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Dissertação de mestrado em Técnicas de Caracterização e Análise Química, O componente básico da indústria têxtil são as fibras que poderão ser classificadas como naturais (vegetais, proteicas ou minerais) e químicas (sintéticas ou artificiais). A partir destas, é possível a fabricação de fios por métodos de fiação e, posteriormente, estes passam por processos de tecelagem e tricotagem, dando origem a telas e malhas respetivamente. De seguida, os substratos têxteis passam por um processo produtivo que consiste na preparação dos artigos, seguida do tingimento ou estampagem dos mesmos, finalizando o processo com a aplicação de acabamentos físicos ou químicos. Nos processos de tingimento e estampagem dos artigos estudados, foram utilizados corantes reativos de uma gama específica de modo a dotar os substratos de cor através de reações químicas estabelecidas entre o corante e a fibra. No entanto, uma característica destes corantes é a hidrólise do mesmo, sendo, portanto, a lavagem dos artigos de extrema importância de modo a perceber qual a concentração de corante que não fixou na fibra. Para a análise da lavagem, dos testes de controlo de qualidade e das cores finais, foram utilizadas diferentes técnicas descritas abaixo. O trabalho experimental da presente dissertação encontra-se dividido em dois projetos principais, sendo que o primeiro consistiu no tingimento de artigos de malha 100% CO com % de corante diferentes, e posterior lavagem descontínua dos mesmos. Nas lavagens foram utilizados diferentes detergentes, de modo a determinar os melhores resultados ao nível do ensaboamento/lavagem, bem como a otimização deste processo pela diminuição da quantidade de água por Kg de artigo e da temperatura necessária no jet, sem comprometer a qualidade da lavagem. Os resultados obtidos foram analisados segundo um cálculo da concentração de corante hidrolisado e testes de controlo de qualidade da solidez dos tintos específicos. O segundo trabalho experimental consistiu no estudo de novas receitas de preparação de artigos de fibras celulósicas e de fibras de viscose, de modo a estudar a possibilidade de otimização da mesma. Para isso, após a impregnação dos artigos nas diversas receitas de preparação, prosseguiu-se à estampagem de cores e desenhos específicos e posterior análise das cores por técnicas de colorimetria (𝐶𝐼𝐸 𝐿 ∗ 𝑎 ∗ 𝑏 e 𝐶𝐼𝐸𝑙𝑎𝑏 𝐿 ∗ 𝐶 ∗ ℎ ∗). De modo a perceber se ambas as otimizações propostas neste trabalho seriam viáveis, efetuou-se também um estudo financeiro das mesmas caso fossem implementadas na Adalberto., The basic component of the textile industry are fibers that can be classified as natural (vegetable, protein, or mineral) and chemical (synthetic or artificial). From these, it is possible to manufacture threads through spinning methods which, subsequently, undergo weaving and knitting processes. Then, the textile substrates are submitted to a production process that consists of preparing the items, followed by their dyeing or printing, ending the process with the application of physical or chemical finishes. In the dyeing and printing processes of the studied items, reactive dyes of a specific range were used to provide the substrates with color through chemical reactions established between the dye and the fiber. However, a characteristic of these dyes is their hydrolysis, being, therefore, the washing of the items of extreme importance in order to understand which concentration of dye did not fix in the fiber. For the analysis of the wash, the quality control tests and the final colors, were used different techniques that are described below. The experimental work of the present dissertation is divided in two main projects, being that the first one consisted in the dyeing of 100% CO articles with different % of dye, and their subsequent discontinuous washing. In this work, different detergents were used to determine the best results in terms of soaping/washing the items, as well as the optimization of this process by reducing the amount of water per Kg of item and the temperature required in the jet, without compromising the quality of the wash. The results obtained were analyzed according to a calculation of the hydrolyzed dye concentration and quality control tests. The second experimental work consisted in the study of the possibility of optimizing new recipes for the preparation of cellulosic and viscose fibers. For this, after impregnating the items in the various preparation recipes, the printing of specific colors and designs was performed with the subsequent analysis of the different colors using colorimetry techniques (𝐶𝐼𝐸 𝐿 ∗ 𝑎 ∗ 𝑏 and 𝐶𝐼𝐸𝑙𝑎𝑏 𝐿 ∗ 𝐶 ∗ ℎ ∗). In order to realize whether both optimizations proposed in this work would be viable, a financial study was also carried out in case they were implemented at Adalberto.

Dissertação de mestrado em Técnicas de Caracterização e Análise Química, A maioria dos componentes eletrónicos numa montagem de placa de circuito impresso (PCBA) são componentes de montagem de superfície montados com a ajuda da pasta de solda. Possuir uma boa junta de solda a fazer a ligação da placa de circuito impresso (PCI) ao componente é critico. Com a necessidade constante da miniaturização, a confiabilidade da PCI pode ser comprometida, resultando em defeitos de soldadura que são dificilmente detetados a olho nu. O objetivo desta dissertação consiste na aplicação de diferentes técnicas de caracterização de superfície para a identificação e avaliação de defeitos de soldadura em PCBA. A origem dos defeitos podem provir da placa de circuito impresso, das juntas de solda ou dos componentes e dos parâmetros do processo produtivo e é importante averiguar a origem da falha de modo a executar correções e minimizar a possibilidade de falhas nos produtos. Neste trabalho foram avaliados dois defeitos de nonwetting com origens diferentes, uma apresentava uma contaminação de enxofre no componente, a outra uma contaminação com fósforo na PCI. Ambos, foram detetados na produção através das técnicas de inspeção AOI (Automatic Optical Inspection) ou ICT (In-Circuit Test), confirmados por inspeção ótica e encaminhadas para o laboratório de análise de soldadura. De forma a verificar que se tratava de uma contaminação, para ambos os casos, recorreu-se às técnicas de microscopia ótica para identificação do defeito e de microscopia eletrónica de varrimento acoplada à espectroscopia dispersiva de energia (SEM-EDS) para visualizar a superfície da amostra mais ao pormenor e para executar uma análise química. Foi encontrada a presença não expectável de enxofre na primeira análise e fósforo na segunda análise. De forma comprovar os resultados obtidos pelo SEM EDS para a contaminação do componente recorreu-se ao FTIR e para a contaminação da PCI recorreu se ao XPS. Em ambos os casos, conclui-se que o defeito de soldadura encontrado estava associado ao processo produtivo dos fornecedores. Com isto, foi possível compreender que nem todas as técnicas são capazes de ser utilizadas para a deteção e análise de defeitos de soldadura, uma vez que a quantidade e dimensão destes são da ordem micrométrica, o que torna a análise restrita. Com estas limitações na capacidade de análise mostrou-se fundamental a combinação do conhecimento dos matérias utilizados e dos processos produtivos envolvidos., Most electronic components in printed circuit board assembly (PCBA) are surface mount components assembled with the help of solder paste. Having a good solder joint to connect the printed circuit board (PCB) to the component is critical. With the constant need for miniaturization, the reliability of the PCB can be compromised, caused by soldering defects that are difficult to detect with the naked eye. The objective of this dissertation consists in the application of different surface characterization techniques for the identification and evaluation of solder defects in PCBA. The origin of defects can come from the printed circuit board, solder joints or components and parameters of the production process and it is important to verify the origin of the failure in order to perform corrections and minimize the possibility of product failures. In this work, two nonwetting defects with different origins were evaluated, one had a sulfur contamination in the component and the other a phosphorus contamination in the PCB. Both were detected in production using AOI (Automatic Optical Inspection) or ICT (In-Circuit Test) inspection techniques, confirmed by optical inspection and sent to the solder analysis laboratory. In order to verify that it was a contamination, for both cases, optical microscopy techniques were used to identify the defect and scanning electron microscopy coupled with energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS) to visualize the surface of the sample in more detail and to perform a chemical analysis. This discovered an unexpected presence of sulfur during the first analysis and phosphorus during the second analysis. In order to prove the results obtained by SEM-EDS for component contamination, FTIR was used and for PCB contamination, XPS was used. In both cases, it was concluded that the solder defect found was associated with the supplier’s production process. With this, it was possible to understand that not all techniques are capable of being used for the detection and analysis of solder defects, since their quantity and size are of the micrometric order, which narrows the analysis. With these limitations in the capacity of the analysis, it was essential to combine knowledge of the materials used and the production processes involved.

Dissertação de mestrado em Técnicas de Caracterização e Análise Química, A corrosão das armaduras é uma das principais causas de deterioração das estruturas de betão, resultando em elevados custos de reparação, manutenção e reabilitação. A carbonatação e a presença de agentes agressivos, como os iões cloreto, estão na origem desse processo. Nas últimas décadas, o uso de sensores de fibra ótica (SFO) para monitorar os parâmetros físicos de estruturas na área da engenharia civil tem sido amplamente utilizado. A monitorização de estruturas de betão com recurso aos SFO funcionalizados com materiais sol-gel revelou-se uma abordagem interessante para aumentar a sua vida útil. O método sol-gel é versátil, ecológico e um processo simples que permite sintetizar novos materiais híbridos orgânico-inorgânico (HOI) com propriedades únicas, incluindo a estabilidade química, propriedades dielétricas adequadas como resistência térmica e fotoquímica. Além disso, este método permite controlar diversos parâmetros experimentais como o tipo de precursores, a porosidade da matriz, o tempo e a temperatura de cura dos materiais HOI. O presente trabalho relata a síntese de matrizes de materiais HOI, obtidos a partir de um siloxano funcionalizado, 3-glicidoxipropiltrimetoxissilano, por reação com um oligopolímero denominado Jeffamine THF-170® para potencial aplicação em SFO para monitorizar parâmetros cruciais nas estruturas de betão. As matrizes HOI foram dopadas com diferentes teores de zeólitos AgY e NaY de modo a permitirem a deteção as espécies agressivas no betão. A caraterização dos materiais sintetizados permitiu evidenciar caraterísticas morfológicas, químicas, térmicas e elétricas adequadas à sua incorporação em SFO., Corrosion of reinforcement is one of the major causes of deterioration of concrete structures resulting in high repair, maintenance, and rehabilitation costs. Carbonation and the presence of aggressive agents, such as chloride ions, are at the main source of this process. In the last few decades, the use of optical fiber sensors (OFS) to monitor the physical parameters of structures in the civil engineering field has been widely employed. The monitoring of concrete structures using functionalized OFS with sol-gel films revealed to be an interesting approach to increase its service life. The sol-gel method is versatile, environmentally friendly and a simple process that allows to synthesize new organic-inorganic hybrid (OIH) materials with unique properties including chemical stability, suitable dielectric properties as thermal and photochemical resistance. Moreover, this method can control several experimental parameters such as precursors, matrix porosity, curing time and temperature of the OIHs to be produced. This work reports the synthesis of OIH matrices, which were obtained using a functionalized siloxane, 3- glycidoxypropyltrimethoxysilane, by reaction with an oligopolymer named Jeffamine® THF-170 for potential application on an OFS for health monitoring of concrete structures. The OIH matrices were doped with different contents of AgY or NaY zeolites to detect the aggressive species in the concrete. The characterization of the synthesized HOI materials revealed morphological, chemical, thermal, and electrical properties suitable for their incorporation into SFO., Agradeço a oportunidade de participação e o suporte dado no âmbito do Projeto SolSensors: Desenvolvimento de sensores de fibra ótica avançados para monitorização da durabilidade de estruturas de betão, com referência POCI-01-0145-FEDER031220 suportado pelo programa COMPETE 2020 – Programa Operacional Competitividade e Internacionalização, Programa Operacional Regional de Lisboa na sua componente FEDER e à FCT – Fundação para a Ciência e Tecnologia, I.P. (UID/QUI/00686/2016).

Tese de doutoramento em Química Aplicada, A qualidade da água, através de contaminações de poluentes orgânicos, onde se incluem os corantes azo, tem impacto na saúde humana e no meio ambiente. O trabalho apresentado nesta dissertação teve como objetivo a preparação e a caracterização de catalisadores heterogéneos funcionalizados com metais de transição, utilizando como suportes os zeólitos e a sua aplicação na catálise oxidativa usando a reação de Fenton, perspetivando a mineralização dos corantes azo selecionados, Procion Yellow e Tartrazina. Utilizaram-se duas estruturas zeolíticas, FAU (zeólito Y) e MFI (zeólito ZSM5), para preparar os catalisadores heterogéneos a estudar na degradação de poluentes através da reação de Fenton em fase aquosa, recorrendo ao método de troca iónica. O método escolhido foi bastante eficaz na preparação dos catalisadores heterogéneos monometálicos e bimetálicos, através da via sequêncial, com Fe, Cu e Mn nos zeólitos ZSM5 e Y. Os catalisadores heterogéneos bimetálicos preparados pela via simultânea com Fe, Cu, Mn, Co, Ni e Zn foram obtidos com o zeólito NaY. Os catalisadores heterogéneos foram caracterizados por diferentes técnicas de análise: espectroscopia de emissão atómica com plasma induzido, microscopia eletrónica de varrimento, espectroscopia fotoelectrónica de raios-X, difração de raios-X, espectroscopias de infravermelho (FTIR) e ultravioleta/visível, voltametria cíclica e isotérmicas de adsorção de azoto. As técnicas de caracterização mostraram que os catalisadores heterogéneos foram obtidos com sucesso. A atividade catalítica dos diferentes catalisadores heterogéneos foi estudada na oxidação dos corantes azo presentes em efluentes usando a reação de Fenton, tendo-se verificado que estes catalisadores são eficientes, especialmente os catalisadores preparados com a estrutura FAU. A presença de dois metais no zeólito é essencial a fim de aumentar a atividade catalítica, observando-se um efeito de sinergia entre o Fe e o outro metal, utilizando as condições experimentais estabelecidas neste trabalho. Os estudos de reutilização dos catalisadores mostraram que não ocorreu perda das suas propriedades catalíticas e estruturais., Water quality, through contamination of organic pollutants, where azo dyes are included, has an impact on human health and the environment. The work presented in this dissertation aimed the preparation and characterization of heterogeneous catalysts functionalized with transition metals, using zeolites as supports and their application in oxidative catalysis by the Fenton reaction, aiming the mineralization of the selected azo dyes, Procion yellow and tartrazine. Two zeolitic structures, FAU (zeolite Y) and MFI (zeolite ZSM5) were used to prepare heterogeneous catalysts in the degradation of pollutants through the aqueous phase Fenton reaction, using the ion exchange method. The chosen method was quite effective in preparing the monometallic and bimetallic heterogeneous catalysts with Fe, Cu and Mn on ZSM5 and Y zeolites through the sequential route. The bimetallic heterogeneous catalysts prepared by the simultaneous route with Fe, Cu, Mn, Co, Ni and Zn were obtained with the NaY zeolite. The heterogeneous catalysts were characterized by different analysis techniques: induced plasma atomic emission spectroscopy, scanning electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, X-ray diffraction, spectroscopies of infrared (FTIR) and ultraviolet/visible, cyclic voltammetry and nitrogen adsorption isotherms. The characterization techniques showed that the heterogeneous catalysts were successfully obtained. The catalytic activity of the different heterogeneous catalysts was studied in the oxidation of azo dyes present in effluents using the Fenton reaction, and it was found that these catalysts are efficient, especially the catalysts prepared with the FAU structure. The presence of two metals in the zeolite is essential in order to increase the catalytic activity, and a synergistic effect between Fe and the other metal was observed using the experimental conditions established in this work. The reuse studies showed that no loss of its catalytic and structural properties occurred.

Tese de doutoramento em Geografia (especialização em Geografia Física e Estudos Ambientais), Atualmente, é crescente a preocupação por parte da sociedade sobre os impactes provocados pela ação do fogo nos diferentes ambientes. O fogo pode ser entendido como um fator ecológico natural ou não que influencia na estrutura e funcionamento de diversos ecossistemas, podendo, quando se perde o seu controle, passar a ser considerado como incêndio, sendo potencialmente capaz de provocar grandes prejuízos, e se tornar um grande incêndio florestal. Esta preocupação tem como consequência benéfica o desenvolvimento de ferramentas que ajudam a compreender esse problema. Em todo o mundo, incêndios florestais sempre ocorreram em diversas regiões, mesmo em áreas com condições climáticas menos propensas, resultando em impactos ambientais em vários níveis. Nas últimas décadas, a Europa tem enfrentado um aumento significativo no número de incêndios e na área devastada pelo fogo, com padrões espaciais e temporais variados. Essas tendências são resultado das transformações na disponibilidade de materiais combustíveis e das mudanças climáticas. Diante disso, Portugal destaca-se como um dos países mais afetados pelos incêndios florestais no sul do continente europeu, com eventos recorrentes e frequentes impactes, sendo responsáveis por perdas no ambiente, na economia e de vidas humanas. Os incêndios florestais não estão distribuídos uniformemente pelo território de Portugal, sendo o Noroeste a região que apresenta a maior incidência. Nessa investigação buscamos conhecer e compreender a repartição espacial e evolução temporal dos Grandes Incêndios Florestais (GIF) no Noroeste de Portugal continental, com recurso a técnicas de deteção remota, no período de 2001 a 2020. Para isso, foi realizada uma extensa revisão bibliográfica para fundamentar esta tese de doutoramento, além de uma bibliométrica para analisar as publicações científicas sobre o tema estudado entre os anos de 1991 a 2020. Com o uso de técnicas de detenção remota desenvolvemos uma metodologia para cartografar os GIFs, usando algoritmo de Machine Learnig e séries temporais por meio da averiguação de 20 anos de imagens Landsat. Também realizamos estudo de caso no município de Baião com a análise de um GIF que ocorreu em 2019, e realizamos a cartografia das áreas de interface urbano florestais (IUF) para esse município. Os Incêndios de Interface Urbano-Florestal (IUFs) desempenham um papel crucial nesse contexto, uma vez que as mudanças demográficas e sociais ocorridas nas áreas rurais têm levado ao abandono das terras nas últimas décadas., o que, por sua vez, influencia no ordenamento florestal e nas áreas onde as casas ou áreas urbanas se encontram ou se misturam com a vegetação selvagem ou áreas rurais, as quais são muito vulneráveis aos incêndios florestais. Diante disso, consideramos que com base em dados de deteção remota podemos aprofundar o conhecimento sobre os GIFs no Noroeste de Portugal continental, principalmente pela possibilidade de realizar análise de séries temporais, que contribuem no entendimento dos eventos já ocorridos. O desenvolvimento de estudos, como este, aborda questões ambientais, sociais e económicas, uma vez que favorece o desenvolvimento de campanhas de sensibilização e prevenção, atividades de gestão florestal e do risco de incêndio, bem como a a monitorização de possíveis atividades potencialmente facilitadoras de incêndios., Nowadays, there has been a growing concern of society about the impacts caused by the action of fire in different environments. Fire can be understood as a natural or non-natural ecological factor that influences the structure and functioning of several ecosystems, and when it loses control, it can be considered as a wildfire, being potentially capable of causing great damage, turning into a large wildfire. This concern has as a beneficial consequence the development of more efficient tools that contribute to the understanding of this problem. Worldwide, wildfires have always occured in multiple regions, even in climatically less prone areas, and with environmental impacts at various levels. In recent decades, Europe has registered a high number of fires and an extensive burnt area, with different spatial and temporal trends, as a result of transformations in the availability of fuel material and climate change. In view of this, Portugal stands out as one of the countries most affected by wildfires in the south of the European continent, with recurrent events and frequent impacts, being responsible for losses in the environment, economy, and human lives. Wildfires are not evenly distributed across the territory of Portugal, with the Northwest being the region with the highest incidence. In this investigation, we seek to know and understand the spatial distribution and temporal evolution of the Large Wildfires (LWF) in the Northwest of mainland Portugal, using remote sensing techniques within a period from 2001 to 2020. In doing so, we performed an extensive bibliographic review to support this doctoral thesis, in addition to a bibliometric analyse to exam scientific publications on the subject studied between 1991 and 2020. With the use of remote sensing techniques, we developed a methodology to map the LWFs, using Machine Learning algorithm and time series through the investigation of 20 years of Landsat images. Furthermore, we developed a case study in the municipality of Baião by analysing the LWF that occurred in 2019 and mapped its wildland-urban interface areas (WUI). The WUIs have gained importance in this matter, since the demographic and social changes that have occurred in rural areas have driven land abandonment in recent decades, which, in turn, influences forest planning and the areas where houses or urban areas are located or intermingled with wild vegetation or rural areas, which are very vulnerable to wildfires. On account of it, we consider that based on remote sensing data we can deepen the knowledge of LWFs in the Northwest of mainland Portugal, mainly due to the possibility of performing time series analysis, which contribute to the understanding of events that have already occurred. The development of studies, such as this one, addresses environmental, social, and economic issues, as it fosters awareness and prevention campaigns, forestry, and fire risk management activities, as well as the monitoring of possible activities that potentially can lead to wildfires., À FCT, Fundação para a Ciência e a Tecnologia, pelas bolsas de investigação nos projetos “Eco.Fire – O valor económico dos incêndios florestais como suporte ao comportamento preventivo” e “O3F - Um Framework de Optimização para reduzir os Incêndios Florestais”.

