Development of graphene oxide based nanomaterials for cancer therapy

Breast cancer is one of the leading causes of death in the world, affecting mostly women. The most common treatments for this disease include radio- and chemo-therapies. However, these therapeutic approaches have a sub-optimal efficacy and can induce adverse side effects to patients. In this way, there is an urgent demand for the development of novel breast cancer treatments. To improve the breast cancer treatment, researchers are developing new therapeutic approaches. In particular, photothermal therapy (PTT) mediated by nanomaterials has captured the attention of researchers and clinicians. This type of therapy takes advantage from the physicochemical and optical properties of some light-responsive nanostructures. These can accumulate preferentially in the tumor zone, and induce, after external irradiation with near infrared (NIR) light, a temperature increase that can damage cancer cells. In this thesis, reduced graphene oxide (rGO) was produced by using an environmentally-friendly method. Then rGO was functionalized with a novel hyaluronic acid (HA)-based amphiphilic polymer to be applied in targeted breast cancer PTT. HA was selected due to its hydrophilic character and targeting capacity to the CD44 receptors, which are overexpressed on breast cancer cells’ membrane. The obtained results revealed that the treatment of graphene oxide with L-ascorbic acid (3 mM) for 60 minutes at 80 °C is ideal considering the NIR absorption and the size distribution of the obtained materials. Then, rGO was functionalized with the HA-based amphiphilic polymer through non-covalent interactions. The functionalization of rGO improved its stability, cytocompatibility, and internalization by CD44 overexpressed by breast cancer cells, which indicates the targeting capacity of this nanoformulation. Furthermore, the on-demand PTT mediated by HA functionalized rGO induced cancer cells’ death, thereby confirming the potential of this nanoformulation for targeted breast cancer therapy.O cancro da mama é uma das principais causas de morte em todo o mundo, afetando principalmente as mulheres. Os tratamentos mais comuns para esta doença incluem a radioterapia e a quimioterapia. No entanto, estas abordagens terapêuticas apresentam uma baixa eficácia e podem, também, induzir efeitos secundários adversos nos pacientes. Desta forma, existe uma enorme necessidade em desenvolver novos tratamentos mais eficazes para o cancro da mama. Neste contexto, diferentes investigadores estão a desenvolver novas abordagens terapêuticas. Em particular, a terapia fototérmica mediada por nanomateriais tem recebido um interesse crescente por parte dos investigadores e profissionais de saúde. Esta abordagem tira partido das propriedades físico-químicas e óticas de alguns tipos de nanomateriais. Estas nanoestruturas responsivas à luz conseguem acumular-se preferencialmente na zona tumoral e posteriormente induzir, após irradiação com luz com um comprimento de onda na região do infravermelho próximo (NIR), um aumento de temperatura que pode danificar as células cancerígenas. Nesta dissertação, materiais à base de óxido de grafeno reduzido (rGO) foram produzidos através de um método de redução ecológico e funcionalizados com um novo polímero anfifílico à base de ácido hialurónico (HA) para aplicação na terapia fototérmica do cancro da mama. O HA foi escolhido devido ao seu carácter hidrofílico e por possuir capacidade de direcionamento para os recetores CD44, que são sobreexpressos na membrana citoplasmática das células do cancro da mama. Os resultados obtidos revelaram que o tratamento do óxido de grafeno com ácido L-ascórbico (3 mM), durante 60 minutos, a 80 ºC, constituem as condições ideais de redução tendo em conta a absorção no NIR apresentada pelo rGO e a distribuição de tamanhos dos materiais obtidos. Posteriormente, a funcionalização do rGO com o polímero anfifílico à base de HA foi efetuada através de interações não-covalentes. A funcionalização melhorou a estabilidade, citocompatibilidade e internalização dos nanomateriais pelas células do cancro da mama que sobreexpressam o recetor CD44, o que confirma a capacidade de direcionamento desta nanoformulação. Adicionalmente, a terapia fototérmica mediada pelo rGO funcionalizado induziu a morte das células cancerígenas, confirmando assim o potencial desta nanoformulação para aplicação na terapia direcionada do cancro da mama

Investigation of supramolecular assemblies based on de novo coiled coil peptidic scaffolds

