Engineered genetic tools for directed gene regulation

Genetic manipulation or genetic engineering is the ability to modify the behaviour of a gene or group of genes. In biological research, since nucleic acids were shown to be responsible for control of cellular functions and transfer of biological information, the urge to understand how genetic material works led to the development of tools in order to manipulate gene expression. Genetic manipulation is a powerful tool for biological research and the clinics. The improvement and development of gene manipulation techniques as well as gene delivery tools is crucial for the success and advancements of the field. In this thesis, we aimed to produce gene delivery tools that are more specific and efficient on delivering a gene of interest. We also aimed to utilise our delivery tools to test effective gene manipulation techniques to assist us on answering interesting scientific questions: Is the CRLF3 receptor linked to Epo mediated neuroprotection in mammals? Does a snoRNA derived miRNA behave as a classical miRNA

Influence of Lorentz-violating terms on a two-level system

The influence of Lorentz- and CPT-violating terms of the extended Standard Model on a semi-classical two-level system is analyzed. It is shown that the Lorentz-violating background (when coupled with the fermion sector in a vector way) is able to induce modifications on the Rabi oscillation pattern, promoting sensitive modulations on the usual oscillations. As for the term involving the coefficient coupled in an axial vector way, it brings about oscillations both on energy states and on the spin states (implied by the background). It is also seen that such backgrounds are able to yield state oscillations even in the absence of the electromagnetic field. The foreseen effects are used to establish upper bounds on the Lorentz-violating coefficients.Comment: 13 pages, 6 figures, revtex style

PEIRCE, FREGE, RUSSELL E O SURGIMENTO DA PREDICAÇÃO LÓGICA CONTEMPORÂNEA

Apresentamos neste artigo explicitações histórico-conceituais sobre o surgimento da predicação lógica contemporânea. Quando se trata de predicação, remete-se de imediato à obra de Aristóteles, mas, com as transformações trazidas pela Lógica Contemporânea, o estudo da predicação deixa o plano do estudo lógico-gramatical para o estudo do plano da análise lógicomatemática. Veremos, nesse sentido, a importância dos trabalhos de Peirce, Frege e Russell para o surgimento da predicação lógica contemporânea. Embora Peirce tenha sido o precursor da introdução do conceito de função proposicional na História da Lógica, ganha destaque, contemporaneamente, o modelo de interpretação da predicação inicialmente proposto por Frege