Dissertação de mestrado em Biophysics and Bionanosystems, O crescimento rápido e exponencial da população mundial, bem como a necessidade de uma rede alimentar segura, conduziu inevitavelmente a um acréscimo da utilização de inseticidas, dado o papel crucial que estes desempenham na proteção das culturas agrícolas, protegendo-as contra os danos provocados por insetos e assim, garantindo uma produção segura de alimento. Apesar de todos os seus benefícios, os inseticidas convencionais estão associados a vários efeitos adversos, entre os quais a poluição ambiental, os danos provocados a espécies não-alvo e a resistência, que tem aumentado e afetado extensamente o controlo efetivo das populações de insetos. A identificação de alvos proteicos associados à atividade inseticida de compostos naturais é determinante para o desenvolvimento de novos inseticidas viáveis e capazes de ultrapassar as problemáticas atuais. Nesta dissertação, desafiámo-nos a identificar tais alvos proteicos recorrendo a métodos in silico. Numa primeira seção, forneceu-se uma visão abrangente dos inseticidas - a sua importância e necessidade crescente, os inseticidas mais utilizados e os seus efeitos adversos, quais os principais alvos conhecidos para a atividade inseticida (moléculas que perturbam o sistema nervoso do inseto, reguladores de crescimento, endotoxinas, entre outros), a problemática da resistência a inseticidas e ainda algumas soluções alternativas para os inseticidas convencionais. O estudo recorreu a métodos de inverted virtual screening para a identificação de possíveis alvos inseticidas para o eugenol e 11 dos seus derivados. Os resultados mostraram que estes compostos têm uma maior afinidade de ligação para as odorant binding proteins e acetilcolinesterases. Em paralelo, este estudo permitiu o desenvolvimento de uma base de dados de estruturas tridimensionais de alvos mais comuns para moléculas com atividade insecticida, que poderá vir a ser usada no futuro para a identificação e otimização de novas moléculas com atividade insecticida., The increasing demand for food security and the rapidly growing population have led to an increased demand for insecticides. Insecticides play a crucial role in protecting crops from insect damage and ensuring food security. However, conventional insecticides have several adverse effects, including environmental pollution and harm to non-target species. Moreover, resistance to insecticides has become a major problem, making it difficult to control insect populations effectively. In this context, there is a need for new and innovative insecticides that are effective and environmentally friendly. The identification of protein targets associated with the insecticide activity of natural compounds is crucial in the development of new insecticides. In this study, we aimed to identify such protein targets using in silico methods. The first section of this thesis provided a comprehensive overview of insecticides, including their significance and growing demand, the most commonly used insecticides, and their associated adverse effects. The section also delved into the major known targets for insecticidal activity, including molecules that disrupt the insect's nervous system, growth regulators, endotoxins, and others. The issue of insecticide resistance and alternative solutions for conventional insecticides was also highlighted. The study leverages inverted virtual screening techniques to identify potential insecticidal targets for eugenol and 11 of its derivatives. The results show that eugenol derivatives have a higher binding affinity for odorant binding proteins and acetylcholinesterases. This project presents a straightforward approach for the application of in silico methods in identifying possible targets for new insecticides. In addition, this project enabled the development of a database of tridimensional structures of protein targets of molecules with insecticide activity that can be used in the future for the development or optimization of new insecticide compounds.

Dissertação de mestrado em Biofísica e Bionanossistemas, A administração de fármacos e outros compostos bioativos através da pele é uma área de investigação de crescente interesse para o desenvolvimento de formulações com aplicações farmacêuticas e cosméticas. A via cutânea é bem tolerada e aceite e, por isso, pode ser explorada para um efeito local ou sistémico, desde que seja possível garantir a permeação transdérmica dos compostos administrados. Quando se pretende uma permeação trans(dérmica) é muito importante também ter em conta as barreiras da pele (principalmente a camada mais externa, o estrato córneo) que, devido à sua matriz lipídica intercelular e ao seu arranjo estrutural, dificulta a permeação de compostos. Assim, neste trabalho é proposto o desenvolvimento e otimização de modelos lipídicos miméticos da matriz lipídica do estrato córneo. Pretende-se que os modelos propostos mimetizem a barreira cutânea, constituindo uma alternativa mais económica, de simples preparação e reprodutível comparativamente aos modelos de pele humana e animal, que não se justificam por questões funcionais e éticas. Os modelos desenvolvidos foram validados pela aplicação de ensaios clássicos de difusão em células de Franz com compostos modelo de permeabilidade bem conhecida (cafeína, diclofenac e testosterona). Numa tentativa de desenvolver uma solução de triagem rápida (HTS, do inglês “high throughput screening”) capaz de testar um grande número de compostos em simultâneo, como alternativa aos ensaios clássicos de avaliação de permeabilidade dos compostos, os modelos validados foram incorporados numa plataforma microfluídica. A adaptação dos modelos para plataformas microfluídicas permitirá reduzir o volume de reagentes utilizado e aumentar a fiabilidade e reprodutibilidade dos ensaios de permeação através da padronização dos procedimentos analíticos, enquanto permite simular o fluxo observado em fenómenos fisiológicos de difusão que não podem ser imitados pelos métodos convencionais. Resumindo, este trabalho pretende demonstrar a relevância quer da aplicação de modelos lipídicos, quer da microfluídica para estudar a permeabilidade de compostos bioativos para servir de suporte à descoberta de fármacos e/ou desenvolvimento de formulações., The administration of drugs and other bioactive compounds through the skin is a research area of growing interest for the development of formulations with pharmaceutical and cosmetic applications. The cutaneous route is well tolerated and accepted and, therefore, can be explored for a local or systemic effect, if it guarantees the transdermal permeation of the administered compounds. When trans(dermal) permeation is intended, it is also very important to consider the skin barrier (mainly the outermost layer, the Stratum Corneum) which, due to its intercellular lipid matrix and its structural arrangement, makes the permeation of compounds difficult. Thus, this work proposes the development and optimization of lipid mimetic models of the Stratum Corneum lipid matrix as a cheaper alternative, with simple preparation and reproducible compared to human and animal skin models, that are additionally unjustified by functional and ethical matters. The developed models were validated by applying classical diffusion assays in Franz cells with well-known permeability model compounds (caffeine, diclofenac and testosterone). Towards a high throughput screening (HTS) strategy capable of testing a large number of bioactive compounds simultaneously, as an alternative to traditional permeability methods, the validated models were incorporated in a microfluidic platform. The adaptation of the lipid biomimetic models to microfluidic platforms will allow to reduce chemical volumes used and increase reliability and reproducibility of permeation studies through standardization of the analytical processes, and simultaneously mimic the flux observed in physiological conditions of the diffusion phenomenon, which is not possible through traditional methods. Summarizing, the main goal of this research is to demonstrate the potential of lipid models and microfluidics for studying the permeability of bioactive compounds and support the drug discovery process and formulation development.

Dissertação de mestrado em Bioquímica Aplicada, O stresse oxidativo e neuroinflamação foram identificados como fatores importantes no desenvolvimento e progressão da maioria das doenças neurodegenerativas. Assim, o potencial antioxidante das plantas bem como os seus compostos bioativos têm recebido muita atenção como forma de prevenir/tratar essas condições. Alhagi spp. são um grupo de plantas, ainda pouco exploradas, que têm demonstrado propriedades antioxidantes, anti-inflamatórias e neuroprotetoras promissoras. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial biológico da espécie de Alhagi graecorum, através da realização de um extrato metanólico, quanto às suas propriedades antioxidantes, anti-inflamatórias e neuroprotetoras, bem como realizar a caracterização química do extrato. Primeiramente, foi caracterizado o perfil fitoquímico do extrato metanólico de folhas de Alhagi graecorum. Em seguida, para avaliar sua atividade antioxidante in vitro, a capacidade de reduzir o radical DPPH, o superóxido e o óxido nítrico foi avaliada, juntamente com a capacidade do extrato de quelar o ferro (ICA). A atividade anti-inflamatória in vitro também foi avaliada, usando o ensaio de peroxidase para a medição da atividade da COX-2. Por fim, a citotoxicidade do extrato nas linhas celulares BV2 e HepG2 foi testada, bem como o efeito neuroprotetor do extrato, submetendo-as ao hidroperóxido de terc-butila (t-BHP), um composto capaz de induzir stresse oxidativo e danos nas células. A análise fitoquímica do extrato mostrou que esta planta é composta principalmente por flavonoides, nomeadamente derivados de quercetina e apigenina foram os principais compostos encontrados. O extrato apresentou resultados positivos para todas as atividades antioxidantes, principalmente nos ensaios relativos à capacidade de redução do radical DPPH e redução do anião superóxido. O extrato também apresentou propriedades anti-inflamatórias, inibindo a atividade da COX-2. O extrato apresentou citotoxicidade, em ambas as linhagens celulares, nas concentrações de 250 e 100 µg/mL, respetivamente. Nas concentrações de 50 e 25 µg/mL o extrato não apresentou toxicidade, quer em incubação de 4 horas ou de 24 horas. Além disso, o extrato provou ser capaz de proteger ambas as linhagens celulares contra o t-BHP, com melhores resultados quando pré-incubado por 20 horas. Estes resultados sugerem a potencialidade do extrato de Alhagi graecorum na proteção contra neuroinflamação e stresse oxidativo., Oxidative stress and neuroinflammation have been identified as a major trigger factor in the development and progression of most neurodegenerative diseases. Thus, the antioxidant potential of plants and their bioactive compounds have been receiving a lot of attention to prevent/treat these conditions. Alhagi spp. are a group of plants not much explored that have demonstrated antioxidant, anti-inflammatory, and promising neuroprotective properties. The goal of this work was to evaluate the biological potential of Alhagi graecorum metanolic extract, regarding its antioxidant, anti-inflammatory, and neuroprotective properties, as well characterize the phytochemical profile of the extract. First, the phytochemical profile of a methanolic extract of the leaves of Alhagi graecorum was characterized. Next, to evaluate its in vitro antioxidant activity, the DPPH, superoxide, and nitric oxide scavenging activities were assessed along with the extract's capacity to chelate iron (ICA). Also, the in vitro anti-inflammatory activity was evaluated using the peroxidase assay for the measurement of COX-2 activity. Finally, a screen of the extract cytotoxicity was performed in BV2 and HepG2 cell lines, as well as the extract's neuroprotective effect on both cultures, subjecting them to tert-Butyl hydroperoxide (t-BHP), a compound capable of inducing oxidative stress and damage in cells. The phytochemical analysis of the extract showed that this plant is mainly composed of flavonoids. Quercetin and apigenin derivatives were the main compounds found. Overall, the extract showed positive results for antioxidant activities, above all in the capacity of reducing DPPH radical and Superoxide anion. The extract also showed anti-inflammatory properties, inhibiting COX-2 activity. The extract exhibited cytotoxicity in both cell lines, at concentrations of 250 and 100 µg/mL. At concentrations of 50 and 25 µg/mL, the extract did not exhibit toxicity. This happened equally in the 4h incubation assay and the 24 hours incubation assay. In addition, the extract proved to be capable of protecting both cell lines against t-BHP insult, with better outcomes when pre-incubated for 20 hours. Overall, these results suggest the potentiality of Alhagi graecorum extract in protecting against neuroinflammation and oxidative stress.

Dissertação de mestrado em Biofísica e Bionanossistemas, O desenvolvimento de bionanossistemas lipídicos para o encapsulamento de nanopartículas magnéticas, plasmónicas e fármacos antitumorais, tem-se revelado uma abordagem promissora para o tratamento do cancro. A terapia oncológica mediada por nanopartículas (NPs) magnéticas é baseada em hipertermia, um tratamento térmico que pode ser desencadeado pela presença de campos magnéticos externos alternados. Sendo sensíveis a campos magnéticos externos, as NPs magnéticas podem ser direcionadas até à zona alvo (tumores) através de gradientes de campos magnéticos. De igual forma, as NPs plasmónicas podem atuar como agentes de fototermia quando sujeitas a irradiação com uma fonte de luz adequada. No âmbito deste trabalho, foram sintetizadas e caracterizadas por DLS, XRD, TEM, espetroscopia de absorção e SQUID, nanopartículas magnéticas de ferrite de manganês e nanopartículas plasmónicas de sulfureto de cobre. Os resultados de XRD revelaram a presença de uma fase cristalina ortorrômbica de ε–Fe2O3, para alem da fase cristalina de MnFe2O4. O caráter superparamagnético das NPs magnéticas foi demonstrado pela técnica de SQUID, na qual se obteve uma magnetização de saturação (MS) de 14,68 emu/g e um tamanho de 33 ± 13 nm pela técnica de TEM. Os resultados de XRD das NPs de CuS revelaram a presença predominante de uma fase cúbica de Cu2S. A sua capacidade de geração de calor foi avaliada através de ensaios de irradiação nos quais se obteve um SAR máximo de 3764,5 W/g. O seu tamanho foi avaliado pelas técnicas de DLS, TEM e XRD no qual se obtiveram resultados inferiores a 10 nm. De seguida foi realizado o acoplamento destas NPs obtendo-se NPs magneto-plasmónicas, sendo estas posteriormente encapsuladas em lipossomas de DPPC marcados com a sonda de reichardt (ET-30). Estes foram preparados pela técnica de injeção etanólica, originando magnetolipossomas plasmónicos aquosos com diâmetros de 172 nm. Por último foram realizados ensaios de aquecimento local destes bionanossistemas, nos quais se obteve um aquecimento local de 2,5˚C ao fim de 2 minutos de irradiação laser (808 nm) com uma potência de 1 W/cm2 ., The development of lipid bionanosystems for the encapsulation of magnetic and plasmonic nanoparticles and antitumor drugs has proved to be a promising approach for the treatment of cancer. Oncologic therapy mediated by magnetic nanoparticles (NPs) is based on hyperthermia, a thermal treatment that can be triggered by the presence of external alternating magnetic fields. Being sensitive to external magnetic fields, magnetic NPs can be directed to the target area (tumors) through magnetic field gradients. Likewise, plasmonic NPs can act as photothermal agents when subjected to irradiation with a suitable light source. In the scope of this work, magnetic nanoparticles of manganese ferrite and plasmonic nanoparticles of copper sulfide were synthesized and characterized by DLS, XRD, TEM, absorption spectroscopy and SQUID. The XRD results revealed the presence of an orthorhombic crystalline phase of ε–Fe2O3, in addition to the crystalline phase of MnFe2O4. The superparamagnetic character of the magnetic NPs was demonstrated by the SQUID technique, in which a saturation magnetization (MS) of 14.68 emu/g and a size of 33 ± 13 nm were obtained by the TEM. The XRD results of the CuS NPs revealed the predominant presence of a cubic Cu2S phase. The heat generation capacity of CuS NPs was evaluated through irradiation tests in which a maximum SAR of 3764.5 W/g was obtained. Its size was evaluated by DLS, TEM and XRD techniques, in which results smaller than 10 nm were obtained. Next, the coupling of these NPs was performed, obtaining superparamagnetic magneto-plasmonic, which were later encapsulated in DPPC liposomes marked with the reichardt probe (ET-30). These were prepared using the ethanolic injection technique, originating aqueous plasmonic magnetoliposomes with diameters of 172 nm. Finally, tests of local heating of these bionanosystems were carried out, in which a local heating of 2.5˚C was obtained after 2 minutes of laser irradiation (808 nm) with a power of 1 W/cm2 .

Dissertação de mestrado em Bioquímica Aplicada, Os análogos fluorescentes de nucleobases constituem ferramentas poderosas para entender muitos dos fenómenos biológicos, particularmente a diversidade de estruturas e metabolismo de DNA, RNA, enzimas e organelos. Como as nucleobases nativas não são fluorescentes, muitos análogos de nucleobases fluorescentes foram sintetizados nas últimas duas décadas, mas são necessários análogos mais brilhantes e capazes de emitir a comprimentos de onda longos. As modificações estruturais envolvidas no design destes análogos têm consistido em alterações na estrutura do anel de purina através da extensão do esqueleto conjugado, adição de substituintes e fusão de anéis. A 2-aminopurina (2AP) em sido uma das sondas fluorescentes mais utilizada para estudos dos ácidos nucleicos, mas possui bandas de absorção e emissão na região do ultravioleta. Novas estruturas de 2-amino-6-cianopurinas altamente fluorescentes foram recentemente desenvolvidas no grupo de investigação e demonstraram propriedades superiores à 2AP. Tendo em vista a síntese de novos derivados com propriedades fotofísicas melhoradas, planeou-se aumentar a extensão do sistema conjugado π das 2-amino-6-cianopurinas anteriormente desenvolvidas. Neste sentido, este trabalho teve como objetivo a introdução de grupos arílicos na posição C-8 destas purinas. Para o efeito, foram preparadas as 2-amino-6- cianopurinas precursoras através de uma via sintética que envolveu quatro etapas. Uma vez obtidos estes compostos, foi possível modificar quimicamente estes precursores para gerar as 2- amino-8-aril-6-cianopurinas pretendidas. Para o efeito, fez-se a hidrólise do anel de purina em C 8, resultando na abertura do anel de imidazole e formação de uma série de 5,6-diaminopirimidinas fluorescentes. De seguida, procedeu-se ao fecho do anel através da condensação destas aminopirimidinas com aldeídos, o que permitiu a síntese de uma série de 8-arilpurinas altamentes fluorescentes. Foram determinadas as propriedades fotofísicas destas duas séries de novos derivados fluorescentes em vários meios de diferente polaridade e pH. Nalguns casos, obtiveram se elevados rendimentos quânticos de fluorescência e uma boa sensibilidade ao meio, pelo que estas moléculas são promissoras como sondas fluorescentes para sistemas biológicos., Fluorescent analogues of nucleobases are powerful tools for understanding many biological phenomena, particularly the diversity of structures and metabolism of DNA, RNA, enzymes and organelles. As native nucleobases are not fluorescent, many fluorescent nucleobase analogues have been synthesized in the last two decades, but brighter analogues capable of emitting at longer wavelengths are still needed. The structural modifications involved in the design of these analogues have involved alterations in the purine ring structure through extension of the conjugate backbone, addition of substituents and ring fusion. 2-Aminopurine (2AP) has been one of the most widely used fluorescent probes for nucleic acid studies, but it exhibitsed absorption and emission bands in the ultraviolet region. New highly fluorescent 2-amino-6-cyanopurine structures were recently developed in the research group and demonstrated superior properties to 2AP. With the aim in synthesizing new derivatives with improved photophysical properties, it was planned to increase the length of the π-conjugated system of previously developed 2-amino-6-cyanopurines. In this sense, this work aimed to introduce aryl groups in the C-8 position of these purines. For this purpose, precursor 2-amino-6- cyanopurines were prepared through a synthetic route involving four steps. Once these compounds were obtained, it was possible to chemically modify these precursors to generate the desired 2- amino-8-aryl-6-cyanopurines. For this purpose, the purine ring was hydrolyzed at C-8, resulting in the opening of the imidazole ring and the formation of a series of fluorescent 5,6- diaminopyrimidines. Then, ring closure was performed through the condensation of these aminopyrimidines with aldehydes, which allowed the synthesis of a series of highly fluorescent 8- arylpurines. The photophysical properties of these two series of new fluorescent derivatives were determined in various media of different polarity and pH. In some cases, high fluorescence quantum yields and good sensitivity to the medium were obtained, so these molecules are promising as fluorescent probes for biological systems.