The ability of peptides to self-assemble into defined supramolecular structures has been of interest to scientists for decades. The expansion of our understanding of the relationships between amino acid sequence and assembly has been accompanied by a growing number of supramolecular structures. There are still, however, some challenges that must be overcome for these materials to be suitable for real-world applications. In particular, the development of simple scaffolds that can self-assemble into stable and ordered structures in a controllable and predictable manner must continue to be pursued. In this context, the results presented in this thesis reports on the development of new, simple and robust coiled-coil peptidic scaffolds that can assemble into different micro- and nanoscale structures. The highlight of this work is the development of a simple 29-mer coiled-coil Cy5 dye conjugate that undergoes stimuli-triggered aggregation resulting in the formation of microscale membranes and rods under acidic and neutral pH conditions, respectively. Spectroscopic and electron microscopy analyses revealed that the presence of Cy5 at the N-terminus was crucial for the formation of high aspect ratio assemblies, whereas peptide sequence governed responsiveness towards pH and structural morphology. Subsequently, a series of newly designed sequences were synthesized and tested to further understand the underlying driving forces for assembly, and to manipulate peptide stability and self-assembly. The first redesigned series aimed to study the impact of substitution of Cy5 with analogous but simpler aromatic systems. It was found that only a compromise between hydrophobicity, charge, and size of the aromatic moieties leads to high order assemblies. In the second redesigned series, the substitution of residues within the hydrophobic core with a fluorinated amino acid or a natural analogue were performed in an attempt to improve peptide stability. The findings showed that the nature and the packing of the side-chains in the helical core were critical for peptide stability and for pH-sensitive aggregation. The final redesign aimed to study the influence of residues placed in solvent exposed positions of the coiled-coil motif on peptide conformation and stability. The results demonstrated that the nature of substitution does not affect the secondary conformation. However, peptides possessing an overall positive net charge exhibit higher thermal stability. The peptides presented here enable the development of pH-sensitive supramolecular structures, which have potential applications in biomedicine or material sciences

A interação pelo sopro. Caso Ar.Cade: avaliação da usabilidade de controlo de patologias respiratórias

A plataforma móvel Ar.Cade é uma aplicação inovadora que pretende proporcionar o controlo de Asma em crianças fora do ambiente hospitalar. O objetivo da sua utilização diária consiste em evitar as situações de patologia aguda reduzindo a presença das crianças em centros de urgência. Enquanto uma "espirometria caseira", esta aplicação pretende informar pais, ensinar crianças e monitorizar a evolução respiratória destas, através de jogos de interação pelo sopro. Avaliar e garantir a usabilidade deste paradigma de interação é importante pois ainda não existe uma amostra diversa deste tipo de aplicações móveis. A falta de conhecimentos nesta área leva que ainda seja necessário realizar trabalho de observação para estabelecer regras para a criação destes conteúdos. Através de três momentos de observação e de testes de usabilidade, avaliaram-se dois protótipos do Ar.Cade e fizeram-se alterações de forma a maximizar a eficácia e a eficiência desta aplicação, com o objetivo de criar uma plataforma inovadora que ajude crianças e pais a perceber como lidar com uma patologia que não é incapacitante, nem deve determinar limitações na vida de quem a possui.The mobile platform Ar.Cade is an innovative mobile app that intends to control Asthma in children outside the hospital environment. The main goal of it's daily use is to avoid acute respiratory situations in order to reduce the time children spend in emergency centres. As a "home-made spirometry", this app's purpose is to inform parents, teach children and monitor their respiratory development through blow activated games. It is important to asses and ensure usability of this interaction paradigm since there is still no diverse sample of this type of apps. The lack of knowledge in this area leads to the need of conducting field work and observation in order to establish rules in creating this type of content. By means of three observational moments and usability testing sessions, we have evaluated two Ar.Cade prototypes and have worked on updates in order to maximize the efficiency and effectiveness of this app with the resolution of creating an innovative platform that helps both children and their parents in understanding how to deal with a pathology that is not disabling neither should determine limitations in the life of those who have it

Caracterização de resíduos de equipamentos eléctricos e electrónicos (REE) por categorias legais: caso de estudo Amb3E