Perspective of the clinical control of the disease

Background: Asthma control is harder to assess in elderly asthmatics due to the presence of co-morbidities that can mimic asthma symptomatology and due to the lack of perception of asthma symptoms on the part of the patients. Moreover, impairment of cognitive functions and decrease of lung function due to aging also contribute to the flawed control assessment in this age group. This study aims to assess asthma control as well as its impact on the quality of life in elderly and non-elderly asthmatics, and to find out predictors of poor asthma control in these two age groups of asthmatics. Methods: Cross-sectional assessment of a sample of 92 elderly and 100 non-elderly patients with the clinical diagnosis of Bronchial Asthma being followed up at Centro Hospitalar Cova da Beira, Covilhã, Portugal. All volunteers signed a written informed consent form. Clinical and sociodemographic data were collected first and then standardized and validated questionnaires were used to evaluate depression, cognitive state, asthma control, quality of life and knowledge about the disease. Assessment of inhaler technique by the patients was also carried out. Results were analysed using the Software Package for Social Sciences®, version 23.0. Results: The majority of the asthmatics were well controlled according to ACT and partially controlled according to GINA. When control was studied using CARAT in elderly asthmatics with allergic rhinitis, most of them were not controlled. Non-elderly patients with well controlled and partially controlled asthma had better quality of life than well controlled and partially controlled elderly patients. Regarding predictors of poor control on EA, higher Graffar class and exposure to tobacco smoke were predictors of poor control on CARAT lower airways component and global components, respectively. For the NEA, higher Graffar class and higher number of exacerbations in the last year were predictors of poor control on the CARAT and ACT, respectively. Conclusions: Although most of the patients were at least partially controlled, those with concurrent rhinitis have worse asthma control. When compared to non-elderly asthmatics, elderly patients have similar levels of control, although their quality of life tends to be worse than in younger patients. In terms of factors that predict worse asthma control, low socioeconomic status may be a predictor of poor asthma and allergic rhinitis control in the two age groups and exposure to tobacco smoke may also be a predictor of worse control in elderly asthmatics with rhinitis.Introdução: Avaliar o controlo da Asma nos idosos é difícil, devido à presença de comorbilidades que imitam a sintomatologia da asma, bem como à falta de percepção dos sintomas. Além do mais, os défices cognitivos e a diminuição da função pulmonar devido ao envelhecimento também contribuem para uma avaliação defeituosa do controlo neste grupo etário. Este estudo tem como objectivos avaliar o controlo da asma em idosos e não idosos asmáticos, o seu impacto na qualidade de vida e encontrar preditores de mau controlo, comparando sempre os dois grupos etários em questão. Métodos: Avaliação transversal de uma população alvo de 92 idosos e 100 não-idosos com o diagnóstico clínico de Asma Brônquica seguidos no Centro Hospitalar Cova da Beira, em Portugal. Todos os voluntários assinaram um consentimento informado. Primeiro obtiveram-se os dados clínicos e sociodemográficos e depois usaram-se questionários estandardizados e validados para avaliar depressão, estado cognitivo, controlo da asma, qualidade de vida e auto-conhecimento da doença. Também foi avaliada a técnica inalatória. Os resultados foram analisados usando o Software Package for Social Sciences®, versão 23.0. Resultados: A grande maioria dos asmáticos encontrava-se bem controlada segundo o ACT e parcialmente controlada segundo o GINA. No subgrupo dos asmáticos com rinite, segundo o CARAT a maioria estava não controlada. Os idosos asmáticos bem e parcialmente controlados apresentavam pior qualidade de vida do que não idosos asmáticos bem e parcialmente controlados, respectivamente. Uma alta classe de Graffar e a exposição ao tabaco estavam associados a pior controlo no CARAT, na parte das vias inferiores e na parte global respectivamente. Nos asmáticos não idosos, uma alta classe de Graffar e um aumento do número de exacerbações da asma no último ano estavam associadas a pior controlo no CARAT e no ACT, respectivamente. Conclusões: Independentemente da idade, em doentes asmáticos com a doença, no mínimo, parcialmente controlada, a co-morbilidade com rinite está associada apior controlo da asma. Quando comparados com os asmáticos não idosos, os asmáticos idosos têm semelhantes níveis de controlo, embora a qualidade de vida tenda a ser pior nos idosos. Em termos de preditores de pior controlo da asma, um nível socioeconómico baixo está associado a pior controlo em asmáticos com rinite de ambos os grupos etários, e a exposição ao fumo do tabaco está associada a pior controlo nos idosos asmáticos com rinite

Two-dimensional placement compaction using an evolutionary approach: a study

The placement problem of two-dimensional objects over planar surfaces optimizing given utility functions is a combinatorial optimization problem. Our main drive is that of surveying genetic algorithms and hybrid metaheuristics in terms of final positioning area compaction of the solution. Furthermore, a new hybrid evolutionary approach, combining a genetic algorithm merged with a non-linear compaction method is introduced and compared with referenced literature heuristics using both randomly generated instances and benchmark problems. A wide variety of experiments is made, and the respective results and discussions are presented. Finally, conclusions are drawn, and future research is defined