Dissertação de mestrado em Bioquímica Aplicada, A Esclerose Múltipla (EM) é uma doença neurodegenerativa autoimune do Sistema Nervoso Central (SNC) caracterizada pela desmielinização dos axónios neuronais que leva a sintomas altamente incapacitantes nomeadamente em jovens adultos. A incidência praticamente duplicou desde 2013, sendo que urge uma necessidade maior da sua investigação. A zona subventricular (ZSV) corresponde a um nicho de células estaminais do SNC que compreende a formação de novos neurónios na idade adulta e de células da glia, tais como os oligodendrócitos que têm a sua origem na diferenciação prévia de células percursoras de oligodendrócitos (CPOs). Este revela se como de grande importância em fases de desmielinização e remielinização de modo a perceber a sua dinâmica em EM. Deste modo, foi proposta uma abordagem à investigação desta doença com recurso a um modelo desmielinizante e de morte de oligodendrócitos maduros (PlpCreERT;ROSA26-eGFP-DTA) após injeção com tamoxifeno. A utilização de ferramentas de análise de imagem amparadas por técnicas laboratoriais como a marcação celular tais como a imunofluorescência, permitiu uma comparação entre animais que sofreram desmielinização (DTA+) e controlos em termos de número de CPOs, células em proliferação e perfis de dupla marcação. A análise dos resultados revelou que não há diferencas estatisticamente significativas entre a ZSV de controlos e animais desmielinizados nos parâmetros de presença de CPOs nem de células em proliferação no período correspondente ao dia 21 após injeção de tamoxifeno (pico de desmielinização). No entanto uma abordagem com um valor de n superior de animais poderá traduzir resultados diferentes uma vez que o n utilizado foi reduzido (n=3). Torna-se assim importante o estudo dos fatores associados aos mecanismos biológicos da EM de modo a poder revelar o seu perfil molecular e avançar no futuro com novos dados para a construção de terapias dirigidas ao desenvolvimento de agentes que possam melhorar a qualidade de vida dos doentes., Multiple Sclerosis (MS) is an autoimmune neurodegenerative disease of the Central Nervous System (CNS) characterized by demyelination of neuronal axons that results in highly severe symptoms, especially in young individuals. Since 2013, the incidence has nearly doubled, and there is a heightened need for its examination. The ventricular and subventricular zone (V-SVZ) relates to a niche of CNS stem cells that includes the formation of new neurons in adulthood and glial cells such as oligodendrocytes that derive from the differentiation of oligodendrocyte precursor cells (OPCs). Understanding the dynamics of MS during the demyelination and remyelination stages is of vital relevance. In order to assess this illness, a model of demyelination and death of mature oligodendrocytes (PlpCreERT; ROSA26-eGFP-DTA) following tamoxifen administration was performed. Using image processing methods supplemented by laboratory procedures such as cell labelling immunofluorescence, it was possible to compare the number of OPCs, proliferating cells, and dual labelling patterns between demyelinating mice (DTA+) and control animals. Data analysis indicated that there are no statistically significant differences between the V-SVZ of control and demyelinated mice in the parameters of OPCs cellular densities or proliferating cells on the 21st day after tamoxifen administration (demyelination peak). Nonetheless, an increase in the number of animals is needed to make stronger conclusions, as n=3 is small. Therefore, it is crucial to examine the aspects linked with the biological processes of MS in order to expose its molecular profile and move forward in the future with novel data for the development of targeted treatments or therapies that can enhance the quality of MS patients' lives., This work was co-funded by the Life and Health Sciences Research Institute (ICVS), by National funds, through the Foundation for Science and Technology (FCT) - project UIDB/50026/2020 and UIDP/50026/202, and by ICVS Scientific Microscopy Platform, member of the national infrastructure PPBI - Portuguese Platform of Bioimaging (PPBI-POCI-01-0145-FEDER-022122). Ana Mendanha Falcão was supported by the Portuguese Foundation for Science and Technology (2020.02753.CEECIND), a fellowship from “la Caixa” Foundation (ID100010434) with the fellowship code LCF/BQ/PI19/11690005, and a Swedish Research Council (grant no. 2019-02030).

Dissertação de mestrado em Applied Biochemistry, Análogos de nucleósidos fluorescentes têm sido amplamente utilizados para fins científicos e biomédicos devido às suas propriedades fotofísicas. Especificamente, estes análogos podem podem interagir com a maquinaria celular devido a semelhanças estruturais e químicas com biomoléculas endógenas, proporcionando meios para explorar as interações alvo ligante, bem como marcar proteínas, ácidos nucleicos e organelos com fluorescência. Novos derivados fluorescentes de purina e pirimidina exibindo propriedades fotofísicas e fotoquímicas interessantes, como elevado rendimento quântico, grande desvio de Stokes e comprimentos de onda de absorção e emissão na região visível do espectro, foram sintetizados. Estas características fazem delas moléculas promissoras para serem usadas como sondas fluorescentes para aplicações biológicas. Neste trabalho, trinta e dois derivados de purina e pirimidina foram avaliados pelas suas capacidades de sondagem fluorescente, usando Saccharomyces cerevisiae como organismo modelo. O impacto destas moléculas na proliferação celular foi avaliado num ensaio de cultura líquida. A maioria dos compostos não interferiu nas taxas de crescimento da levedura a 500 µM, com exceção de alguns casos particulares. Estudos anteriores indicaram uma possível interação entre estes derivados de purina e pirimidina e a V-ATPase. Para explorar esta possibilidade, um ensaio de atividade de ATPase foi realizado. Um dos compostos selecionados para este ensaio exibiu inibição significativa de ATPase. Um estudo de seguinte visou determinar o efeito destas moléculas no tempo de vida da levedura, uma vez que a atividade normal da V-ATPase é necessária para um tempo de vida prolongado. De nove compostos testados, oito aumentaram substancialmente o tempo de vida da levedura, enquanto um reduziu ligeiramente. A microscopia de epifluorescência foi usada para avaliar o potencial de marcação fluorescente das moléculas em estudo, em diferentes condições, revelando diversos padrões de marcação desde o acumular no lúmen do vacúolo até à marcação da membrana vacuolar e possivelmente o retículo endoplasmático, aparelho de Golgi e vesículas endocíticas. Alguns compostos também foram avaliados com diferentes técnicas de fixação e os resultados obtidos sugerem que os compostos se localizam nos referidos organelos por um mecanismo que requer atividade metabólica. Além disso, um composto mostrou-se um promissor corante de viabilidade, uma vez que apresentou um comportamento idêntico ao iodeto de propídio num ensaio de fluorescência células vivas/mortas. Docking molecular foi usado para fornecer informações sobre possíveis interações entre estes análogos de nucleósidos fluorescentes e um conjunto de proteínas, demonstrando uma alta probabilidade de interação com proteínas envolvidas no metabolismo de purinas e pirimidinas, bem como vias de sinalização. Este trabalho revelou compostos com grande potencial de marcação fluorescente de organelos e a sua dinâmica, bem como viabilidade celular. Há também potencial para inibição da ATPase e modulação do tempo de vida. Estas moléculas prospectam aplicações interessantes em investigação científica e também na medicina como inibidores de ATPase., Fluorescent nucleoside analogues have been extensively used for scientific and biomedical purposes owing to their photophysical properties. Specifically, these analogues can interact with the cellular machinery due to structural and chemical similarities to endogenous biomolecules, providing means to explore target-ligand interactions, as well as fluorescently label proteins, nucleic acids, and organelles. New fluorescent purine and pyrimidine derivatives exhibiting interesting photophysical and photochemical properties, such as high quantum yield, large Stokes shift, and absorption and emission wavelengths in the visible portion of the spectrum, were synthesized. These characteristics make them auspicious molecules to be used as fluorescent probes for biological applications. Here, thirty-two purine and pyrimidine derivatives were evaluated for their fluorescent probing capabilities, using Saccharomyces cerevisiae as a model organism. The impact of these molecules on cell proliferation was evaluated in a liquid culture assay. Most compounds did not interfere with the growth rates of yeast at 500 µM, except for some particular cases. Previous studies indicated a possible interaction between these purine and pyrimidine derivatives and the V-ATPase. To explore this possibility, an ATPase activity assay was performed. One of the compounds selected for this assay exhibited significant ATPase inhibition. A follow-up study aimed at determining the effect of these molecules on the lifespan of yeast, since normal V-ATPase activity is necessary for an extended lifespan. From nine compounds tested, eight increased yeast lifespan substantially while one slightly reduced lifespan. Epifluorescence microscopy was used to evaluate the fluorescent probing potential of the subject molecules under different conditions, revealing diverse staining patterns ranging from accumulation in the vacuolar lumen, to vacuolar membrane labelling, and possibly the endoplasmic reticulum, Golgi apparatus, and endocytic vesicles. Some compounds were also evaluated with different fixation techniques and the obtained results suggest that the compounds localize in the mentioned organelles in a mechanism requiring metabolic activity. Additionally, one compound was found to be a promising viability dye, since it presented an identical behaviour as propidium iodide in a live/dead fluorescence assay. A molecular docking screening was used to provide insights into possible interactions between these fluorescent nucleoside analogues and a set of proteins, demonstrating a high probability of interaction with proteins involved in purine and pyrimidine metabolism, as well as signalling pathways. This work unveiled compounds with great fluorescent probing potential of organelles and their dynamics, as well as cellular viability. There is also potential for ATPase inhibition and lifespan modulation. These molecules prospect interesting applications in scientific research, and also in medicine as ATPase inhibitors.

Dissertação de mestrado em Técnicas de Caracterização e Análise Química, O desenvolvimento de novos agentes antimicrobianos é um tema muito atual, devido ao aumento contínuo de novos microrganismos multirresistentes. As infeções contraídas por este tipo de microrganismos levam a um aumento da taxa de morbilidade e de mortalidade. Este problema contribui com custos elevadíssimos para a sociedade, devido ao consequente aumento do tempo de tratamento e hospitalização. Portanto, o desenvolvimento de novos materiais com propriedades antimicrobianas como, por exemplo, têxteis médicos, é um tema de extrema importância na atualidade. Os derivados de imidazole são compostos importantes para a síntese de novos antimicrobianos, devido às propriedades biológicas inerentes ao núcleo de imidazole. Um elevado número de fármacos desta família está hoje disponível no mercado e muitos outros encontram-se em fase de desenvolvimento. Neste trabalho, foram investigados derivados de imidazole que tinham demonstrado anteriormente uma potente atividade antimicrobiana. Estes derivados incorporam também uma unidade de amidrazona que tinha demonstrado oxidar facilmente em contacto com o ar, evoluindo para compostos intensamente corados. Neste sentido, o estudo realizado consistiu na caracterização colorimétrica e eletroquímica dos derivados de imidazole de partida e dos compostos azo resultantes da sua evolução ao ar, para elucidação dos mecanismos das reações de oxidação envolvidas. Foram realizados estudos da evolução ao ar de um dos derivados de imidazole, monitorizando o consumo do mesmo e a formação das novas espécies por diversas técnicas espectroscópicas e eletroquímicas. Adicionalmente, efetuou-se a oxidação eletroquímica deste composto, recorrendo a eletrólise exaustiva. Com base nos resultados obtidos, foi possível propor um mecanismo de oxidação para estes derivados de imidazole. Num outro capítulo, foi ainda efetuado o estudo do efeito dos grupos substituintes nas propriedades colorimétricas e reatividade do conjunto de compostos estudados. Foram determinados os valores de pKa destes compostos e foi investigado o efeito dos substituintes nas bandas de absorção e na resposta voltamétrica, em função do pH. Devido à capacidade antimicrobiana destes compostos contra a estirpe de fungos Candida krusei, procurou-se relacionar a atividade antimicrobiana destes compostos com os parâmetros eletroquímicos obtidos por voltametria cíclica, de forma a obter informação sobre a estrutura-atividade dos derivados de imidazole estudados., The development of new antimicrobial agents is a very current issue, due to the continuous increase of new multi-resistant micro-organisms. Infections contracted by this type of microorganisms lead to increased morbidity and mortality rates. This problem contributes to huge costs to society due to the consequent increase in treatment and hospitalization time. Therefore, the development of new materials with antimicrobial properties, such as medical textiles, is an extremely important topic nowadays. Imidazole-based compounds are important for synthesizing new antimicrobials due to the inherent biological properties of the imidazole core. A large number of drugs of this family are now available in the market, and many others are under development. In this work, imidazole derivatives have been investigated that had previously shown to have potent antimicrobial activity. These compounds also incorporate an amidrazone unit that had been shown to oxidize readily on contact with air, developing into intensely colored compounds. In this sense, the study consisted of the colorimetric and electrochemical characterization of the starting imidazole derivatives and the azo compounds resulting from their evolution in air, to elucidate the mechanisms of the oxidation reactions involved, using several spectroscopic and electrochemical techniques. Studies of the evolution in air of one of the imidazole derivatives were carried out, monitoring its consumption and the formation of new species by the same spectroscopic and electrochemical techniques. Additionally, the electrochemical oxidation of this compound was performed using exhaustive electrolysis. Based on the results obtained, it was possible to propose an oxidation mechanism for these imidazole derivatives. In another chapter, the effect of substituent groups on the colorimetric properties and reactivity of the set of compounds studied was also studied. The pKa values of these compounds were determined, and the pH-dependent effects of the substituents on the absorption bands, and on the voltammetric response, were also investigated. Due to the antimicrobial capacity of these compounds against the fungal strain Candida krusei, the antimicrobial activity of these compounds was related to the electrochemical parameters obtained by cyclic voltammetry, to obtain information about the structure-activity of the studied imidazole derivatives.

Dissertação de mestrado em Técnicas de Caracterização e Análise Química, Atualmente, a perfumaria tem-se destacado no quotidiano e progredido a nível científico tecnológico. O desenvolvimento de novas técnicas, formulações e combinações de perfumes é importante para atender às necessidades específicas dos consumidores. Deste modo, é imperativo diminuir os custos associados ao processamento dos perfumes e corresponder às tendências, cada vez mais exigentes, do mercado industrial. Neste contexto, umas das etapas mais preocupantes para a indústria de perfumaria é o tempo de maceração dos perfumes, que é indispensável na qualidade do produto. Efetivamente, tanto o tempo de reação, como o espaço físico e os gastos energéticos traduzem-se em custos significativos para a indústria de perfumaria. Assim, o objetivo ao nível industrial é diminuir o tempo de maceração, com a finalidade de aumentar a taxa de lucro do produto. Outra etapa relevante é a oxidação de um perfume que ocorre devido à exposição da radiação ultravioleta e à suscetibilidade química das fragrâncias sofrerem oxidação. Como resultado, podem ocorrer variações organoléticas do produto e/ou degradação dos componentes da formulação, dando origem a alterações no odor e na cor do perfume. Deste modo, a presente dissertação teve como objetivo estudar o método mais eficiente na maceração de um perfume, assim como explorar soluções de prevenção de oxidação. Para garantir a qualidade do produto final, foi também avaliada a estabilidade e compatibilidade de perfumes, conforme as diretrizes internas da Nortempresa Lda. cumprindo o regulamento EC 1223/2009. Para este estudo foi utilizada a técnica de Espetroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR). Os resultados obtidos nos estudos de estabilidade e compatibilidade permitiram verificar que as amostras de perfume estavam dentro dos limites estabelecidos pela Nortempresa, garantindo-se, assim, a qualidade do produto. Na maceração, os espetros de FTIR permitiram verificar que as ligações/grupos funcionais presentes se mantinham durante o processo de maceração. Por último, com o estudo da oxidação aferiu-se, por observação visual, que o antioxidante butil-hidroxitolueno (BHT) retardou o processo de oxidação da amostra de perfume em estudo, porém a concentração do BHT pode não ter sido suficiente para travar o processo de oxidação., Currently, perfumery has become prominent in everyday life and has made progress on a scientific-technological level. The development of new techniques, formulations and perfume combinations are important to meet the specific needs of consumers. It is therefore imperative to reduce the costs associated with perfume processing and to meet the increasingly demanding trends of the industrial market. In this context, one of the most worrying stages for the perfumery industry is the perfume maceration time which is essential for product quality. Indeed, both the chemical reaction time, as well as the physical space and the energy costs translate into significant expenses for the perfumery industry. Therefore, the aim is to reduce the maceration time to increase the commercialization of the product. Another relevant step is the oxidation of a perfume that occurs due to exposure to ultraviolet radiation or the chemical sensibility of the fragrances to oxidation. As a result, there may be an organoleptic alteration of the product, as may also occur a degradation of the formulation components, giving rise to changes in the perfume's odour and colour. This dissertation aimed to study the most efficient method in maceration of a perfume, as well as explore solutions to prevent oxidation. To ensure the quality of the final product, the stability and compatibility of perfumes was evaluated, according to the internal guidelines of Nortempresa complying with the regulation EC 1223/2009. For this project was used a physical-chemical characterization method, the Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). The results obtained in the stability and compatibility studies allowed us to verify that the perfume samples were within the limits established by Nortempresa, which ensures the quality of the product. In the maceration, through the FTIR it was possible to identify bonds that occurred during the maceration process. Finally, the study of oxidation showed, by visual observation, that the antioxidant butylhydroxytoluene (BHT) delayed the oxidation process of the perfume sample under study, but the concentration of BHT may not have been enough to stop the oxidation process.