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, perfil Gestão de Sistemas AmbientaisA gestão de Resíduos de Equipamentos Eléctricos e Electrónicos (REEE) na União Europeia rege-se por dois diplomas, a Directiva dos RoHS e Directiva REEE, a primeira restringe a utilização de determinadas substâncias perigosas em equipamentos eléctricos e electrónicos, a segunda define as regras a que fica sujeita a gestão de REEE. A transposição para a ordem jurídica interna de ambas as Directivas, concretizou-se com a publicação do Decreto-Lei n.º 230/2004, de 10 de Dezembro. Segundo este Diploma as entidades gestoras, que assumem as responsabilidades dos produtores de Equipamentos Eléctricos e Electrónicos (EEE), são obrigadas a enviar à Agência Portuguesa do Ambiente os resultados de gestão, nomeadamente as quantidades geridas pelas dez categorias pelas quais o Diploma classifica os EEE. Contudo o que se verifica na prática, é que os REEE são recolhidos e tratados, segundo cinco categorias, com base na composição do material. Este facto remete para a necessidade da definição de uma metodologia de caracterização dos cinco fluxos, segundo as dez categorias legais. Devido à importância do conhecimento dos fluxos que gere em termos das dez categorias legais, a Amb3E estabeleceu uma Adenda ao Protocolo de Cooperação com a FCT/UNL, para o desenvolvimento de um projecto designado por “Caracterização de REEE por Categorias Legais”, e no qual se enquadra esta dissertação. O objectivo principal da presente dissertação consistiu na definição de linhas de orientação para que seja estabelecida uma metodologia de caracterização do Fluxo C da Amb3E, segundo as dez categorias legais. Para atingir o referido objectivo foi necessário realizar um estudo piloto para caracterização deste fluxo. Foram realizadas nove campanhas de caracterização, tendo sido tríado 39.030 kg de REEE, no entanto para efeitos de caracterização do Fluxo C, foram apenas considerados 34.477 kg. Apesar do número limitado de amostras caracterizadas o estudo permitiu evidenciar uma possível tendência em termos das proporções entre as diversas categorias. Foi notório que, das dez categorias legais existentes, as categorias com maior peso foram a Categoria 1, de pequenos electrodomésticos, a Categoria 2, a Categoria 3 e a Categoria 4, não tendo sido possível, no entanto, estabelecer adequadamente as proporções relativas entre elas. Tendo por base os resultados obtidos e a experiência adquirida nas campanhas realizadas foram propostas linhas de orientação para a definição de uma metodologia de caracterização do Fluxo C. No entanto, atendendo à heterogeneidade dos REEE que integram o Fluxo C, o número de campanhas realizado revelou-se insuficiente para garantir a representatividade das categorias legais dentre deste fluxo, recomendando-se que se dê continuidade ao estudo piloto do Fluxo C, com a realização de pelo menos mais 21 campanhas de caracterização

Cloning and Characterization of the Gene Encoding the Heat Shock Protein HSP83 from Trypanosoma cruzi

[Objective] Trypanosoma cruzi, a causal agent of Chagas’ disease, is a parasite whose life cycle alternates between an invertebrate (triatomine) and a vertebrate (mammal) host. Various studies have shown that in T. cruzi, HSP83 (a homolog of HSP90) is essential for cell division and control of the response to thermal stress. This investigation focused on studying the cloning, bioinformatic characterization, and expression of the heat shock protein HSP83 T. cruzi gene for further cell signaling studies. [Methodology] RNA was extracted from T. cruzi epimastigotes (EPm6 clone, MHOM/VE/2007/ 6c) using a commercial kit. The cDNA encoding HSP83 was determined using RT-PCR on extracted mRNA, for which the primers were designed based on the HSP83 sequence of T. cruzi strain CL Brener. Cloning was performed using pGEM®T-Easy and subcloned into the expression vector pQE30. Sequence and bioinformatic characterization were performed. The gene was expressed, and the recombinant protein was purified using affinity chromatography and identified through immunoblotting. [Results] Sequence analysis showed similarity to the gene encoding HSP83 from Trypanosoma cruzi, and HSP domains and B epitopes in the sequence were also observed. After 3 hours of induction with IPTG, a recombinant protein with an approximate weight of 83 kDa was obtained. The immunoblotting reaction with hyperimmune anti-T. cruzi epimastigote serum helped detect a single band with a molecular weight of nearly 83 kDa. [Conclusions] All results indicate that the cloning and characterization of HSP83 from Trypanosoma cruzi was achieved

Graphene family nanomaterials for application in cancer combination photothermal therapy

Combining hyperthermia with other therapies holds a great potential for improving cancer treatment. In this approach, the increase in the body temperature can exert a therapeutic effect on cells and/or enhance the effectiveness of anticancer agents. However, the conventional methodologies available to induce hyperthermia cannot confine a high temperature increase to the tumor-site while maintaining healthy tissues unexposed and ensuring minimal invasiveness. To overcome these limitations, combination photothermal therapy (PTT) mediated by graphene family nanomaterials (GFN) has been showing promising results. Such is owed to the ability of GFN to accumulate at the tumor site and convert near infrared light into heat, enabling a hyperthermia with a high spatial-temporal resolution. Furthermore, GFN can also incorporate different therapeutic agents on their structure for delivery purposes to cancer cells. In this way, the combination PTT mediated by GFN can result in an improved therapeutic effect. In this review, the combination of GFN mediated PTT with chemo-, photodynamic-, gene-, radio-, and immuno-therapies is examined. Furthermore, the main parameters that influence these types of combination approaches are also analyzed, with emphasis on the photothermal potential of GFN and on the vascular and cellular effects produced by the temperature increase mediated by GFN.grant UBI-Santander/Tottainfo:eu-repo/semantics/acceptedVersio

