos em compartimentos individuais. Os trabalhos desenvolvidos mostram que uma grande variedade de partículas úteis para aplicações biomédicas, desde matrizes esféricas homogéneas até sistemas compartimentalizados, podem ser obtidos em condições não agressivas e de uma forma rápida, usando superfícies SH.Fundação para a Ciência e Tecnologoa (FCT) SFRH/BD/71395/2010 e PTDC/CTM-BIO/1814/2012

Perfil microbiológico e resistência bacteriana das hemoculturas da Unidade de Cuidados Intensivos da unidade local de saúde do Alto-Minho

O sangue é um líquido estéril que na presença de microrganismos pode iniciar um processo de bacteriemia. A deteção do agente patogénico realiza-se habitualmente através de um procedimento qualitativo que recorre à realização de culturas de sangue, designadas de hemoculturas. A hemocultura é uma prova analítica, na qual o sangue colhido no paciente é introduzido e incubado em frascos contendo meio de cultura, que nos permite verificar a presença de microrganismos. A Unidade Hospitalar de Cuidados Intensivos é um setor de elevada complexidade pela natureza de doentes que recebe, ao qual está associado uma elevada taxa de mortalidade. Esta área hospitalar é constituída por pacientes com um estado de saúde muito debilitado e no qual, o risco de infecções nosocomiais é elevado. Foi realizado um estudo retrospetivo sobre o perfil microbiológico e de resistência bacteriana em hemoculturas da Unidade de Cuidados Intensivos da Unidade Hospitalar do Alto Minho, no período de 2005 a 2009, no laboratório de Microbiologia. Foram analisadas 125 amostras de pacientes com hemoculturas positivas, das quais 89 sujeitos eram do sexo masculino com idade média de 59.9 anos; e 36 sujeitos do sexo feminino com idade media de 68,6 anos. Relativamente ao grupo microbiológico, verificou-se uma maior prevalência de Staphylococcus coagulase negativa, tendo-se registado 31 casos de Staphylococcus epidermidis, 11 casos de Staphylococcus haemolyticus e 15 casos de Staphylococcus hominis; no grupo dos Streptococcus spp registaram-se 6 casos de Enterococcus faecalis e de 9 casos de Streptococcus pneumoniae; no grupo dos bacilos Gram-negativos oxidase negativa observaram-se 5 casos de Escherichia coli e 2 casos de Serratia marcescens. A menor prevalência foi observada para os bacilos Gram-negativos oxidase positiva, registando-se 7 casos de Pseudomonas aeruginosa e 3 casos de Acinetobacter baumannii. Em relação ao perfil de resistência e sensibilidade, nos microrganismos Gram-positivos, os Staphylococcus coagulase negativa apresentaram-se todos sensíveis à vancomicina, 100% resistentes à penicilina e 80% resistentes à oxacilina; os Staphylococcus aureus apresentaram-se todos sensíveis à vancomicina, todos resistentes à penicilina e aproximadamente 60% resistentes à oxacilina; os Streptococcus spp foram todos sensíveis à vancomicina e os Enterococcus spp 20% resistentes a este mesmo antibiótico. Nos microrganismos Gram-negativos mostraram-se 25 a 30% resistentes à ciprofloxacina, gentamicina e imipenem e os bacilos Gram-negativos oxidase negativa apresentaram resistência ao cefotaxime superior a 65%. A ULSAM é constituída por uma Comissão de Controlo de Infeção que continuamente implementa programas de controlo, contudo face aos resultados apresentados e à realidade das infeções hospitalares, constitui um desafio diário aperfeiçoar e incrementar medidas que atendam cada vez mais a esta problemática.The blood is a sterile liquid that in the presence of microorganisms may initiates a process of bacteremia. The detection of the pathogen is generally performed by a qualitative procedure using blood culture. This procedure is an analytical test, in which the blood specimen is introduced and incubated into bottles with culture medium and allows to verify the presence of microorganisms. The Hospital Intensive Care Unit is a sector highly complex due to the nature of patients they receive which is associated with a high mortality rate. This area comprises hospital patients with severely compromised state of health and in which the risk of nosocomial infections is very high. So, the objective of this work was to establish a retrospective study of blood cultures on the Intensive Care Unit, of Alto Minho Hospitalar Unit, in the period of 2005 to 2009, based on the results of the microbiology laboratory. We analyzed 125 samples from patients with positive blood cultures, of which 89 subjects were male with an average age of 59.9 years and 36 female subjects with an average age of 68.6 years. Concerning the isolated microorganisms, there was a greater prevalence of coagulase negative Staphylococci, being recorded 31 cases of Staphylococcus epidermidis, 11 cases of Staphylococcus haemolyticus and 15 cases of Staphylococcus hominis; in the group of Streptococcus spp there was 6 cases Enterococcus faecalis and 9 cases of Streptococcus pneumoniae; the group of oxidase negative Gram-negative bacilli 5 cases of Escherichia coli and 2 cases of Serratia marcescens were observed. The lowest prevalence was obtained for oxidase positive Gram-negative bacilli, 7 cases of Pseudomonas aeruginosa and 3 cases of Acinetobacter baumannii. Regarding the profile of antibiotic sensitivity, all Gram-positive microorganisms were sensitive to vancomycin and oxacillin-resistant, while Gram-negative showed up 25 to 30% resistance to ciprofloxacin, gentamicin and imipenem and above 65% of Gram-negative bacilli oxidase negative were resistant to cefotaxime. ULSAM consists of an Infection Control Committee that continuously implements surveillance programmes to reduce the nosocomial infections, however given the results and facing the reality of hospital infections, is a daily challenge to improve and enhance measures to solve this increasingly problematic is a daily challenge