Projeto de mestrado em Geociências - Valorização de Recursos Geológicos, Devido ao aumento da importância destas técnicas na prospeção de recursos, o seu estudo e interpretação tornou-se essencial para o dia a dia, com foco no desenvolvimento de problemas que surgem constantemente. Assim para a conclusão do Mestrado de Valorização de Recursos Minerais surgiu a oportunidade da realização de um estágio na empresa Sinergeo. Este estágio teve como objetivo a aplicação de vários métodos geofísicos para pesquisas geotécnicas no cemitério de Refoios do Lima, Ponte de Lima com o objetivo de identificar as causas dos abatimentos das sepulturas e indicar possíveis soluções. Durante o estudo foram utilizados diferentes métodos como a resistividade elétrica, georadar, topografia, DPM e utilização de fumos. Para obter os perfis foi utilizado um resistivímetro modelo SYSCAL R1 Plus da marca IRIS Instruments e os valores de resistividade elétrica foram tratados no software RES2DINV. Para a caracterização geofísica do subsolo recorreu-se a um Georadar SIR-3000 da marca GSSI, em que foram utilizadas antenas de 200MHz e 400Mhz, posteriormente os dados foram tratados no software Reflex2dQuick. Em suma, através dos métodos utilizados no trabalho conseguimos perceber que não houve um abate significativo das campas durante o período em que se realizou este estudo. Após a analise todos os dados obtidos dos diferentes métodos e correlação entre eles é possível determinar que existe o risco de colapso generalizados nas zonas analisadas. Tendo em conta os riscos analisados é possível planear uma intervenção para tentar resolver o problema inicial e impedir que o abatimento total do terreno nas áreas assinaladas, com uma proposta de 4 recomendações para resolução do problema., Due to the increasing importance of these techniques in the prospection of resources, their study and interpretation became essential for the day to day, with a focus on the development of problems that constantly arise. Thus, for the conclusion of the Master of Mineral Resources Valuation the opportunity arose to carry out an internship in the company Sinergeo. The aim of this internship was to apply various geophysical methods for geotechnical surveys in the cemetery of Refoios do Lima, Ponte de Lima, in order to identify the causes of the graves' collapses and to indicate possible solutions. During the study different methods were used such as electrical resistivity, georadar, topography, DPM and use of fumes. To obtain the profiles a resistivity meter model SYSCAL R1 Plus from IRIS Instruments was used and the electrical resistivity values were treated in RES2DINV software. For the geophysical characterization of the subsoil a Georadar SIR-3000 from GSSI was used, in which 200MHz and 400Mhz antennas were used, later the data were treated in the software Reflex2dQuick. In summary, through the methods used in the work we could see that there was no significant reduction of the graves during the period in which this study was carried out. After analysing all the data obtained from the different methods and the correlation between them it is possible to determine that there is a risk of generalised collapse in the areas analysed. Taking into account the risks analysed, it is possible to plan an intervention to try to resolve the initial problem and prevent the total collapse of the land in the areas indicated, with a proposal of 4 recommendations for resolving the problem.

Dissertação de mestrado em Ciências e Tecnologias do Ambiente (especialização em Energia), As regiões estuarinas são ambientes de importância social por serem áreas densamente povoadas e urbanizadas, e por concentrarem atividades de alto valor económico. Estes fatores aumentam a demanda energética regional que, associada ao atual interesse em descarbonizar a economia, impulsiona a busca por uma produção de energia que seja eficiente, renovável, confiável e sustentável. Dentre estas tecnologias, os sistemas de conversão de energia hidrocinética são potencialmente adequados para áreas estuarinas. Entretanto, no atual contexto de alterações climáticas, é importante estudar como as mudanças no nível médio do mar podem afetar a produção de energia hidrocinética. Assim, este trabalho propõe uma metodologia para avaliar o potencial energético hidrocinético em cenários futuros, utilizando técnicas de modelação numérica hidrodinâmica. Aplicado ao estuário do rio Douro, são propostos vários cenários que consideram as condições presentes e as projeções para médio (2050) e para longo (2100) prazo sob diferentes Percursos Socioeconómicos Partilhados. Os resultados revelaram que a região estuarina estudada mantém-se altamente dependente do caudal do rio até 2100, embora a oscilação da maré também seja significativamente percebida em todo o estuário. No geral, o potencial hidrocinético não aumentará com a elevação do nível médio do mar, mas será consideravelmente menor. Portanto, com o aumento das emissões de CO2, e a associada intensificação da subida do nível médio do mar, é expectável uma diminuição da energia cinética disponível para exploração no estuário do rio Douro. Os resultados obtidos reforçam a necessidade de realizar estudos locais para avaliar as tendências futuras na produção de energia hidrocinética., Estuarine regions are environments of social importance as they are densely populated and urbanized, and for concentrating high-value economic activities. These factors increase regional energy demand, which, along with the current drive towards decarbonizing the economy, boosts the demand for new, efficient, renewable, safe, and sustainable energy production. Among these technologies, hydrokinetic energy conversion systems are potentially well-suited for estuarine areas. However, in the actual context of climate change, it is important to know how changes in mean sea level may affect hydrokinetic energy production. Thus, this work proposes a methodology to assess the hydrokinetic energy potential for future scenarios using numerical hydrodynamic modelling techniques. Applied to the Douro estuary, several scenarios considering present conditions, as well as medium (2050) and long-term (2100) projections under different Shared Socioeconomic Pathways are proposed. The results revealed that the studied estuarine region maintains a high dependence on freshwater discharge until 2100, although tidal oscillation is also significantly perceived in the entire estuary. Overall, hydrokinetic power potential will not increase with the mean sea level rise and will instead be considerably lower. Therefore, a decline in the kinetic energy available for exploitation is expected in the Douro estuary with increasing CO2 emissions, along with the associated intensification of sea level rise. The obtained results reinforce the need to perform local studies to evaluate future trends in hydrokinetic energy production., Furthermore, I am grateful that my research was partially supported by the project EsCo-Ensembles (PTDC/ECI-EGC/30877/2017), co-financed by NORTE 2020, Portugal 2020, and the European Union through the ERDF, and by Foundation for Science and Technology - FCT through national funds. It was such an honour to be part of this great project and amazing team., Finally, I would like to acknowledge the Instituto Hidrográfico, EDP Energias de Portugal, and the projects ECOIS (POCTI/CTA/48461/2002), RAIA (0313-RAIA-1-E), RAIA.co (0520-RAIA CO-1-E), RAIA tec (0688- RAIA TEC-1-P), ECORISK (NORTE 07 0124-FEDER-000054), and INNOVMAR/ECOSERVICES (NORTE 01 0145-FEDER-000035) for the data provided.

Dissertação de Mestrado em Ciências e Tecnologias do Ambiente (especialização em Monitorização e Remediação Ambiental), Sempre que ocorre exploração mineira são produzidas grandes quantidades de resíduos, em diferentes estados e com diferentes propriedades físicas e químicas. Estes resíduos não possuem valor económico, pelo que são descartados e depositados em escombreiras e barragens de rejeitados. Quando estes resíduos resultam da exploração de depósitos com sulfuretos possuem na sua constituição estes minerais sulfuretados, que na presença de oxigénio, água e de microrganismos acidófilos sofrem oxidação, o que leva à produção de iões H+ , e consequentemente de acidez. Este processo culmina na contaminação por drenagem ácida (AMD). De modo a compreender este fenómeno foi feita uma caracterização de águas de AMD em três áreas mineiras distintas: Valdarcas, localizada em Vila Nova de Cerveira (norte de Portugal); São Domingos, localizada em Mértola (setor português da Faixa Piritosa Ibérica (FPI)); e Campanário, localizada em Valverde del Camino (setor espanhol da FPI). Em todas as áreas mineiras verificam-se diferenças relevantes entre as situações de fundo regional e os efluentes. O fundo regional tem valores de pH próximos da neutralidade, enquanto para os parâmetros: condutividade elétrica (CE), sólidos totais dissolvidos (STD), potencial redox (Eh), acidez e sulfato, se obtêm valores relativamente baixos. Nos casos dos efluentes registou-se o contrário, com valores baixos de pH e valores altos de CE, TDS, Eh, acidez e sulfato. Também se verifica o efeito da atenuação natural, especialmente pelos fenómenos de diluição e precipitação, que são mais acentuados em Valdarcas e São Domingos. O parâmetro Eh está em concordância com as concentrações de Ferro(III) e Ferro(II), o que revela a influência das reações de oxidação-redução. Confirma-se assim, pela análise dos resultados, a existência de contaminação por AMD nas três áreas mineiras estudadas. Os resultados obtidos demonstram a necessidade de implementação de planos de monitorização e de reabilitação em áreas mineiras abandonadas, de modo a atenuar os efeitos da drenagem ácida., Whenever mining occurs, large quantities of mining wastes are produced, in different states and with different physical and chemical properties. These wastes have no economic value, so they are discarded and deposited in heaps and tailings dams. When these wastes result from sulphide mining, they have sulphide minerals, which in the presence of oxygen, water, and acidophilic micro-organisms undergo oxidation, which leads to the production of H+ ions, and consequently the production of acidity. This process culminates in contamination by acid mine drainage (AMD). In order to understand this phenomenon, a characterization of AMD in three distinct mining areas was performed: Valdarcas, located in Vila Nova de Cerveira (northern Portugal); São Domingos, located in Mértola (Portuguese sector of the Iberian Pyritic Belt (IPB)); and Campanário, located in Valverde del Camino (Spanish sector of the IPB). In all mining areas there are important differences between the regional background and the effluent. In the background, high pH values were obtained, while for the parameters: electrical conductivity (EC), total dissolved solids (TDS), redox potential (Eh), acidity, and sulphate, low values were obtained. In the case of effluents, the opposite was observed, with low values for pH and high values for EC, TDS, Eh, acidity, and sulphate. The effect of natural attenuation is also verified, especially by dilution and precipitation, which are more accentuated in Valdarcas and São Domingos. The Eh parameter is in agreement with the concentration of Iron(III) and Iron(II), which is related to oxidation- reduction reactions. Thus, the analysis of the results shows the existence of AMD contamination in the three mining areas studied. The results obtained demonstrate the need to implement monitoring and rehabilitation plans in abandoned mining areas in order to mitigate the effects of acid drainage., Agradeço também à Fundação para a Ciência e a Tecnologia I.P. e ao Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional – FEDER, através do Programa Operacional Competitividade e Internacionalização, pelo financiamento para o projeto Nano-MINENV- “MINERAIS COM RELEVÂNCIA AMBIENTAL EM SISTEMAS CONTAMINADOS POR DRENAGEM ÁCIDA: PROPRIEDADES E REATIVIDADE À ESCALA NANOMÉTRICA”/Universidade do Minho, projeto n.º 029259, que permitiu a realização desta dissertação de mestrado.

Dissertação de mestrado em Ciências e Tecnologias do Ambiente (especialização em Energia), A poluição dos ambientes aquáticos é uma problemática que tem vindo a acompanhar a evolução do ser humano, nomeadamente, o crescimento populacional e suas múltiplas atividades, cada vez mais intensivas. Esta poluição é também causada pelos chamados poluentes emergentes, ou micropoluentes, com putativos impactos nocivos na saúde humana e meio ambiente. Estes impactos ainda não são totalmente conhecidos uma vez que a sua libertação para o ambiente não é legislada e monitorizada. Entre vários poluentes, os metais pesados, nomeadamente o crómio (Cr), apresentam vários impactos na saúde humana e nos organismos aquáticos. Com a crescente preocupação ambiental, as sustentabilidades dos materiais usados são levadas em consideração. Como tal, este trabalho propõe a utilização de materiais de origem natural aliado com a técnica de adsorção, também ela sustentável, como uma alternativa de remoção de Cr(VI), sendo o estado oxidativo de crómio com efeitos mais nocivos para o humano e organismos aquáticos. Neste estudo foram desenvolvidas membranas à base de quitosano e quitosano/lenhina por solvent casting, sem e com reticulação. Em seguida, realizaram-se as caracterizações físico-químicas destas membranas, onde se observaram estruturas não porosas e boa homogeneidade entre todas as amostras. Para além disto, verificou-se que a lenhina e a reticulação não alteram a estabilidade química e térmica da estrutura de quitosano. Neste contexto, as membranas de quitosano apresentam um comportamento hidrofóbico, contrariamente, as membranas de quitosano-lenhina, bem como as reticuladas revelaram um comportamento hidrofílico. Posteriormente, foram realizados testes de adsorção de Cr(VI) com as membranas desenvolvidas. Concluiu-se que as todas as membranas apresentavam uma eficiência de remoção > 90%. Estes resultados comprovam que as membranas desenvolvidas são capazes de remover Cr(VI) em águas preparadas em laboratório. Adicionalmente, comprovou-se também neste trabalho, que estas membranas podem igualmente ser processadas por screen printing. Desta forma, as membranas de quitosano apresentam versatilidade interessante, apresentando propriedades físico-químicas e de adsorção excecionais. A introdução de lenhina e modificação por a reticulação visaram reforçar as propriedades mecânicas e de adsorção. Tendo tudo em consideração, as membranas de quitosano provam ser um excelente material “amigo do ambiente”., The pollution of aquatic environments is a problem that has been growing along with Human evolution, specifically population growth and the multiple human activities, which are getting increasingly intense and out of control. This pollution is caused by emergent pollutants, also known as micropollutants, which have putative impacts on human health and the environment. The specific impacts aren’t known yet, since its release to the environment is neither legislated nor monitored. Within the broad selection of pollutants, heavy metals, namely chromium, show multiple impacts on human health and aquatic organisms. With the growing environmental uneasiness, the sustainability of the used materials is greatly considered. Hence, this work proposes using materials of natural origin allied with an adsorption technique, which is also sustainable, as an alternative for the removal of Cr(VI), the oxidative chromium state with the worst effects for the different organisms. In this study, chitosan and chitosan/lignin-based membranes were produced through solvent casting with and without reticulation. It was also possible to modify these membranes by reticulation. The physicochemical characteristics of all the developed materials presented a non porous structure and homogeneity. It was confirmed that the lignin and the reticulation don’t affect the chemical and thermic stability of the chitosan structure. Following the line of thought, the chitosan membranes present a hydrophobic behavior; on the other hand, the chitosan-lignin sample and the reticulated ones present hydrophilic behavior. Thereupon, Cr(VI) adsorption tests were realized with the developed membranes. It was possible to conclude that the developed membranes presented a remarkable removal efficiency around 90%. These results prove that the developed membranes can successfully remove the Cr(VI) in water medium. In addition, these membranes can be processed by screen printing. Considering all these factors, the chitosan membranes have exciting versatility, proving to have exceptional physicochemical properties and an excellent adsorption capacity. The introduction of lignin and the modification by reticulation have proven to be an excellent reinforcement for the mechanical and adsorption properties.

Dissertação de mestrado em Biophysics and Bionanosystems, Cancro da mama tem sido uma condição recorrente que afecta, sobretudo, a saúde das mulheres globalmente. Mesmo que tecnologia moderna seja capaz de vigiar estes pacientes e tratá-los, reduzindo a taxa de mortalidade, há ainda um atraso no diagnóstico precoce, resultando num aumento da mortalidade geral induzida por metástases. Compreender esta patofisiologia a nível molecular tem sido útil para obter conhecimento sobre a proliferação do cancro, incluindo reincidências. Vesículas extracelulares (VEs) têm sido utilizadas para novas estratégias de deteção de biomarcadores. VEs são secretadas por células e estão presentes no sangue. Estas possuem bicamadas lipídicas contendo no seu interior proteínas, ADNs, ARNs e lípidos bioativos. VEs formam uma grande variedade de mensageiros intracelulares para a comunicação entre vários tipos de células, transportando indicadores de saúde e doença. Entender a diversa composição de VEs tumorais requer ainda investigação de forma a encontrar potenciais biomarcadores clinicamente relevantes. Um dos maiores obstáculos no estudo de VEs é o seu isolamento. Técnicas comuns dependem, em geral, de estratégias de ultra-centrifugação, que costumam consumir muito tempo e inerentemente obtêm baixos rendimentos. Recentemente, o reagente ExoGAG foi introduzido como um método alternativo para executar o enriquecimento de VEs, permitindo o seu isolamento de biópsias líquidas e obtendo uma população pura de VEs. Para além disto, dispositivos microfluídicos, que manipulam fluídos a altos rácios de fluxo, têm mostrado resultados promissores no isolamento de VEs com poucas contaminações. Especificamente, micromisturadores poderão ser usados para ampliar a produção de complexos VE-ExoGAG, num microssistema, aumentando a eficácia da coleção de VEs. Este projecto pretende desenvolver um sistema microfluídico capaz de misturar VEs com ExoGAG, com o âmbito em obter uma amostra pura para o diagnóstico do cancro da mama. O micromisturador “espinha de peixe escalonada” obteve os melhores resultados de misturação. Técnicas de caracterização mostraram níveis significativos da conjugação, porém a obtenção de populações monodispersas coesas mostrou-se uma tarefa difícil., Breast Cancer has been a recurring condition that affects, especially, the health of many women worldwide. Even though modern technology has been able to monitor these patients and apply treatment, reducing the mortality rate, early diagnosis still lags, resulting in an overall cause of morbidity induced by cancer metastasis. Understanding this pathophysiology, at a molecular level, has been promising to grant knowledge about breast cancer proliferation, including relapses. Extracellular vesicles (EVs) have been used for new biomarker detection strategies. EVs are secreted from cells and can be found in blood circulation. They possess lipid bilayers containing in their interior proteins, DNAs, RNAs, and bioactive lipids. EVs form a vast array of intracellular messengers that are used for communication between a variety of cell types, carrying signals of both health and disease. Understanding the diversity of the composition of tumour EVs requires further investigation to unveil their potential as clinically relevant biomarkers. One of the biggest challenges for the study of EVs has been their isolation. Current techniques mostly rely on ultracentrifugation strategies, which are generally time-consuming and also inherently provide a low yield. Recently, the ExoGAG reagent has been introduced as an alternative method to streamline EV enrichment allowing their isolation from liquid biopsies, and obtaining a purified EV population. Moreover, microfluidic devices, which manipulate fluids at high flow rates, have recently shown promising EV isolation results with low contaminations. Specifically, micromixers can be used to enhance the generation of EV ExoGAG complexes, in a microsystem, increasing the efficiency of EV collection. This project aims to develop a microfluidic device capable of mixing EVs with ExoGAG to obtain a purified sample for breast cancer diagnosis. A staggered herringbone mixer has shown to be the most optimal for mixing efficiency. Characterization analysis showed a significant conjugation of ExoGAG with EVs, although cohesive monodispersed populations were difficult to obtain.