The role of different crucible materials on silicom ingots contamination

Tese de mestrado integrado, Engenharia da Energia e do Ambiente, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2017Esta dissertação apresenta uma revisão sobre a influência do material constituinte do cadinho, entre outros componentes, na quantidade de impurezas presente em lingotes de silício multicristalino, obtidos por solidificação direcional. Seguidamente, são apresentadas medidas propostas para a sua mitigação. Na obtenção de lingotes com baixas concentrações de impurezas, parâmetros como o nível de pureza do cadinho e do filme de nitreto de silício são apontados. O filme é tipicamente aplicado nesta prática de para evitar a adesão do lingote ao cadinho. Juntamente, as condições de escoamento do silício em fase líquida e da atmosfera circundante são assinaladas como relevantes. Também neste trabalho, é desenvolvido um procedimento experimental através de tratamentos térmicos de pares de difusão, realizado na NTNU. O seu objetivo é a caraterização das difusividades de ferro e titânio num cadinho comercial de nitreto de silício. Este é uma alternativa reutilizável que tem vindo a ser proposta aos mais estabelecidos cadinhos de quartzo, que sofrem transições de fase na gama de temperaturas do processo, levando a uma súbita redução de volume que põe em causa a sua integridade. Para além do nitreto de silício permitir o crescimento de vários lingotes, é ainda, tipicamente, melhor condutor de calor. Tais aspetos levam a considerar uma redução dos custos de produção dos lingotes, do ponto de vista do investimento em cadinhos, bem como do gasto energético durante o processo. É, porém, necessário assegurar que as células fotovoltaicas sintetizadas a partir destes lingotes não são afetadas no ponto de vista da sua eficiência de conversão. Face a células de silício monocristalino, tem vindo a ser demonstrado que as perdas em silício multicristalino se devem à presença de defeitos na rede cristalina, que promovem a recombinação dos portadores de carga, principalmente sob a forma de deslocações e impurezas eletricamente ativas, onde se destacam o ferro e outros metais de transição. Por forma a reduzir a sua presença, diversas práticas são aplicadas durante a sintetização de matériaprima e componentes auxiliares de elevada pureza, no decorrer da recristalização e nas seguintes etapas. No contexto do trabalho experimental, o mecanismo de difusão de impurezas do cadinho para o silício ocorre durante a solidificação direcional. O estudo das difusividades no cadinho, por intermédio de pares de difusão, evita a deposição do filme antiaderente, assim como os gastos relativos à obtenção de lingotes. Estes são constituídos por uma amostra do cadinho, em contato com outra de silício monocristalino. Os materiais foram facultados pela STEULER SOLAR e o SINTEF, respetivamente. Para se manterem unidos durante o tratamento térmico, os pares são envolvidos com fio de kanthal, numa fase preliminar, permitindo o estudo do titânio, enquanto que para o ferro este fio é substituído por um peso de silício, obtido da porção do lingote de Czochralski, de onde se cortam as referidas amostras. As espessuras adequadas para as amostras de silício foram estimadas de acordo com a 2ª lei de Fick para temperaturas até 1350 ºC, com base na difusividade e solubilidade dos elementos referidos, descrita em silício por vários autores. Todavia, tal não se verifica para nitreto de silício, para o qual as publicações geralmente abordam filmes, resultantes da deposição química de vapor em substratos de silício, onde atuam como barreiras de difusão. Consequentemente, a sua estrutura cristalográfica difere consideravelmente da cerâmica em análise, levando a por em causa a sua aplicabilidade neste caso de estudo. Além disso, estes coeficientes ainda não foram publicados tanto para ferro, como para titânio. Após o tratamento térmico, os perfis de concentração das impurezas são analisados em corrente contínua através de espetrometria de massa por descarga luminescente (GD-MS), ao longo da espessura das amostras de silício. O mesmo não é feito para o cadinho que, por tratar-se de um isolante elétrico, requer outro método não disponível no decorrer dos trabalhos. Deste modo, com um ajuste à 2ª lei de Fick é possível estimar quantidade de impureza transportada para a amostra de silício, a partir da qual se obtém indiretamente o coeficiente de difusão na cerâmica. Eventualmente, pode também ser verificado o limite de solubilidade e a difusividade à temperatura do tratamento. Outro aspeto preponderante para determinar a difusividade no cadinho, é sua composição elementar, principalmente no que toca a ferro e titânio. A análise por espetrometria de massa por plasma acoplado indutivamente (ICP-MS) adequa-se ao limite de deteção exigido, pelo menos na ordem das ppbm. Todavia, a dissolução do nitreto de silício em soluções de ácido nítrico e fluorídrico resulta numa quantidade de sólidos superior à imposta pela técnica. Por esse motivo foi considerada a ficha técnica do fabricante. Os requisitos para estudos semelhantes com pares de difusão são sublinhados, seguidos de uma melhor descrição do mecanismo de difusão de titânio no cadinho. Os resultados sugerem