A figura do agente provocador e consequências da sua actuação em matéria de prova

O Direito Penal e o Direito Processual Penal são cada vez mais confrontados com os desafios que advêm de uma sociedade global. À estrutura hierarquizada e à opacidade do modus operandi que caracterizam as organizações criminosas soma-se a influência que é exercida e consolidada nos mais diversos domínios da sociedade. Por estas razões, o recurso a métodos ocultos de investigação criminal afigura-se como necessário, estando a sua utilização sujeita a apertadas exigências constitucionais invariavelmente reflectidas nos regimes legislativos que os consagram e que obrigam a uma harmonização constante entre a necessidade de administrar a justiça e as garantias de defesa dos arguidos. É neste contexto que se move o agente encoberto cuja consagração foi antecedida da utilização de agentes provocadores, nos dias de hoje reconduzidos a métodos proibidos. Uma vez estabelecida a provocação, distinguindo-a do ardil tolerável e próprio do método em causa, há que apurar as consequências jurídico-probatórias. Com efeito, as provas imediata e mediatamente obtidas estarão sujeitas a um regime próprio, com fundamento constitucional, que tem por efeito torná-las inutilizáveis, através de uma proibição de valoração. Esta proibição terá ainda efeito sobre as provas obtidas mediatamente. Este efeito, designado por efeito-à-distancia, é inabalável a qualquer uma das excepções e soluções compromissórias que têm sido reconhecidas e importadas para o ordenamento jurídico português. Resposta diferente é dada para as situações em que a prova mediata resulta de um acto de vontade esclarecido e livre do arguido ou da existência de um processo autónomo e efectivo.Criminal Law and Criminal Procedural Law are increasingly faced with the challenges posed by a global society. The hierarchical structure and opacity of the modus operandi defining criminal organisations are complemented by the influence that is exercised and consolidated in the most diverse areas of society. For these reasons, the use of concealed methods of criminal investigation appears to be necessary and their use is subject to stringent constitutional requirements which are consistently reflected in the legislative schemes enshrining them and requiring constant harmonisation between the need to administer justice and the defence guarantees of the defendants. In this context, the undercover agent acts, established following the use of provocative agents, who have now resumed banned methods. Once the provocation has been established and distinguished from the tolerable deception inherent in the method in question, the legal probative consequences must be ascertained. In fact, the evidence immediately and indirectly obtained will be subject to a specific scheme, on constitutional grounds, which has the effect of rendering them unusable by means of a prohibition on valuation. That prohibition will have an effect on the indirectly obtained evidence. This effect, known as effect at a distance, remains entirely unaffected by any of the compromising exceptions and solutions that have been recognised and imported into the Portuguese legal system. A different answer is given for situations where the indirect evidence results from an informed and free act of will of the defendant or from the existence of an autonomous and effective procedure

Analysis of the cell-free layer in a circular microchannels: trajectories of labeled red bllod cells

In this experimental work, we measure the trajectories of the cell-free layer (CFL) by tracking labeled red blood cells (RBCs) flowing around the boundary of the RBCs core. The circular glass microchannels studied are 100 um in diameter. The images are captured using confocal system and are post-processed using Image J and MATLAB. The results suggest that the trajectories follows a polynomial function