Dissertação de mestrado em Biophysics and Bionanosystems, O câncro da mama é um dos tipos de câncer mais comuns e uma das principais causas de mortalidade por câncer em mulheres1. A metástase é a causa básica da mortalidade relacionada ao câncer e, como o câncer é uma doença dinâmica e heterogênea, é crucial monitorizar a progressão da doença para combater a sua evolução2. Os métodos atualmente utilizados na clínica não são ideais, pois não representam o real estado do tumor. Para promover uma maior precisão na biomedicina a fim de melhorar o diagnóstico clínico e as decisões terapêuticas, é necessário desenvolver novas estratégias de detecção dos biomarcadores3. Por meio da biópsia líquida (LB), que é um método minimamente invasivo, é possível aceder informações sobre o tumor em tempo real, superando as limitações da biópsia solida4, permitindo um diagnóstico mais preciso, precoce e uma terapia personalizada. LB analisa vários biomarcadores de câncer, incluindo ctDNA5. O DNA tumoral circulante (ctDNA) é um DNA fragmentado que se origina no tumor ou em células tumorais circulantes (CTCs) que circulam livremente no sangue do paciente, resultantes do fenômeno da metástase. Ao ser proveniente das células, é liberado após sua morte, por diferentes processos como apoptose, necrose e autofagia, assim o ctDNA apresenta menor uniformidade de tamanho e integridade quando relacionado ao DNA livre de células6. Estudos anteriores sobre o ctDNA mostraram que ele representa um biomarcador valioso para identificar mutações específicas que fornecem informações valiosas para o manejo clínico de pacientes com câncer, pois representa uma fonte em tempo real de informações relacionadas ao tumor, relevantes para a progressão do câncer e personalização do tratamento do paciente para melhorar a sua resposta. No entanto, as técnicas atuais de extração de ctDNA são complicadas e pouco eficientes7–9. Microfluídica é a área da ciência de manipulação e controlo de fluidos e partículas em microcanais10. Apresenta múltiplas vantagens no manuseio de amostras biológicas, como a possibilidade de dispositivos portáteis, descartáveis e de baixo custo, e a oferta de capacidade de integração para que toda a gama de protocolos laboratoriais de bancada, desde o manuseio de amostras até a reação, separação e deteção, possam ser incorporados e automatizados num único chip 11., Breast cancer is one of the most common cancer types and a leading cause of cancer-related mortality in women1 . Metastasis is the underlying cause of cancer-related mortality, and since cancer is a dynamic and heterogeneous disease, it is crucial to monitor disease progression to fight cancer evolution2 . The methods currently used in the clinic, are not ideal as they fail to represent the real state of the tumor. To promote greater precision in biomedicine to improve clinical diagnosis and therapeutic decisions, it is necessary to develop new biomarker detection strategies3 . Through liquid biopsy (LB), which is a minimally invasive method, it is possible to access information about the tumor in real-time, overcoming the limitations of tissue biopsy4 , and allowing a more precise and early diagnosis and personalized therapy. LB analyses several cancer biomarkers, including ctDNA5 . Circulating tumor DNA (ctDNA) is fragmented DNA that originates in the tumor or in circulating tumor cells (CTCs) circulating freely in the patient's blood, resulting from the phenomenon of metastasis. When coming from cells, it is released upon their death, by different processes such as apoptosis, necrosis, and autophagy, thus ctDNA exhibits less uniformity in size and integrity when related to cell-free DNA6 . Previous ctDNA studies have shown that it represents a valuable biomarker to identify specific mutations that provide valuable information for the clinical management of cancer patients as it represents a real-time source of tumor-related information, relevant to cancer progression and personalize patient treatment to improve their response. However, current techniques for ctDNA extraction are complicated and not very efficient7–9 . Microfluidics is the area of science of handling and controlling fluids and particles in microchannels10. It presents multiple advantages to handling biological samples, such as the possibility of portable, disposable, and inexpensive devices, and the offer of integration capability so that the entire range of benchtop laboratory protocols, from sample handling to reaction, separation, and detection, can be incorporated and automated on a single chip11.

Dissertação de mestrado em Química Medicinal, Apples (Malus domestica) and pears (Pyrus L.). are two of the most widely grown and consumed fruits on the planet. They provide phenolic compounds, which are considered to have positive effects on human health such as antioxidant and anti-hypertensive properties. The by products of these fruits are not currently fully utilized; thus, it is critical to characterize them, particularly with regard to their antioxidant capabilities, in order to identify potential uses and prevent their waste. The goal of this study was to identify the antioxidant properties of by-products and edible parts of six national cultivars of pears — Bela-Feia, Torres Novas, Carapinheira, Carapinheira Roxa, Lambe-os-Dedos, and Amorim — and five different Portuguese apple cultivars — Pardo Lindo, Pêro de Borbelo, Noiva, Pêro Coimbra, and Repinau — produced in the Alcobaça region (Portugal) and compare them with commercially available cultivars, also from this region. The antioxidant properties were assessed employing antioxidant capacity tests (DPPH radical scavenging and β- carotene bleaching) as well as total flavonoids and total phenolic content assays. In general by products from apples and pears, performed better in terms of antioxidant capacity, TFC, and TPC, indicating their potential as sources of beneficial antioxidant compounds. It is interesting to note that in some cultivars such as the Carapinheira pear, the maximum antioxidant properties can be found in seeds while in other cultivars like Noiva apple can be found in peels. A UHPLC-ToF-MS method was also developed for the determination of 20 individual phenolics in the mesocarp (pulp) and by-products of apples and pears. The analytical method was evaluated regarding linearity, limit of detection, limit of quantification, accuracy, showing its suitability for the quantification of phenolic compounds. This method was applied to four samples of the regional cultivars of fruits, providing their phenolic composition. Vanillic acid and caffeic acid were the phenolics with a higher concentration in the fruit samples. The principal component analysis (PCA) technique was used to reduce the data dimensionality while maintaining the contribution of the original variables. Fruits were successfully differentiated into groups based on their provenience., Maçãs e peras são duas das frutas mais produzidas e consumidas em todo o mundo. Estas frutas são fontes de compostos fenólicos, que são considerados como tendo efeitos positivos para a saúde humana, tais como propriedades antioxidantes e anti-hipertensivas. Os sub-produtos destes frutos não estão a ser devidamente aproveitados; portanto é essencial caracterizá-los, particularmente em relação às suas propriedades antioxidantes, de maneira a identificar potenciais usos e prevenir o seu desperdício. O objetivo deste trabalho foi identificar as propriedades antioxidantes dos sub-produtos e parte edível de seis cultivares nacionais de peras — Bela-Feia, Torres Novas, Carapinheira, Carapinheira Roxa, Lambe-os-Dedos, e Amorim — e cinco cultivares portugueses de maçãs Pardo Lindo, Pêro de Borbelo, Noiva, Pêro Coimbra, e Repinau — produzidos na região de Alcobaça (Portugal) e compará-los com cultivares comercialmente disponíveis, também desta região. As capacidades antioxidantes foram avaliadas aplicando testes de capacidade antioxidante (método do radical DPPH e branqueamento do β-caroteno) e também pela determinação do teor total de compostos fenólicos e de flavonoides. No geral, os sub-produtos obtiveram melhores resultados na capacidade antioxidante, TPC e TFC, mostrando o seu potencial como fonte de antioxidantes. É interessante referir que em alguns cultivares, como na pera Carapinheira, os resultados são melhores nas sementes e noutros, como na maçã Noiva, nas cascas. Também foi desenvolvido um método UHPLC-ToF-MS para a determinação de 20 compostos fenólicos individuais no mesocarpo (polpa) e sub-produtos destas matrizes. O método analítico foi avaliado quanto à linearidade, limite de deteção, limite de quantificação, precisão, mostrando ser adequado para a determinação de compostos fenólicos. O método foi aplicado a 4 amostras dos cultivares regionais, fornecendo a sua composição fenólica. Os ácidos vanílico e cafeico foram encontrados em maiores concentrações nestas matrizes. Uma técnica de análise de componentes principais (PCA) foi utilizada para diminuir a dimensão de dados, mantendo o contributo das variáveis iniciais. Os frutos foram separados com sucesso com base na sua proveniência., Este trabalho foi realizado no âmbito do projeto clabel+: Alimentos inovadores “clean label” naturais, nutritivos e orientados para o consumidor, com a referência POCI-01-0247-FEDER 046080 financiado pelo Programa Operacional Competitividade e Internacionalização (POCI), sob o acordo de parceria COMPETE2020, PORTUGAL2020, através do co-financiamento do Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER).

Dissertação de mestrado em Bioquímica Aplicada (especialização em Biomedicina), A glucose, fonte de carbono e energia preferencial para a maioria das células eucariotas, é capaz de estimular o seu próprio transporte através da membrana plasmática. Este é um passo limitante que afeta a capacidade fermentativa das leveduras. Em Saccharomyces cerevisiae, tal como em Torulaspora delbrueckii, que emergiu como uma espécie de levedura promissora para ser implementada nas indústrias vínica e da panificação, a entrada de hexoses nas células ocorre pelo intermédio de proteínas transportadoras. Em T. delbrueckii, o transporte de glucose é mais sensível aos efeitos inibitórios causados pelo etanol do que em S. cerevisiae. Assim, a caracterização e manipulação dos transportadores de glucose de T. delbrueckii poderá ser uma estratégia adequada para aumentar a sua taxa de crescimento e melhorar a sua capacidade fermentativa na presença de etanol. No presente trabalho, avaliamos a taxa específica de crescimento de 41 estirpes de T. delbrueckii e examinamos os seus genomas de forma a caracterizar o seu repertório de transportadores de hexoses. Todas as estirpes codificam pelo menos 5 transportadores, mas a maioria codifica um ou dois transportadores adicionais. Não foi observada uma correlação entre as taxas específicas de crescimento em meio YPD, o número de transportadores e as origens das estirpes analisadas. Análises adicionais foram realizadas usando a estirpe T. delbrueckii PYCC 5321, onde os níveis de expressão dos seus 4 genes mais conservados foram analisados ao longo das diferentes fases de crescimento. Os resultados não indicaram variação significativa nos níveis de expressão de 3 desses genes, no entanto, um deles é significativamente mais expresso na fase estacionária. Adicionalmente, tentamos caracterizar os mesmos 4 transportadores, clonando e expressando-os numa estirpe de S. cerevisiae hxt null. De forma semelhante, tentamos melhorar o crescimento e capacidade fermentativa de T. delbrueckii através da expressão dos transportadores de S. cerevisiae menos sensíveis ao etanol. No entanto, as duas estratégias de clonagem ainda estão a ser otimizadas. Este trabalho revelou alguns aspetos interessantes, relacionados com o transporte de glucose e as proteínas transportadoras de T. delbrueckii, contribuindo assim para aprofundar o conhecimento desta espécie., Glucose, the preferred carbon and energy source for most eukaryotic cells, is able to stimulate its own transport across the plasma membrane. This is a rate limiting step which, consequently, affects yeasts fermentation capacity. In Saccharomyces cerevisiae, as well as in Torulaspora delbrueckii, a yeast species that has emerged as a promising species to be implemented in wine and bread making industries, the uptake of hexoses occurs mainly through the intermediary of transporter proteins. It has been reported that T. delbrueckii’s glucose transport has a higher sensitivity to inhibitory effects caused by ethanol when compared to S. cerevisiae’s. Thus, the characterization of T. delbrueckii’s glucose transporters and the manipulation of its hexose transport might be a suitable strategy to increase this species growth rate and improve its fermentation capacity when ethanol is present. In the present work, we assessed the specific growth rate of 41 T. delbrueckii strains and examined their genome to characterize the species repertoire of hexose transporter genes. All strains encode at least five transporters, but most encode one or two additional ones. No correlation was observed between the values obtained for the specific growth rate, number of transporters encoded and the origins of the T. delbrueckii strains analysed in the scope of this work. Further analyses were performed using T. delbrueckii PYCC 5321, where the expression levels of the four most conserved transporters were analysed, throughout the different phases of its growth. Results indicated no significant variation in the expression levels of three of the transporters, however, one of them was significantly more expressed on the stationary phase. Additionally, we tried to characterize the same four transporters of this species by cloning and expressing them on a S. cerevisiae hxt null strain. In a similar way, we also tried to improve the growth and fermentation of T. delbrueckii by the expressing S. cerevisiae’s transporters less sensitive to ethanol. However, both cloning strategies are still being optimized. The present work revealed some interesting aspects related to T. delbrueckii’s glucose transport and protein transporters, contributing, then, to deepen the knowledge about this species., This work was supported by the UID/BIA/04050/2013 (POCI-01-0145-FEDER-007569) and UID/BIA/04050/2019 strategic programs and by the project PTDC/BIA-MIC/32059/2017, which is funded by national funds through the FCT- Fundação para a Ciência e Tecnologia and by the ERDF-European Regional Development Fund through the COMPETE2020–Programa Operacional Competitividade e Internacionalização (POCI) and Sistema de Apoio à Investigação Científica e Tecnológica (SAICT).

Dissertação de mestrado em Bioquímica Aplicada (especialização em Biomedicina), A indústria vínica encontra-se sob pressão para inovar os seus produtos. Saccharomyces cerevisiae é a levedura mais utilizada na produção de bebidas alcoólicas e pão, contudo as leveduras não-Saccharomyces têm atraído o interesse destas indústrias devido ao seu potencial biotecnológico. Torulaspora delbrueckii destaca-se entre estas leveduras devido à sua capacidade de introduzir diversidade ao mercado dos vinhos. Durante a fermentação dos mostos, adiciona-se sulfitos para inibir o crescimento de microrganismos contaminantes, o que faz da resistência aos sulfitos uma característica desejada nas leveduras fermentativas, de forma que concluam este processo. T. delbrueckii é uma espécie sensível, tendo em consideração a concentração de sulfitos adicionada ao mosto. Uma vez que a utilização de organismos geneticamente modificados ainda não é um tema consensual na indústria alimentar, a evolução laboratorial adaptativa surge como uma alternativa natural às estratégias de manipulação genética convencionais. Neste trabalho, foi realizada uma avaliação global de uma coleção de estirpes de T. delbrueckii para aferir a sua resistência aos sulfitos. Subsequentemente, foi otimizada a estratégia de evolução laboratorial adaptativa, em meio sólido e líquido, expondo a estirpe tipo a concentrações crescentes de metabissulfito de sódio, de 0,25 a 2,50 mM durante várias gerações, de modo a obter um fenótipo evoluído associado a uma maior resistência. Em meio sólido, alcançou se uma melhoria na resistência da estirpe evoluída, apresentando crescimento a 1,50 mM de metabissulfito de sódio, enquanto, a concentração máxima de crescimento da estirpe não evoluída era de 1,00 mM. Também foi realizada a análise de cladogramas dos genes SSU1, ARG3 e MET22 com o objetivo de correlacionar a resistência aos sulfitos e o genoma das estirpes da coleção, que demonstrou uma relação entre o gene SSU1 e a resistência das estirpes. Os resultados deste trabalho reforçam o potencial da evolução laboratorial adaptativa no aumento da resistência aos sulfitos e o potencial da sua futura implementação na área da biotecnologia, e também a importância de aliar procedimentos experimentais à análise bioinformática de modo a complementar o estudo., The wine industry has been under pressure to innovate its products. Saccharomyces cerevisiae has been employed, almost exclusively, in the manufacture of alcoholic beverages and bread, but non-Saccharomyces yeasts have drawn the attention of these industries due to their biotechnological potential. Torulaspora delbrueckii stands out among these yeasts due to its potential to introduce diversity to the standard wine market. During must fermentation, sulphites are employed to inhibit the growth of spoilage microorganisms and therefore resistance to sulphites is a desired trait for wine yeasts in order to complete the fermentation process. T. delbrueckii is a sensitive species when considering the concentrations of this compound added during fermentation. Since the employment of genetically modified organisms is still a debatable subject in the food industry, adaptive laboratory evolution emerged as a natural alternative to conventional genetic manipulation strategies. In the present work, a sulphite resistance screening of T. delbrueckii strain collection was performed to evaluate their resistance. Thereafter an adaptive laboratory evolution strategy was optimized, in both liquid and solid media, exposing the T. delbrueckii type strain to increasing concentrations of sodium metabisulphite, ranging from 0.25 to 2.50 mM during several generations, to obtain an evolved phenotype with higher resistance to sulphites. In solid media, was achieved an enhancement of sulphites’ resistance in the evolved strain, which was able to grow in 1.50 mM of sodium metabisulphite, in comparison with the original strain whose resistance was only up to 1.00 mM. A cladogram analysis of SSU1, ARG3 and MET22 was also performed intending to correlate the resistance to sulphites and strain’s genomes. This analysis revealed a correlation between SSU1 and strain resistance. These findings reinforce the potential of adaptive laboratory evolution in the enhancement of yeast’s resistance and their further implementation in the biotechnological field, and the importance of allying experimental procedures and bioinformatics analysis in order to complement the study., This work was supported by the UID/BIA/04050/2013 (POCI-01-0145-FEDER-007569) and UID/BIA/04050/2019 strategic programs and by the project PTDC/BIA-MIC/32059/2017, which is funded by national funds through the FCT- Fundação para a Ciência e Tecnologia and by the ERDF-European Regional Development Fund through the COMPETE2020– Programa Operacional Competitividade e Internacionalização (POCI) and Sistema de Apoio à Investigação Científica e Tecnológica (SAICT).

Dissertação de mestrado em Biophysics and Bionanosystems, A pele é o maior órgão do corpo humano e está constantemente exposta a partículas nanométricas provenientes de poluentes ambientais (partículas ultrafinas) bem como cosméticos (protetores solares contendo nanopartículas de dióxido de titânio). Estas ocorrências resultam em várias reações com consequências adversas significativas para a saúde, como envelhecimento precoce da pele, alergias, pigmentação excessiva, agravamento dos quadros de psoríase e em último caso cancro da pele. Atualmente, não há diretrizes da OCDE ou ISO para avaliar a nanotoxicidade in-vitro, nem revisões das diretrizes de toxicocinética para avaliar o impacto desses nanomateriais na pele ou o seu potencial para provocar danos permanentes. Modelos animais são amplamente utilizados para a compreensão das condições de saúde e das doenças da pele humana, bem como na fase pré-clínica para determinar o mecanismo de ação de cosméticos. No entanto, os modelos animais geralmente não são concisos e não conseguem prever a resposta humana devido a diferenças na anatomia, fisiologia e imunidade da pele, para além de desencadear várias preocupações éticas. Novos modelos capazes de replicar a fisiologia de órgãos bem como a resposta sistémica do corpo humano à exposição de nanomateriais são essenciais. A tecnologia organ-on-a-chip apesar de estar repleta de desafios biológicos e de engenharia tem o potencial de revolucionar a avaliação de risco de nanomateriais de próxima geração. Assim, estimar a toxicidade na pele humana de nanomateriais manufaturados, bem como acidentais, em sistemas baseados em microfluídica, torna-se urgente e necessário. O principal objetivo deste trabalho foi desenvolver e otimizar um sistema biomimético da epiderme com perfusão dinâmica e com uma arquitetura modular que permita a avaliação da toxicidade de nanomateriais. Nanopartículas de dióxido de titânio previamente caracterizadas foram introduzidas no dispositivo microfluídico e a sua toxicidade avaliada., The skin is the largest organ in the human body and is constantly exposed to airborne nano-sized and ultrafine particles from environmental pollutants and cosmetics containing nanomaterials, such as sun protectors containing titanium dioxide nanoparticles. This results in several reactions that have significant adverse health consequences, such as early skin aging, allergies, pigmentation, worsening of psoriasis, and ultimately skin cancer. Currently, there are no OECD or ISO guidelines for assessing in-vitro nanotoxicity, or revisions to toxicokinetics guidelines for evaluating the impact of these nanomaterials on the skin, or their potential to cause permanent harm. Animal models are widely used in basic research for understanding the health and disease conditions of human skin, as well as in the preclinical stage to determine the mechanism of action of drugs and cosmetics. However, animal models often poorly predict the human response due to differences in skin anatomy, physiology, and immunity as well as involving ethical concerns. New models capable of replicating human physiology and interactions with systemic responses of the human body are essential. Organ-on-a-chip technology is filled with engineering and biological challenges, but it has the potential to revolutionize the next-generation risk assessment of nanomaterials. Taking that into consideration, estimating the skin human toxicity effect of engineered, as well as accidental nanomaterials, in microfluidic-based systems, becomes an urgent and much-needed task. The main aim of this work was to develop and optimize a biomimetic epidermis-on-a-chip system with dynamic perfusion and a modular architecture to allow the assessment of the toxicity of nanomaterials. Titanium dioxide nanoparticles well-characterized were introduced into the microfluidic device, and their effect on epidermis toxicity was assessed.