que o procedimento experimental ainda carece de ajustes por forma a estudar ferro com sucesso, uma vez que há indícios de contaminação por fontes indesejáveis. A observação das amostras aponta para a presença duma fonte desconhecida, desde o instante anterior ao tratamento térmico. Esta possibilidade surge já que a difusão para as amostras ocorre a uma taxa muito mais rápida com temperaturas elevadas, do que durante o período de arrefecimento. Questionando se os refratários no interior do forno fossem a fonte, a contaminação deveria ser mais percetível nos tratamentos com períodos mais longos, devido à exposição prolongada. No entanto, este não é sempre o caso. Como causas mais prováveis assinalam-se a hipotética presença de partículas com ferro nas superfícies do laboratório, onde se realizam outros tratamentos térmicos. O contato com os pares de difusão ocorreu antes do aquecimento, devido às medidas de segurança impostas pelas elevadas temperaturas, justificando o uso de luvas de proteção e pinça. Um método de diferenças finitas foi criado para estimar a difusividade de titânio a partir dos perfis de concentração em função da espessura. Este simula o efeito das condições de tratamento no par de difusão, de acordo com a 2ª lei de Fick, até que a quantidade de titânio encontrada na amostra de silício corresponda à contaminação estimada a partir dos valores detetados pela técnica de pulverização catódica. No entanto, a importância duma análise de reprodutibilidade emerge da possibilidade de existir uma fonte de contaminação não considerada e da ocorrência de fraturas nas amostras do cadinho, coincidentes com o uso do fio de kanthal. Partindo das especificações do fabricante para a composição do cadinho (1 ppmm para titânio), três cenários são propostos para obter coeficientes de difusão de titânio. Um primeiro cenário, de estimativa por defeito, considera a concentração média de titânio no silício segundo as medições de GD-MS e assume regiões não detetadas como zeros. Deste calculam-se coeficientes de difusão entre 10-15 e 10-13 m2/s, na faixa de 1200 a 1350 °C. Isto significa que a difusão de titânio no cadinho é provavelmente superior a esses valores, caso o seu conteúdo no cadinho se situe entre 0,5 e 1,5 ppmm. Tal deve-se à quantidade de impurezas não contabilizada numa secção junto à interface, removida durante a prépulverização, que visa excluir contaminantes que possam ter vindo a depositar-se após o tratamento térmico. Um segundo cenário usa o primeiro valor detetado, o mais próximo da interface, para descrever pontos em falta junto à superfície, sendo conservador relativamente ao perfil decrescente sugerido pela 2ª lei de Fick. Finalmente, o terceiro recorre a um ajuste dos perfis de GD-MS com a solução particular desta lei para uma fonte inesgotável. De ambos resultam difusividades entre 10-14 e 10-12 m2/s, no mesmo intervalo de temperatura.This work reviews the role of crucibles made from different materials in the addition of impurities to multicrystalline silicon ingots produced by the directional solidification technique. Moreover, it comprises efforts made on the characterization of the solid-state diffusion mechanism of iron and titanium impurities in a slip-cast silicon nitride crucible, as a substitute for the currently used silica crucibles. This is done by heat-treating diffusion couples at NTNU, with samples from the crucible, without coating, behaving as an impurity source, and from Czochralski silicon, provided by SINTEF. Glow discharge mass spectrometry (GD-MS), also facilitated by NTNU, is employed to obtain concentration vs depth profiles of the impurities. By this means, the intent is to figure out indirectly how the impurities diffuse inside the crucible material. The requisites for future similar diffusion couple studies are underlined, followed by a better understanding of the titanium diffusion in this silicon nitride crucible. A finite difference method, simulating the effect of the treatment conditions in the diffusion couple, solves Fick’s 2nd law until the resulting amount of titanium found in the silicon sample matches the contamination estimated through the sputtering technique. Challenges regarding crucible cracking and eventually unaccounted contamination call for a reproducibility analysis, preferably comprising annealing periods longer than 1 hour at 1200 ºC or higher. Relying on deductions from the manufacturer’s specifications for the crucible’s composition, three scenarios are proposed to achieve diffusivity estimates for titanium in the crucible material. A first low end scenario, considering the average titanium concentration in silicon, based on the GD-MS measurements and assuming non-detected regions as zeros, suggests diffusion coefficients among, at least, 10-15 and 10-13 m2/s, in the range of 1200 to 1350 ºC. A second scenario uses the detected value nearest to the interface to describe the missing data near the surface, being conservative regarding the decreasing profile suggested by Fick’s 2nd law. Finally, the third resources to curve fitting of the GD-MS profiles with the particular solution of this law for an inexhaustible source. Both lead to diffusivities of 10-14 and 10-12 m2/s, for the same temperature interval