Horse spleen segmentation technique as large animal model of preclinical trials

The parenchymal distribution of the splenic artery was studied in order to obtain anatomical basis for partial splenectomy. Thirty two spleens were studied, 26 spleens of healthy horses weighing 320 to 450kg, aged 3 to 12 years and 6 spleens of fetus removed from slaughterhouse. The spleens were submitted to arteriography and scintigraphy in order to have their vascular pattern examined and compared to the external aspect of the organ aiming establish anatomo-surgical segments. All radiographs were photographed with a digital camera and the digital images were submitted to a measuring system for comparative analysis of areas of dorsal and ventral anatomo-surgical segments. Anatomical investigations into the angioarchitecture of the equine spleen showed a paucivascular area, which coincides with a thinner external area, allowing the organ to be divided in two anatomo-surgical segments of approximately 50% of the organ each.A distribuição parenquimal da artéria esplênica foi estudada com o objetivo de obter base anatômica elementos para a realização de esplenectomias parciais. Trinta e dois baços foram estudados, 26 de equinos saudáveis, com peso entre 320 a 450kg e idade de 3 a 12 anos, e seis baços de fetos obtidos em matadouro. Os baços foram submetidos a arteriografias e cintilografias para examinar o padrão vascular e comparar com o aspecto externo do órgão, procurando estabelecer segmentos anatomo-cirurgicos. Todas as ragiografias foram fotografadas com câmera digital e as imagens digitais foram submetidas a um programa de mensuração para análise comparativa das áreas dos dos segmentos anátomo-cirúrgicos dorsal e ventral. Investigações anatômicas sobre a angiorquitetura do baço equino mostrou uma área paucivascular que coincide com a área externa mais fina, permitindo que o órgão seja dividido em dois segmentos anatomo-cirúrgicos com aproximadamente 50% do órgão em cada

Validación del material educativo para el alta hospitalaria de pacientes con oxigenoterapia domiciliaria prolongada

Objective: The aim of this study was to validate the content and understandability of the instrument of written communication, complementary educational material to hospital discharge for patients with prolonged home oxygen prescription. Methods: This is a descriptive study, in which a quantitative approach was used. In this study we developed an educational material in the form of folder regarding the use of oxygen, which was analyzed by five nurses, who suggested modifications. After completion of the folder changes, it was given to patients receiving Prolonged Home Oxygentherapy (PHO). Results: The assessment that patients had regarding the educational material was positive, as 100% of respondents rated themselves between good and excellent (or scores between 7 and 10). Conclusion: The role and function of nurses as health educators is confirmed since they need to use verbal and written communication to the healthcare process.Objetivo: Validar el contenido y la comprensibilidad del instrumento de comunicación escrita, material educativo complementario al alta hospitalaria de pacientes con prescripción de oxígeno domiciliario prolongado. Métodos: Estudio descriptivo con enfoque cuantitativo, que resultó un material educativo sobre el uso de oxígeno en forma de carpeta. Esto fue analizado por cinco enfermeras, quienes sugirieron modificaciones. Después de efectuarse los cambios de la carpeta, la entregaron a los pacientes que recibieron prescripción de oxígeno domiciliario prolongada (ODP). Resultados: La evaluación de los pacientes cuanto al material educativo fue positiva, ya que el 100% de las respuestas se calificaron entre excelente y bueno (notas entre 7 y 10). Conclusión: Se confirma el papel y la función de la enfermera como educadora de salud, que necesita la comunicación verbal y escrita para el proceso de atención en salud.O objetivo deste estudo foi validar o conteúdo e a compreensibilidade do instrumento de comunicação escrita, material educativo complementar à alta hospitalar para pacientes com prescrição de oxigenoterapia domiciliar prolongada.Métodos: Estudo descritivo, com abordagem quantitativa, no qual se elaborou um material educativo sobre uso de oxigenoterapia, em forma de folder. Este foi analisado por cinco enfermeiros, que sugeriram modificações. Após a realização das alterações no folder, este foi entregue aos pacientes que receberam a prescrição de Oxigenoterapia Domiciliar Prolongada (ODP). Resultados: A avaliação que os pacientes tiveram quanto ao material educativo foi positiva, pois 100% das respostas se classificaram entre excelente e bom (ou notas entre 7 e 10). Conclusão: Confirma-se o papel e a função do enfermeiro como educador em saúde, que necessita utilizar a comunicação verbal e escrita para o processo de cuidar em saúde.Universidade Federal de PernambucoUniversidade Federal de São Paulo (UNIFESP)UNIFESPSciEL