Dissertação de mestrado em Biofísica e Bionanossistemas, A nanotecnologia tem sido uma área da investigação bastante importante no avanço de novas estratégias para o tratamento do cancro, a principal causa de morte atualmente. As nanopartículas magnéticas são de especial relevância uma vez que permitem o seu direcionamento, quando aplicado um campo magnético externo, podendo adicionalmente ser utilizadas no tratamento do cancro por hipertermia, através da aplicação de um campo magnético alternado. Neste trabalho desenvolveram-se magnetolipossomas plasmónicos contendo nanopartículas mistas de cálcio e magnésio decoradas com ouro, que tem um efeito hipertérmico através da absorção da luz, para a aplicação na terapia dual do cancro. O efeito combinado de aquecimento local, além de sensibilizar as célula, permitirá a libertação controlada de um fármaco a ser transportado pelo sistema em estudo. Foram preparadas nanopartículas magnéticas de ferrites mistas de cálcio e magnésio através do método da coprecipitação. Estas nanopartículas foram revestidas com nanopartículas de ouro que diminui a degradação enzimática devendo assim aumentar o tempo de circulação dos nanossistemas in vivo. Posteriormente foram caracterizadas as nanopartículas individualmente e como sistema funcional híbrido. Posteriormente, foram incorporadas em lipossomas obtendo-se assim magnetolipossomas sólidos. A síntese dos magnetolipossomas sólidos foi conseguida através da técnica de hidratação de um filme lipídico, com algumas alterações (Beatriz D. Cardoso et al., 2021). Foi utilizado para a sua síntese o lípido DPPC (dipalmitoilfosfatidilcolina)., Nanotechnology has been a very important area of research in the development of new strategies for the treatment of cancer, currently the leading cause of death. The magnetic nanoparticles are of special relevance since they allow their targeting, when applied an external magnetic field, and can additionally be used in the treatment of cancer by hyperthermia, through the application of an alternating magnetic field. In this work, plasmonic magnetoliposomes containing mixed calcium and magnesium nanoparticles decorated with gold, which has a hyperthermal effect through light absorption, have been developed for application in combination cancer therapy. The combined local heating effect, in addition to sensitising the cell, will allow the controlled release of a drug to be transported by the system under study. Magnetic nanoparticles of mixed calcium-magnesium ferrites were prepared by the coprecipitation method. These nanoparticles were coated with gold nanoparticles which decreases the enzymatic degradation thus should increase the circulation time of the nanosystems in vivo. Subsequently, the nanoparticles were characterised individually and as a hybrid functional system. Subsequently, they were incorporated into liposomes thus obtaining solid magnetoliposomes. The synthesis of solid magnetoliposomes was achieved through the technique of hydration of a lipid film, with some modifications (Beatriz D. Cardoso et al., 2021). The lipid DPPC (dipalmitoylphosphatidylcholine) was used for its synthesis.

Dissertação de mestrado em Bioquímica Aplicada, As purinas desempenham um papel importante na maioria dos processos biológicos. Por esta razão, pesquisas sobre o potencial dos derivados de purina para serem aplicados como agentes terapêuticos levaram ao desenvolvimento de vários fármacos. Assim, a síntese de novos análogos de purina é uma abordagem valiosa para examinar o efeito dos substituintes na atividade biológica. O cancro é uma das principais causas de morte e uma importante barreira para o aumento da esperança de vida em todos os países do mundo. A acumulação de adenosina extracelular e de outros análogos de purina tem sido reportada em contexto tumoral e tem-se mostrado crucial para o seu desenvolvimento. Além disso, outras purinas biológicas como o ATP, também desempenham um papel mediador nas vias de sinalização intracelular através da fosforilação de uma variedade de substratos que medeiam a divisão celular. Posto isto, novas famílias de análogos de purina foram desenhadas e sintetizadas para aplicações no tratamento do cancro. O mecanismo de ação das purinas já conhecidas como anticancerígenos foi inicialmente relacionado com a sua integração no DNA mas, presentemente, estudos mostram que estas moléculas poderão na verdade comportar-se como agentes polifarmacológicos (agentes que atuam em múltiplos alvos). Embora a polifarmacologia costumasse ter uma conotação negativa, já que ter efeito sobre mais do que um alvo possa levar a efeitos colaterais inesperados, agora a química medicinal tende a desenhar agentes menos seletivos para a terapia. Atualmente, os cientistas têm motivos para acreditar que a combinação da terapia polifarmacológica com sistemas de drug delivery possa ser a resposta para o tratamento de doenças complexas como o cancro. Recentemente, o rápido crescimento de recursos de dados tornou-se um fator determinante para capturar aspetos da eficácia de fármacos anticancerígenos. Neste trabalho, ferramentas computacionais como inteligência artificial e simulações moleculares foram usadas para avaliar a atividade e o mecanismo de ação de novos derivados de purina. O efeito das moléculas na viabilidade celular também foi avaliado em duas linhas de células cancerígenas e uma saudável. Foram também realizados testes enzimáticos e a capacidade de encapsular as moléculas em nanopartículas lipídicas sólidas. Em termos gerais, os resultados mostraram que estas moléculas recém-desenhadas têm potencial para serem aplicadas não apenas como agentes anticancerígenos, mas também como agentes terapêuticos para outras doenças complexas. Dado o seu perfil polifarmacológico, mais estudos devem ser feitos para avaliar plenamente o potencial oculto destes compostos como agentes terapêuticos., Purines play an important role in most biological processes as components of ATP, cAMP, etc. For this reason, research on purine derivative’s potential to be applied as therapeutic agents resulted on the continuous development of multiple drugs still used today. Thus, modification of substituents on the purine ring is a valuable approach to examine the corresponding effect on biological activity. Cancer is a leading cause of death and an important barrier to increasing life expectancy in every country in the world. Accumulation of extracellular adenosine and other compounds containing purines have been reported in the tumor microenvironment and it has been proven to be crucial to its development. Additionally, these types of compounds also mediate intracellular signaling pathways through phosphorylation of a range of downstream substrates that mediate cell division. Knowing this, novel families of purine analogues have been designed and synthesized for applications in cancer treatment. The mechanism of action of known purines as anticancer agents was first thought to be related to their integration in DNA, but today, studies have shown that these molecules could actually behave as polypharmacological agents. Although polypharmacology has been linked to a negative connotation, as having an effect on more than one target could lead to unexpected side effects, now medicinal chemistry tends to design less selective agents for therapy. At present, scientists have a reason to believe that combining polypharmacological therapy with drug delivery systems might be the answer to treat complex diseases such as cancer. Recently, the rapid growth of data resources resulted from the application of omics technologies, which have become a very determinant factor to capture different aspects of anticancer drug efficacy. In the present work, computational tools such as artificial intelligence and molecular simulations have been used to assess the activity and mechanism of action of newly designed purine derivatives. The molecules’ effect on cell viability was also assessed in two different cancer cell lines and a healthy cell line. In addition to the viability assays, enzymatic tests were performed and ability to encapsulate the molecules in solid lipid nanoparticles was also assessed. Overall, results have shown that these newly designed molecules have the potential to be applied not only as anticancer agents, but also as therapeutic agents for other complex diseases. Given their polypharmacological profile, further studies should be done to fully assess their lurking potential as therapeutic agents.

Dissertação de mestrado em Química Medicinal, A malária é um enorme problema de saúde publica e estima-se que em 2020 causou cerca de 627 mil mortes. É uma doença que afeta principalmente o continente africano e países em desenvolvimento no hemisfério sul do planeta. As crianças abaixo dos 5 anos representam cerca de 80% do total de mortes. A malária é provocada por um parasita com várias espécies de Plasmodium, sendo que a espécie Plasmodium falciparum é a responsável por o maior número de casos severos e também a mais prevalente no continente africano. O parasita da malária é transmitido através da picada da fêmea do mosquito Anopheles. Existem várias estratégias para a prevenção e tratamento da malária, desde o uso de redes mosquiteiras como prevenção, ao uso de fármacos para combater e prevenir a contração da doença. Atualmente, o tratamento de eleição na doença da malária são as terapias de combinação com derivados de artemisinina (ACTs), no entanto existem já evidências de alguns casos reportados de resistência adquirida a estes fármacos pelo parasita, tornando necessária a continua investigação de novos fármacos no combate da doença. Recentemente, no grupo de investigação foi descoberta uma nova classe de compostos que mostrou ter uma boa atividade contra o P. falciparum. Neste trabalho descreve-se a síntese de novos derivados dos compostos identificados anteriormente. Os reagentes de partida não disponíveis comercialmente, Z-N-(2-amino-1,2-diacianovinil)formimidato de etilo, 5-amino-4-cianoformimidoil-1H-imidazoles, 6-cianopurinas e 6-imidatopurinas, foram obtidos seguindo os procedimentos experimentais descritos anteriormente pelo grupo de investigação. A partir das 6-cianopurinas foram sintetizados novas 6-amidoximapurinas por reação com hidroxilamina. Estes compostos foram em seguida convertidos em 6-(1,2,4-oxadiazolo)purinas por reação com anidridos. Por reação das 6-imidatopurinas com hidrazidas, foram obtidas 6-carbohidrazonamidopurinas que por sua vez se converteram em pirimido[5,4-d]pirimidinas por reação com um nucleófilo adequado. Quando se tentou converter as 6-carbohidrazonamidopurinas em 6-(1,2,4-triazolo)purinas usando apenas aquecimento, na ausência de solvente, obteve-se uma mistura de 6-(1,2,4-triazolo)purinas e 6-(1,2,4-oxadiazolo)purinas, em que o derivado minoritário, 6-(1,2,4-oxadiazolo)purina, surgia com uma percentagem entre 5 e 27%. Todos os novos compostos sintetizados foram caracterizados com as técnicas espectroscópicas habituais, incluindo técnicas bidimensionais de 1H/13C de RMN., Malaria is a huge public health problem, and it is estimated that in 2020 it caused about 627,000 deaths. It is a disease that mainly affects the African continent and developing countries in the southern hemisphere of the planet. Children under 5 years age account for about 80% of all deaths. Malaria is a parasite with several Plasmodium species, the Plasmodium falciparum species being responsible for the largest number of severe cases of malaria and also the most prevalent on the African continent. The malaria parasite is transmitted through the bite of the female Anopheles mosquito. There are several strategies addressed in the prevention and treatment of malaria, from the use of mosquito nets as prevention, to the use of drugs to combat and prevent the disease. Currently, the treatment of choice for malaria disease are combination therapies with artemisinin derivatives (ACTs), however, there is already evidence of some reported cases of resistance acquired to these drugs by the parasite, making the continued search of new drugs to combat the disease necessary. Recently, the research group has discovered a new class of compounds that have been shown to have good activity against malaria. The non-commercially available starting reagents, (Z)-ethyl N-((Z)-2-amino-1,2-dicyanovinyl)formimidate, 5- amino-4-cyanoformimidoyl-1H-imidazoles, 6-cyanopurines and 6-imidatopurines, were obtained following the experimental procedures described previously by the research group. From the 6-cyanopurines new 6-amidoximapurines were synthesized by reaction with hydroxylamine. These compounds were then converted into 6-(1,2,4-oxadiazolo)purines by reaction with anhydrides. By reaction of the 6-imidatopurines with hydrazides, 6-carbohydrazonamidopurines were obtained which in turn were converted to pyrimido[5,4-d]pyrimidines by reaction with a suitable nucleophile. When attempts were made to convert the 6-carbohydrazonamidopurines to 6-(1,2,4-triazolo)purines using only heating, in the absence of solvent, a mixture of 6-(1,2,4-triazolo)purines and 6-(1,2,4-oxadiazolo)purines were obtained, in which the minor derivative, 6-(1,2,4-oxadiazolo)purine, appeared with a percentage between 5 and 27%. All the new synthesized compounds were characterized with the usual spectroscopic techniques, including two-dimensional 1H/13C NMR techniques., Agradece-se o apoio financeiro aos Projetos Estratégicos UID/QUI/00686/2018 e UID/QUI/00686/2020 e ao Projeto PTDC/SAU-PAR/2766/2021.

Dissertação de mestrado em Biophysics and Bionanosystems, Nanossistemas de entrega de fármacos são utilizados para tratar uma vasta gama de condições, incluindo tumores sólidos. O objectivo da distribuição controlada de fármacos é encontrar o equilíbrio entre a terapia e os efeitos secundários reduzidos. No entanto, as células tumorais estão constantemente a evoluir mecanismos de resistência a fármacos, que sabotam e invalidam os tratamentos. Como consequência, está a ser investigado um nanocomposto híbrido orgânico/inorgânico para integrar sinergicamente capacidades de diagnóstico, terapêuticas e de modulação à resistência a fármacos numa só formulação. Neste estudo é desenvolvido um dispositivo de teranóstico, para administração de fármacos, controlado externamente. Os nanoveículos sólido lipidícos biocompatíveis foram carregados com nanopartículas magnéticas responsivas, doxorubicina, e verapamil, e foram caracterizados físico-química e funcionalmente. Os nanoveículos são esféricos e variam em tamanho de 150 a 200 nm, o que os torna ideais para administração, uma vez que este tamanho permite tirar partido da efeito de permeabilidade e retenção melhorada das células cancerígenas. Os nanoveículos apresentam um comportamento superparamagnético, tornando-os excelentes agentes de contraste T2 para o diagnóstico por ressonância magnética. Além disso, a encapsulação de nanopartículas de magnetite torna-o adequado para tratamentos de hipertermia, devido ao seu grande potencial de aquecimento se exposto a um campo magnético alternado. Uma avaliação in vitro dos efeitos das nanopartículas foi realizada em células de cancro colorrectal resistentes à doxorubicina (HCT-15) e em células de cancro da mama não resistentes à doxorubicina (HS-578T). Os ensaios de toxicidade confirmaram a biocompatibilidade do veículo e das nanopartículas magnéticas encapsuladas em concentrações clinicamente relevantes. Ao expor in vitro as nanopartículas carregadas com doxorubicina e verapamil, a um campo magnético, conseguiu-se um melhoria do efeito anti-tumoral demonstrando o potencial destas partículas para aumentar o efeito dos tratamentos clássicos através da combinação sinérgica de três fatores diferentes. Os sistemas de distribuição concebidos representam um passo em frente para o objectivo final de teranóstico personalizado. Os resultados obtidos são promissores para a utilização dos nanocompostos no diagnóstico precoce, e tratamento sinergético de tumores sólidos. Isto poderá resultar nos há muito desejados objetivos de menor toxicidade sistémica, eficiência dos agentes de contraste, maior eficácia anti-tumoral, e menos efeitos secundários na terapia do cancro., Promising nano drug delivery systems are now being used to treat a wide range of conditions, including solid malignant tumors. The goal of controlled drug distribution is to find the optimum balance between therapeutic gain and therapy-induced side effects. Nevertheless, tumor cells are constantly evolving multi-drug resistance mechanisms, which undermine and invalidate the treatments. Therefore, the use of a hybrid organic/inorganic nanocomposite to synergistically integrate diagnostic, therapeutic, and multi-drug resistance modulating capabilities into a clinically useful formulation is being investigated. An externally controlled theranostic multi-drug delivery device with increased antitumoral activity is developed in this study. Biocompatible solid lipid nanocarriers were loaded with response magnetic nanoparticles, doxorubicin, and verapamil, and were physico-chemically and functionally characterized. The nanoparticles are round and range in size from 150 to 200 nm, making them excellent for administration, since this size makes them ideal to take advantage of the enhanced permeability and retention effect of cancer cells. The nanocarriers showed a superparamagnetic behaviour, making them excellent T2 contrast agents in magnetic resonance imaging diagnosis. Furthermore, the inclusion of magnetite nanoparticles onto the delivery vehicle makes it also suitable for thermo-regulated treatments, due to its great heating potential when exposed to an alternating magnetic field. An in vitro evaluation of the magnetic solid lipid nanoparticles effects was performed in both doxorubicin resistant colorectal cancer cells (HCT-15) and doxorubicin non-resistant triple negative breast cancer cells (HS-578T). Toxicity assays confirmed the biocompatibility of the vehicle and the encapsulated magnetic nanoparticles at clinically relevant concentrations of iron ions. By exposing magnetic solid lipid nanocarriers loaded with doxorubicin, and verapamil to a magnetic field in vitro, a better anti-tumoral effect was achieved demonstrating the potential of these particles to enhance the effect of traditional treatments by synergistically combining the three effects (chemotherapy/multi-drug resistance modulating/hyperthermia). The designed delivery systems represent a step forward towards the final goal of personalised theranostics. The obtained results are promising for the use of the nanocomposites reported in early diagnosis, condition monitoring, and synergetic treatment of solid tumors. This could result in the long desired aims of lower systemic toxicity, contrast agent efficiency, increased anti-tumoral efficacy, and less side effects in cancer therapy.

Dissertação de mestrado em Biofísica e Bionanossistemas, A inserção de células cardíacas numa estrutura implantável confere um ambiente mais estável (menor risco de migração celular e maior adesão) e o desenvolvimento mais eficaz de tecido. Considerando o ambiente cardíaco (eletroativo), as estruturas podem possuir diferentes estímulos (bioquímicos, mecânicos e eletromecânicos) conforme a sua composição. No âmbito deste projeto foram desenvolvidas diferentes estruturas (filmes e fibras) utilizando proteínas naturais extraídas dos casulos de Bombyx mori. A fibroína é uma proteína piezoelétrica ideal para este tipo de tecido. A inserção de sericina em estruturas compostas por fibroína permite melhorar as características bioativas das estruturas, conservando as propriedades estruturais e eletroativas. A extração destes produtos por processos que reduzem a poluição ambiental e, o aproveito da sericina comumente descartada pela indústria téxtil torna os materiais desenvolvidos mais sustentáveis ambientalmente. A caracterização dos filmes obtidos mostrou que o aumento da quantidade de sericina até 25% melhora as propriedades mecânicas do material (a ductilidade aumentou de 18± 4% no filme 95:5 para 41 ± 8% no filme 75:25) e diminui o ângulo de contacto formado com a água e o meio de cultura (no caso do meio, 53,56° no filme 95:5 para 22,36° no filme 60:40). As fibras não orientadas apresentam um comportamento frágil e quebradiço. Os espetros obtidos por FT-IR mostraram que a adição de sericina (até 15%) não altera a posição dos picos característicos das folhas 𝛽 mas diminui a cristalização de todos os materiais produzidos. Os termográficos confirmam a presença de sericina em todas as estruturas, apresentando uma diminuição na temperatura de degradação da fibroína com o aumento da sericina (288°C na fibroína para 275°C no filme 60:40). A dilatação e perda de massa mostraram boa estabilidade e higroscopicidade dos filmes. Adicionalmente, verificou-se que os filmes desenvolvidos não apresentam citotoxicidade e promovem a proliferação de células cardíacas (principalmente nos filmes 85:15 e 75:25)., Inserting cardiac cells into an implantable matrix provides a stable environment for efficient tissue development. Given the cardiac environment (electroactive), these structures should react with various stimuli (e.g., biochemical, mechanical, and electromechanical). In this project, using manufacturing techniques (doctor blade and electrospinning) and employing natural proteins extracted from Bombyx mori cocoons, different structures (e.g., films and fibres) were produced. Fibroin is an ideal piezoelectric protein for this type of implantable matrix. The addition of sericin promises to improve the bioactive characteristics of the structures preserving the structural and electroactive properties. The extraction of this products with processes which reduce the environmental pollution and, recover the sericin typically discarded from textile industry make the produced material more sustainable. The characterization of the structures obtained showed that increasing the amount of sericin up to 25% improves the mechanical properties of the material (to ductility enhance from 18 ± 4% on 95:5 film to 41 ± 8% on 75:25 film) and decreases the contact angle formed with water and culture medium (in the case of the medium, 53.56° in the film 95:5 film to 22.36° in the 60:40 film). The spectra obtained by FT-IR showed that the addition of sericin (up to 15%) does not change the position of the characteristic 𝛽-sheet peaks but decreases the crystallization of the material. Thermographs confirm the presence of sericin in the structures, showing a decrease in the fibroin degradation temperature with increasing sericin content (288°C in fibroin to 275°C in 60:40 film). The expansion rate and mass loss showed good stability and hygroscopicity. Additionally, it was found that the materials developed did not present cytotoxicity and promoted proliferation of cardiac cells (mainly in films 85:15 and 75:25).