Improvements to transmission expansion planning and implementation :treating uncertainty in commercial operation dates and increasing aunction efficiency

Three proposals contributing to the electricity transmission expansion planning and implementation process are presented in this thesis. The first proposal refers to the use of combinatorial and simultaneous descending auctions to treat the exposure problem and increase the efficiency of multi-item transmission auctions. A simulation framework to quantify potential benefits of using these auctions protocols, for transmission companies and grid users, is proposed. The second proposal refers to an expansion planning methodology that explicitly accounts for uncertainties in facility implementation times while determining the capacity additions and their optimal implementation schedule. In the third proposal, principal-agent theoretic concepts are applied to develop a methodology for the optimal design of winner-selection and risksharing mechanisms, with the goal of managing uncertainties in implementation times of transmission facilities, when competitive processes are used to select the agents to which concessions to implement and operate these facilities are awarded. Classical optimization approaches, notably mixed-integer linear programming, are used in the mathematical formulations that underlie the simulation and analyses carried out for all three proposals; and qualitative conclusions aiming at aiding planners and regulators are drawn from the quantitative results of case studies.Esta tese apresenta três contribuições ao planejamento e implantação da expansão da transmissão. Primeiro, propõe-se usar leilões combinatórios e leilões descendentes simultâneos para tratar o problema da exposição em leilões multi-itens de concessões de transmissão, aumentando a eficiência destes leilões, e apresenta-se um arcabouço de simulação para quantificar os benefícios potencias do uso de tais protocolos. Segundo, propõe-se uma metodologia de planejamento da expansão que considera explicitamente incertezas em tempos de implantação de instalações da transmissão ao determinar as adições de capacidade e as datas de início de implantação de ativos. Terceiro, aplica-se conceitos da teoria do agente-principal para propor uma abordagem para otimizar o desenho de mecanismos de seleção do vencedor e de partilha de riscos, de modo a gerir incertezas em tempos de implantação de ativos, no contexto em que mecanismos competitivos são utilizados para selecionar os agentes a que contratos de transmissão implantação são concedidos. Para todas as três propostas, utiliza-se abordagens de otimização clássica, notadamente programação inteira linear mista, para a formulação matemática que subsidia simulações e análises; e retira-se dos resultados numéricos de estudos de casos conclusões qualitativas que subsidiem planejadores e reguladores