Dissertação de mestrado em Bioquímica Aplicada, O própolis é um produto natural produzido por abelhas, maioritariamente da espécie Apis mellifera L.. É uma mistura resinosa com um cheiro característico e cor variável de acordo com sua origem e idade. Ao longo dos anos, diferentes grupos de compostos foram identificados no própolis e associados a um amplo espectro de propriedades biológicas: antibacteriana, anticancerígena, antifúngica, anti-protozoária, antiviral, antioxidante, anti-inflamatória, hepatoprotetora, cardioprotetora, anti-neurodegenerativa, anti-tuberculose, anestésica, imuno-estimulante, antienvelhecimento e atividade cicatrizante. Algumas destas propriedades biológicas foram também atribuídas ao própolis português, inclusive pelo nosso grupo de investigação, sendo a atividade antioxidante e a atividade antimicrobiana das mais bem documentadas. Assim, neste trabalho, foram avaliadas, para o própolis português do Gerês, estas duas propriedades, mas também a atividade anticancerígena, uma bioatividade menos caracterizada no própolis nacional. Primeiramente, avaliou-se a qualidade da amostra de própolis recolhida do apiário Gerês em 2021 (G21), revelando cumprir os requisitos de qualidade estabelecidos e sendo semelhantes aos estabelecidos para o própolis português tipo I, considerado análogo ao própolis do tipo Choupo, comum na Europa. A extração etanólica de G21 permitiu obter G21.EE, extrato que foi caracterizado quimicamente quanto aos teores de polifenóis totais, flavonoides totais e orto-difenóis, e que mostrou que o G21 é uma amostra rica em compostos fenólicos. Paralelamente, ensaios in vitro demonstraram que o G21.EE possui uma elevada capacidade antioxidante. Relativamente à atividade antimicrobiana, G21.EE mostrou-se bastante eficaz a inibir o crescimento microbiano, principalmente de espécies Gram-positivas do género Bacillus. Por fim, a atividade anticancerígena do própolis foi avaliada em melanoma, o tipo mais agressivo de cancro de pele e associado a altas taxas de resistência às terapias convencionais. G21.EE tal como G18.EE mas também a sua fração G18.EE_n-BuOH, mostraram-se eficazes contra células de melanoma, pelo que se usou esta fração para isolamento e fracionamento adicionais. Algumas das sub-frações provenientes deste fracionamento de G18.EE_n-BuOH mostraram elevada atividade anti-melanoma e os compostos nelas identificados são potenciais alvos para pesquisa de novos agentes terapêuticos., Propolis is a natural product produced by bees, mainly of the species Apis mellifera L.. It is a resinous mixture with a characteristic smell and colour that varies according to its origin and age. Over the years, different groups of compounds have been identified in propolis and were associated with a wide spectrum of biological properties: antibacterial, anticancer, antifungal, anti-protozoal, antiviral, antioxidant, anti inflammatory, hepatoprotective, cardioprotective, anti-neurodegenerative, anti-tuberculosis, anaesthetic, immunostimulant, anti-ageing and healing activity. Some of these biological properties have also been attributed to Portuguese propolis, including by our research group, with antioxidant activity and antimicrobial activity being the best documented. Thus, in this work, these two properties were evaluated for the Portuguese propolis from Gerês, but also the anti cancer activity, a less characterized bioactivity in national propolis. Firstly, the quality of the propolis sample collected from the Gerês apiary in 2021 (G21) was evaluated, revealing to meet the established quality requirements, and proving to be similar to those established for Portuguese type I propolis, considered analogous to Poplar type, common in Europe. The ethanol extraction of G21 yielded G21.EE, an extract that was chemically characterized as to total polyphenol, total flavonoid and ortho-diphenol contents, and showed that G21 is a sample rich in phenolic compounds. In parallel, in vitro assays demonstrated that G21.EE has a high antioxidant capacity. Regarding antimicrobial activity, G21.EE proved to be very effective at inhibiting microbial growth, mainly of Gram-positive species of the genus Bacillus. Finally, the anticancer activity of propolis was evaluated in melanoma, the most aggressive type of skin cancer and associated with high rates of resistance to conventional therapies. G21.EE as well as G18.EE, but also the fraction G18.EE_n-BuOH, showed to be effective against melanoma cells, so this fraction was used for further fractionation and isolation. Some of the subfractions from this fractionation of G18.EE_n-BuOH showed high anti-melanoma activity, becoming potential targets for research of new therapeutic agents and the compounds identified in them are potential leads for research into new therapeutic agents.

Dissertação de mestrado em Bioquímica Aplicada, Os polímeros de plástico são muito resistentes, têm baixa necessidade de manutenção e um baixo custo, o que os torna preferíveis a outros materiais tais como vidro, madeira e metais. Hoje em dia, os plásticos são essenciais e estão amplamente difundidos na sociedade moderna, tendo aplicações variadas que vão desde o embalamento, construção civil, indústria automóvel, eletrónica, habitação, desporto, agricultura, entre outros. O aumento da utilização e produção de plásticos nos últimos anos, aliado à sua elevada estabilidade e baixa biodegradabilidade, faz com que milhões de toneladas de plástico se acumulem anualmente, ameaçando tanto os ecossistemas como a saúde pública. Os resíduos de plástico são tratados principalmente por 3 métodos: aterro sanitário, incineração e reciclagem. No entanto, estes métodos têm custos enormes, são insustentáveis e têm várias consequências negativas, pelo que há uma necessidade urgente de novas tecnologias para a eliminação destes resíduos. Nos últimos anos, foi reportada a biodegradação de plásticos por microrganismos, o que poderá potenciar o desenvolvimento destas novas tecnologias. Os microrganismos conseguem converter os polímeros de plástico em compostos assimiláveis, fornecendo assim um ponto de partida para a economia global circular destes materiais. Neste trabalho, quatro microrganismos distintos, leveduras e bactérias, foram avaliados pelo seu potencial de biodegradação do polietileno (PE). Este polímero foi selecionado, dada a sua reduzida biodegradabilidade e enorme impacto poluente. O processo de rastreio envolveu a utilização de vários meios seletivos/diferenciais, para a determinação da capacidade de utilização de fontes de carbono específicas. O crescimento nestes meios será indicativo da produção de enzimas extracelulares envolvidas na biodegradação do PE e.g. oxidase, protease, lacase, cutinase, lipase e esterase. Apenas a Yarrowia lipolytica e Pseudomonas aeruginosa apresentaram crescimento nestes meios, não tendo sido detetado em Debaryomyces hansenii e Alcanivorax borkumensis. A capacidade de biodegradação de PE pela Y. lipolytica e P. aeruginosa foi avaliada durante 90 dias em meio líquido suplementado com o filme, tendo sido consideradosvários parâmetros: crescimento microbiano, formação de biofilme, perfil proteico extracelular; enquanto os filmes de PE foram caracterizados por ATR-FTIR, SEM e perda de peso. Os resultados indicam a capacidade dos microrganismos para se fixarem à superfície do plástico, formando biofilmes e produzindo enzimas com atividade catalítica do PE. Além disso, as análises por ATR-FTIR e SEM revelaram alterações significativas nos filmes após o período de incubação. Este trabalho evidenciou o potencial da P. aeruginosa e Y. lipolytica na biodegradação de plásticos recalcitrantes como o PE., Plastic polymers are very resistant and have low maintenance and cost, which makes them preferable to other materials such as glass, wood and metals. Nowadays, plastics are essential and ubiquitous in modern society, having varied applications, ranging from packaging, construction, automobiles, electronics, household, sports, agriculture, among others. The increased use and production of plastics in recent years, combined with their high stability and low biodegradability, causes millions of tons of plastic to accumulate annually, threatening ecosystems and public health, while posing a real and growing environmental problem. The plastic waste produced is mainly eliminated by 3 different methods: landfill, incineration, and recycling. These plastic waste treatment methods have enormous costs, are unsustainable and have several negative consequences. Thus, there is an urgent need for new technologies for the disposal of plastic waste. In recent years, there have been several reports on the biodegradation of plastics by microorganisms which could promote the development of these new technologies. Microorganims can convert plastic polymers into assimilable compounds, providing a starting point for a global circular economy of plastics. In this work, four different microorganisms, yeasts and bacteria, were evaluated for their potential to biodegrade polyethylene (PE), which was selected for its very low biodegradability, and huge impact as pollutant. To do this, a screening process involving the use of several different selective/diferential media was performed to assess the potential of the microorganisms to use specific carbon sources, indicative of the ability to produce extracellular enzymes, e.g. oxidase, proteases, laccase, cutinases, lipases and esterases, involved in polyethylene biodegradation. While Debaryomyces hansenii and Alcanivorax borkumensis were unable to utilize the substrates, Yarrowia lipolytica and Pseudomonas aeruginosa used them as carbon and energy source. The potential plastic biodegradation capacity of Y. lipolytica and P. aeruginosa was then evaluated for 90 days in liquid media supplemented with PE film. During this period, several parameters were investigated namely, microbial growth, biofilm formation and extracellular protein profile, whereas the PE films were characterized by ATR-FTIR, SEM and weight loss. Results indicate the ability of the microorganisms to attach and adhere to the surface of the plastic materials, forming biofilms and producing enzymes with PE catalytic activity. Moreover, ATR-FTIR and SEM analyses revealed significant changes in the PE films after the incubation period. Thus, this work demonstrates the potential of using P. aeruginosa and Y. lipolytica for the biodegradation of recalcitrant plastics such as PE., Projeto ECOBiB (ref. POCI-01-0247-FEDER-033997) cofinanciado pelo Programa Operacional Competitividade e Internacionalização (POCI), através do Portugal2020 e do Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER) Projeto River2OCean (ref. NORTE-01-0145-FEDER-000068) cofinanciado pelo NORTE2020 através do Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER).

Dissertação de mestrado em Química Medicinal, Nos dias de hoje, um mundo mais sustentável é cada vez mais um objetivo a atingir. Face a esta necessidade, a indústria cosmética tem vindo a desenvolver novos métodos de produção para satisfazer as necessidades do mercado. Deste modo, os ingredientes cosméticos têm sido substituídos por alternativas, produzidas através de processos sintéticos mais verdes (sem solvente, menor gasto energético e/ou com recurso a biocatalisadores). Nesta dissertação foram sintetizados seis compostos emulsificantes não iónicos O/A, utilizando n-heptano e a lipase modificada da Aspergillus oryzae como biocatalisador: o éster 2-(2- etoxietoxi)etiloctanoato (6a) (η=72%), o éster 2-(2-etoxietoxi)etildecanoato (6b) (η=68%), o éster 2-(2- etoxietoxi)etilpalmitato (6c) (η=68%), o éster 2-(2-etoxietoxi)etiloleato (6d) (η=68%), o éster 2-(2- etoxietoxi)etil(9Z,12Z)-octadeca-9,12-dienoato (6e) (η=75%) e o éster 2-etoxietiloctanoato (7a) (η=72%). As lipases nativas da Aspergillus oryzae, Candida rugosa e porcine pancreas foram também testadas, no entanto, revelaram baixa (Aspergillus oryzae) ou nenhuma atividade de esterificação (Candida rugosa e porcine pancreas). Estudos de modelação molecular foram realizados, tendo-se observado uma baixa afinidade dos substratos/produtos aos centros ativos destas enzimas. De modo a obter uma síntese mais verde, as reações com a lipase modificada foram efetuadas na ausência de solvente. Nestas foram apenas isolados os compostos 6d e 6e com um rendimento de 74% e 50%, respetivamente. Posteriormente os ésteres foram caracterizados, e foram estudadas as suas propriedades emulsificantes através da produção de nanoemulsões O/A com rácios de 2,5% e 5% de emulsificante em tampão PBS ou água. A estabilidade destas foi avaliada com recurso à técnica de DLS, que permitiu concluir que os compostos 6a e 6c não formam nanoemulsões estáveis, pelo balanço hidrofóbico-hidrofílico e pelo estado sólido do éster, respetivamente. As nanoemulsões formadas pelos restantes ésteres revelam-se estáveis durante, pelo menos, 4 meses, o que foi justificado com 60 ns de simulação de dinâmica molecular. Estas simulações revelaram que os ésteres 6b, 6e e 7a formam agregados com perfil micelar e o composto 6d forma agregados com perfil de bicamada fosfolipídica. Posteriormente foi encapsulado nestas nanoemulsões um corante hidrofóbico, o Nile Red. O corante foi eficientemente encapsulado nas nanoemulsões, o que foi confirmado através de microscopia confocal. No entanto, as nanoemulsões revelaram baixa capacidade na libertação do corante. O mesmo foi observado em estudos de permeação através de um sistema de transdermal., A more sustainable world is an emerging goal to achieve. Considering this, the cosmetic industry has been developing new production methods to meet the requirements needs of the market. In this way, cosmetic ingredients have been replaced by alternatives, produced through greener synthetic processes (solvent-free, lower energy expenditure and/or using biocatalysts). In this dissertation, six non-ionic O/W emulsifying compounds were synthesized using n-heptane and a modified lipase from Aspergillus oryzae as biocatalyst, the 2-(2- ethoxyethoxy)ethyloctanoate ester (6a) (η=72%), the 2-(2-ethoxyethoxy)ethyldecanoate ester (6b) (η=68%), the 2-(2-ethoxyethoxy)ethylpalmitate ester (6c) (η=68%), the 2-(2-ethoxyethoxy)ethyloleate ester (6d) (η=68%), the 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl(9Z,12Z)-octadeca-9,12-dienoate ester (6e) (η=75%) and the 2-ethoxyethyloctanoate ester (7a) (η=72%). Native lipases from Aspergillus oryzae, Candida rugosa e porcine pancreas were also tested, however, revealed low (Aspergillus oryzae) or no esterification activity (Candida rugosa e porcine pancreas). Molecular modelling studies were conducted, showing a low affinity of the substracts/products to the active site of these enzymes. In order to obtain a greener synthesis, reactions with modified lipase were performed in the absence of solvent. These reactions only allowed to synthesize the compounds 6d and 6e with a yield of 74% and 50%, respectively. Subsequently the esters were characterized and their emulsifying properties were studied through the production of O/W nanoemulsions with emulsifier ratios of 2.5% and 5% in PBS buffer or water. Their stability was evaluated using the DLS technique, which allowed us to conclude that compounds 6a and 6c don’t form stable nanoemulsions due to the hydrophobic-hydrophilic balance and the solid state of the ester, respectively. The nanoemulsions formed by the remaining esters are stable for at least 4 months, which was justified with 60 ns of molecular dynamics simulation. These simulations revealed that esters 6b, 6e and 7a form aggregates with micellar profile and the compound 6d forms aggregates with phospholipid bilayer profile. Subsequently, a hydrophobic model dye, Nile Red, was encapsulated in these nanoemulsions. The dye was efficiently encapsulated in nanoemulsions, which was confirmed by confocal microscopy. However, its release was not observed, nor its permeation through a transdermal system.

Dissertação de mestrado em Química Medicinal, A conjugação de um heterociclo bioativo com péptidos biocompatíveis vai atuar como uma restrição conformacional, sendo usada para preparar conjugados de heterociclo-péptidos, com atividade biológica e reconhecimento celular aumentados. Neste trabalho, foram sintetizados conjugados de heterociclo-dipéptidos, usando S- (benzo[b]tiofeno) e N,S- (tieno[2,3-b]piridina e tieno[2,3-b]quinolina) heterociclos como grupos potencialmente antitumorais e N-protetores de dipéptidos de L-Phe-L-Phe e de L-Phe-L-Leu. Prepararam se os ácidos tieno[2,3-b]piridina-2-carboxílico e tieno[2,3-b]quinolina-2-carboxílico, como componentes de acoplamento, a partir das reações da 2-cloro-piridina-3-carbaldeído e 2-cloro-quinolina-3-carbaldeído, respetivamente, com tioglicolato de metilo em meio básico, formando anéis de tiofeno fundidos, substituídos com éster metílico na posição 2, que foram depois hidrolisados. O ácido benzo[b]tiofeno-2- carboxílico foi adquirido comercialmente. O acoplamento dos ácidos carboxílicos heterocíclicos com sais de trifluoroacetato de L-fenilalanil-L-fenilalaninato de etilo e de L-fenilalanil-L-leucinato de etilo ocorreu usando HBTU e Et3N, tendo originado os correspondentes ésteres etílicos, que foram hidrolisados aos ácidos carboxílicos correspondentes – N-(tieno[2,3-b]piridina-2-carbonil)-L-fenilalanil-L-fenilalanina, N- (tieno[2,3-b]quinolina-2-carbonil)-L-fenilalanil-L-fenilalanina, N-(benzo[b]tiofeno-2-carbonil)-L-fenilalanil-L fenilalanina, N-(tieno[2,3-b]piridina-2-carbonil)-L-fenilalanil-L-leucina, N-(tieno[2,3-b]quinolina-2-carbonil)- L-fenilalanil-L-leucina e N-(benzo[b]tiofeno-2-carbonil)-L-fenilalanil-L-leucina. Os conjugados heterociclo dipéptido (ésteres e ácidos) foram completamente caraterizados por p.f., 1H, 13C RMN e massa de alta resolução no ião [M+H]+ . Péptidos pequenos protegidos com núcleos aromáticos no N-terminal mostraram originar hidrogéis peptídicos supramoleculares bioativos, biocompatíveis e biodegradáveis. Deste modo, os seis conjugados preparados, com o ácido carboxílico livre, foram submetidos a estudos de gelificação em água, pelo método de abaixamento de pH, usando glucono-δ-lactona. Apenas o conjugado de benzo[b]tiofeno com L-Phe-L-Phe formou um hidrogel, com concentração crítica de 0,15 wt% e pH final de 6,85, que foi caraterizado por STEM, formando uma rede 3D de fibras entrelaçadas (espessura média de 17 nm), e reologia, mostrando um comportamento viscoelástico semelhante à matriz extracelular de alguns tecidos humanos., The conjugation of a bioactive heterocycle with biocompatible peptides will act as a conformational constraint, which is used to prepare heterocycle-peptide conjugates with increased biological activity and cellular recognition. In this work, heterocycle-dipeptide conjugates were synthesized using S- (benzo[b]thiophene) and N,S- (thieno[2,3-b]pyridine and thieno[2,3-b]quinoline) heterocycles as potentially antitumor and N protective groups of L-Phe-L-Phe and L-Phe-L-Leu dipeptides. The thieno[2,3-b]pyridine-2-carboxylic acid and thieno[2,3-b]quinoline-2-carboxylic acid precursors were prepared as coupling components from the reactions of 2-chloro-pyridine-3-carbaldehyde and 2-chloro-quinoline-3-carbaldehyde, respectively, with methyl thioglycolate in a basic medium, forming fused thiophene rings, substituted with methyl esters in position 2, that were hydrolyzed. Benzo[b]thiophene-2-carboxylic acid was obtained commercially. Coupling of heterocyclic carboxylic acids with trifluoroacetate salts of ethyl L-phenylalanyl-L phenylalaninate and of ethyl L-phenylalanyl-L-leucinate took place using HBTU and Et3N, giving rise to the corresponding ethyl esters, which were hydrolyzed to the carboxylic acids – N-(thieno[2,3-b]pyridine-2- carbonyl)-L-phenylalanyl-L-phenylalanine, N-(thieno[2,3-b]quinoline-2-carbonyl)-L-phenylalanyl-L phenylalanine, N-(benzo[b]thiophene-2-carbonyl)-L-phenylalanyl-L-phenylalanine, N-(thieno[2,3-b]pyridine 2-carbonyl)-L-phenylalanyl-L-leucine, N-(thieno[2,3-b]quinoline-2-carbonyl)-L-phenylalanyl-L-leucine and N- (benzo[b]thiophene-2-carbonyl)-L-phenylalanyl-L-leucine. The heterocycle-dipeptide conjugates (esters and acids) were fully characterized by m.p., 1H, 13C NMR and high-resolution mass in the [M+H]+ ion. Small peptides with aromatic nuclei at the N-terminus have been shown to yield bioactive, biocompatible and biodegradable supramolecular peptide hydrogels. Thus, the six conjugates prepared, with free carboxylic acids, were subjected to gelation studies in water, by the pH lowering method, using glucono-δ-lactone. Only the conjugate of benzo[b]thiophene with L-Phe-L-Phe formed a hydrogel, with a critical concentration of 0.15 wt% and final pH 6,85, which was characterized by STEM, forming a 3D fiber network (average thickness of 17 nm), and rheology, showing a viscoelastic behavior similar to the extracellular matrix of human tissues.

Dissertação de mestrado em Biophysics and Bionanosystems, A amplificação controlada de um gene desejado envolvido em uma patologia humana poderia potencialmente permitir o tratamento. Para isso, nano-vetores que combinem capacidades de diagnóstico e tratamento são de grande interesse. Muitos relatórios propuseram sistemas de entrega capazes de distribuir as ferramentas necessárias para amplificação de genes aos tecidos, mas esses sistemas carecem de especificidade e controlo. A combinação de enzimas termo estáveis com nanopartículas magnéticas (MNPs) e hipertermia na forma de campos magnéticos alternados (AMF), pode ser um fator revolucionário neste campo. Enzimas termo-estáveis (por exemplo, Taq polimerase) atingem sua atividade ideal em temperaturas bem acima da temperatura corporal e a aplicação de AMF a nanopartículas magnéticas pode induzir especificamente e localmente um aumento na temperatura. Isso, quando as MNPs são funcionalizadas com as enzimas termoestáveis, permitirá um controle sob demanda da atividade enzimática, aumentando a especificidade e reduzindo potenciais efeitos fora do alvo. Nesta tese, nanopartículas de magnetite foram sintetizadas pelo método hidrotérmico e funcionalizadas via reações de acoplamento peptídico com a Taq polimerase. A amplificação de um gene selecionado foi possível com nanopartículas de magnetite revestidas com ácido poliacrílico (Fe3O4@PAA) funcionalizadas com Taq, pois esta enzima manteve sua funcionalidade após a funcionalização. O grande potencial de aquecimento da magnetite é explorado ao longo do projeto, à medida que as temperaturas necessárias para as fases específicas de amplificação do gene são atingidas (sob campos magnéticos alternados). A amplificação assistida por hipertermia magnética foi tentada, mas sem sucesso. O sistema desenvolvido mostrou-se enzimaticamente funcional e capaz de gerar calor. Apesar de não ter conseguido provar a prova de conceito, esse esforço abre caminho para a amplificação gênica controlada externamente e representa o primeiro exemplo de uma nova tecnologia para a ativação sob demanda de enzimas com controle espacial., The controlled amplification of a desired gene involved in a human pathology could potentially allow for treatment. To this end, nano-vectors that combine diagnosis and treatment capabilities are of great interest. Many reports have proposed delivery systems able to distribute the necessary tools for gene amplification to tissues, but these systems lack specificity and control. The combination of thermostable enzymes with magnetic nanoparticles (MNPs) and hyperthermia in the form of alternating magnetic fields (AMF), can be a game changer in this field. Thermostable enzymes (e.g. Taq polymerase) reach their optimal activity at temperatures well above body temperature and the application of AMF to magnetic nanoparticles can specifically and locally induce an increase in temperature. This, when the MNPs are functionalised with the thermostable enzymes, will enable an on-demand control of the enzymatic activity, increasing specificity and reducing potential off-target effects. In this thesis, magnetite nanoparticles were synthesised by the hydrothermal method and were functionalized via peptide coupling reactions with Taq polymerase. Amplification of a selected gene was possible with Taq-functionalised polyacrylic acid coated magnetite nanoparticles (Fe3O4@PAA), as this enzyme retained its functionality after functionalization. Magnetite great heating potential is further explored throughout the project, as the temperatures required for the specific phases of gene amplification are attained (under alternating magnetic fields). Magnetic hyperthermia assisted amplification was attempted, yet unsuccessful. The developed system proved to be enzymatically functional and capable of heat generation. Despite being unsuccessful in proving the proof-of-concept, this effort pave the way for externally controlled gene amplification, and represents the first example of a new technology for the on-demand activation of enzymes with spatial control.

Dissertação de mestrado em Técnicas de Caracterização e Análise Química, A economia circular tem cada vez mais um papel relevante na sociedade, sendo um dos seus principais objetivos o reaproveitamento de resíduos. Só em 2020 foram produzidas cerca de 151,2 milhões de toneladas de casca de arroz como resíduos agroindustriais da produção de arroz. A combustão desta casca de arroz produz cinza, que consiste maioritariamente em sílica (> 90%) e algumas impurezas (óxidos metálicos), sendo possível obter sílica com elevado grau de pureza através da conjunção de tratamentos ácido/básico e combustão. Inicialmente, a casca sofreu um tratamento físico, sendo de seguida adotados três métodos diferentes para obtenção da sílica, o primeiro consistiu numa calcinação, o segundo numa extração ácida seguida ou precedida de calcinação, e o terceiro numa calcinação seguida de extração básica (método sol-gel). Posteriormente, uma funcionalização para conferir propriedades hidrofóbicas à sílica foi feita com n-octadeciltrimetoxissilano (C18) e avaliada através da determinação do ângulo de contacto. Também foi realizada uma funcionalização com recurso a ácido fítico (PA) e cloreto de dimetiloctadecil (3-trimetoxissililpropil) amónio (QAS) a fim de adquirir propriedades retardantes à chama e antimicrobianas, sendo estas avaliadas por teste de chama vertical, e por método de difusão de disco e da concentração mínima inibitória (minimum inhibitory concentration (MIC)), respetivamente. As sílicas funcionalizadas e não funcionalizadas foram caracterizadas por diferentes técnicas analíticas: FTIR-ATR, SEM-EDS, DLS, TGA e UV-Vis-NIR. Os resultados demonstraram que a extração ácida tem rendimentos na ordem dos 10%, a sílica obtida tem um grau de pureza elevado (96 at% (em percentagem atómica)) e está associada a ângulos de contacto de 107,5 ± 1,2°. Foi verificado efeito antimicrobiano com um MIC=20 mg/mL para as bactérias E. coli, S. aureus e MRSA, e MIC > 20 mg/mL para as leveduras C. albicans e S. cerevisiae. Quanto ao efeito retardante à chama, esta funcionalização alcançou uma progressão de chama média de 6,0 ± 0,6 cm. Algumas propriedades da sílica foram comparadas com uma sílica comercial e sílica sintetizada por método Stöber, e ainda foi efetuado um estudo da origem da casca da arroz e tipologia, sem diferenças significativas nas propriedades hidrofóbicas, retardantes à chama e antimicrobianas., Circular economy has a marked importance in today’s society, being waste valorization one of the most relevant goals to bet. Only in 2020, about 151.2 million tons of rice husk were produced worldwide as an agro-industrial waste of rice production. The combustion of this rice husk produces ash, which consists of mainly silica (> 90%) and some contaminants (other metallic oxides), being possible to obtain high purity silica through a conjunction of acid/alkali treatments and combustion. Initially, the rice husk went through a physical treatment. Then, three different methods were applied to obtain the silica, the first one being a calcination, the second one an acid extraction followed or preceded by calcination, and the third one a calcination followed by alkali extraction (sol-gel method). Then, a functionalization to confer hydrophobic properties to the silica was performed with n octadecyltrimethoxysilane (C18) and evaluated by the determination of the contact angle. A functionalization with phytic acid (PA) and dimethyloctadecyl[3-(trimethoxysilyl)propyl] ammonium chloride (QAS) was also performed in order to acquire flame retardant and antimicrobial properties, and evaluated by vertical flame test, and by disc diffusion method and minimum inhibitory concentration (MIC), respectively. Functionalized and non-functionalized silicas were chemical and physically characterized by different analytic techniques: FTIR-ATR, SEM-EDS, DLS, TGA and UV-Vis-NIR. The results showed that acid extraction provides good yields, the obtained silica has higher purity (96 at% (atomic percentage)) and is associated to contact angles of 107.5 ± 1.2°. Antimicrobial effect was found with a MIC=20 mg/mL for E. coli, S. aureus and MRSA bacteria, and MIC > 20 mg/mL C. albicans and S. cerevisiae yeasts. As for the flame retardancy effect, this functionalization reached the medium flame progression of 6.0 ± 0.6 cm. Silica properties were also compared to those of a commercial silica and silica chemically synthetized by Stöber method, and a study of rice origin and typology was performed without significative differences on hydrophobic, flame retardant and antimicrobial properties.

Dissertação de mestrado em Biofísica e Bionanossistemas, As diferenças no ambiente molecular dos óleos vegetais (e.g., insaturação, ácidos gordos livres) induzem alterações nas medições de NMR. Manipulando um equipamento mais antiquado (i.e., NMR de domínio temporal) com ferramentas atuais (p.e., algoritmos de machine learning), foi concebido o Lipidomic Profiler. Esta metodologia permite rastrear desvios fenotípicos de perfis lipídicos. Com base neste conceito, podemos identificar (em minutos) e classificar líquidos (i.e., óleos de palma, amendoim, azeitona (azeite), abacate, sésamo, girassol, milho) de forma não destrutiva. Mais pormenorizadamente, é demonstrado que, o Lipidomic Profiler proposto tem potencial na caracterização do perfil lipídico (p.e., quantidade de ácidos mono- e poli-insaturados) e na classificação do azeite pelo grau de acidez (p.e., extra-virgem, virgem ou refinado) e pela região de origem. A caracterização do perfil lipídico alcançou um bom nível de previsão na caracterização do teor de ácidos gordos mono- (R2=0,86) e poli-insaturados (R2=0,89). Além disso, na classificação do azeite por grau de acidez, o conceito prosposto (AUC=0,95) revelou-se mais sensível e preciso do que as metodologias atuais, como, a espectroscopia de infravermelho próximo (AUC=0,84) e a espetroscopia do UV-Visível (AUC=0,73), respectivamente. Devido às ferramentas utilizadas, tais metodologias podem fornecer futuras avaliações e classificações de amostras in situ (devido ao reduzido tamanho do equipamento de NMR no domínio temporal) não rotuladas num curto espaço de tempo., The differences in molecular environment of the vegetable oils (e.g., unsaturation, free fatty acids) induce substantial changes in the time-domain NMR-phenotypic traits. Using an old-fashioned equipment (i.e., time-domain NMR) augmented with modern tools (i.e., machine learning models), was conceptualize a Lipidomic Profiler, a scientific tool for tracing down phenotypic deviation in lipid profiles. Using this concept, we can rapidly (in minutes) identify and classify (e.g., palm, peanut, olive, avocado, sesame, sunflower, corn) in label-free and non-destructive manner. In more detail, is demonstrated that the proposed Lipidomic Profiler, has potential in characterizing the lipid profile (i.e., amount of monounsaturated and polyunsaturated fatty acids), and classifying olive oil by its grading (e.g., extra-virgin, virgin or refined) and region of origin. Characterization of the lipid profile achieved an prediction level in the fatty acid content of monounsaturated (R2=0.86) and polyunsaturated (R2=0.89) species. In addition, in classifying olive oil by grade, the proposed Lipidomic Profiler (AUC=0.95) proved higher sensitive and specificity than the current gold-standards, i.e., near infrared spectroscopy (AUC=0.84) and ultraviolet-visible spectroscopy (AUC=0.73), respectively. Due to the tools used, such conceptual methodologies may provide future rapid assessments and object classification in situ (NMR point-of-use) of unlabelled samples with a short delay.

Dissertação de mestrado em Medicinal Chemistry, A literature search indicates that the presence of the pyrazole nucleus in different structures allowed to prepare materials that were applied in technological areas, in medicine, pharmacology or agriculture. Pyrazoles are important building blocks in synthetic and medicinal chemistry because they can be incorporated into a variety of aromatic/heteroaromatic structures and, depending on the substitution pattern, can present a wide range of biological activities, including anticancer activity. In this work, 5-amino-4-cyanopyrazoles were synthetized by the reaction of 2-ethoxymethylene-malononitrile and substituted hydrazines, using experimental methods previously developed and optimized in the research group. The o-aminonitrile unit present in these pyrazoles allowed them to be used as starting materials in the preparation of an imidate derivative that was subsequently used in the synthesis of dimeric structures, by reaction with triethylorthoformate and acid catalysis. The use of acid also induced cleavage of the imidate function, regenerating the starting pyrazole ring, and this contributed to reduce the yield of the dimeric structures that were prepared. 5-Amino-4-cyanopyrazoles were also used as precursors in the synthesis of pyrazolo[3,4- d]pyrimidines through the reaction with N,N-dimethylacetamide dimethyl acetal, N,N-dimethylformamide diethyl acetal or triethylorthoformate, followed by the addition of aromatic, heteroaromatic or alkyl amines, in the presence of acid. An optimization study of the experimental conditions for the synthesis of these compounds and also to isolate the product, was also performed. This approach allowed to prepare 59 pyrazolo[3,4-d]pyrimidines by reaction with aromatic amines, 4 with heteroaromatic amines and 3 with alkyl amines. The presence of acetic acid resulted in partial acetylation of the amines, reducing the amount of free amine available to generate the pyrazolo[3,4-d]pyrimidine, which contributed to reduce the yield of the product. A selection of these pyrazolo[3,4-d]pyrimidine derivatives was tested for their anticancer activity using the cell line Hs578t of triple negative breast cancer, at ICVS (University of Minho). One of the tested structures demonstrated promising anticancer activity, with an IC50 of 4.95 µM. Future work should focus on the synthesis of analogous pyrazolo[3,4-d]pyrimidines, aiming to complete the SAR study of this family of compounds., Os trabalhos reportados na literatura evidenciam que a presença do núcleo de pirazole em diferentes estruturas permitiu preparar materiais que encontraram aplicações em áreas tecnológicas, em medicina, farmacologia ou agricultura. Os pirazoles são blocos importantes em química sintética e medicinal, porque podem ser incorporados em diversas estruturas aromáticas/heteroaromáticas e, dependendo do padrão de substituição, podem apresentar uma ampla gama de atividades biológicas, incluindo atividade anticancerígena. Neste trabalho foram sintetizados 5-amino-4-cianopirazoles pela reação do 2-etoximetileno malononitrilo e hidrazinas substituídas, utilizando métodos anteriormente desenvolvidos e otimizados no grupo de investigação. A unidade de o-aminonitrilo presente nestes pirazoles permitiu que fossem usados como reagentes de partida para a síntese do imidato e, na presença de trietilortoformiato e catálise ácida, a formação de estruturas diméricas. A utilização de ácido provoca a clivagem da função imidato regenerando o pirazole de partida, o que reduz o rendimento de formação das estruturas diméricas. 5-Amino-4-cianopirazoles também funcionaram como precursores para a síntese de pirazolo[3,4- d]pirimidinas através da reação com N,N-dimetilacetamida dimetil acetal, N,N-dimetilformamida dietil acetal ou trietilortoformiato, seguida da adição de aminas aromáticas, heteroaromáticas e alquílicas, na presença de ácido. Foi necessário realizar um estudo de otimização das condições experimentais para a síntese destes compostos e também para o isolamento do produto. Sintetizaram-se 59 pirazolo[3,4- d]pirimidinas com aminas aromáticas, 4 com heteroaromáticas e 3 com alquílicas. A presença de ácido acético resulta também na acetilação das aminas, reduzindo a quantidade de amina livre disponível para gerar a pirazolo[3,4-d]pirimidina, o que contribui para diminuir o rendimento do produto. Uma seleção destes derivados de pirazolo[3,4-d]pirimidinas foi testada quanto à sua atividade anticancerígena usando a linha celular Hs578t do cancro da mama triplo negativo, pelo ICVS (Universidade do Minho). Verificou-se que uma das estruturas testadas apresentou uma atividade anticancerígena promissora, com um valor de IC50 de 4.95 µM. Trabalhos futuros irão incidir na síntese de pirazolo[3,4-d]pirimidinas análogas, de forma a completar o estudo SAR nesta família de compostos.

Dissertação de mestrado em Técnicas de Caracterização e Análise Química, O trabalho aqui presente foi desenvolvido na ATEPELI – Ateliers de Portugal, uma empresa especializada na produção de componentes de marroquinaria de luxo, no âmbito do Projeto Individual do 2º ano de Mestrado em Técnicas de Caracterização e Análise Química. Teve como objetivo comparar o desempenho de colas utilizadas na empresa, AA1 e AA2, com a cola AQ Contact, AQc, para a possível resolução de problemas recorrentes na produção de componentes constituídos por peles naturais e croute. Neste trabalho, foram produzidas amostras planas de acordo com a norma ISO 2411: 2017, mas também componentes atualmente produzidos pela empresa. Foram feitos testes de adesão e de tração, que avaliam a resistência de adesão na separação de complexos planos e a força mínima para romper componentes, respetivamente. Em paralelo, foram realizados testes climáticos para avaliar o efeito de temperatura e humidade relativa elevadas, na performance da cola nas amostras produzidas. O desempenho das colas foi avaliado nos complexos planos e nos componentes recorrendo ao teste t e foram realizados teste de Youden para identificar as grandezas com maior influência na sua performance. Nos resultados obtidos, no complexo plano I, a cola AQc reativada, AQc r, destacou-se com os melhores resultados, enquanto a cola AA2, obteve os piores, de uma forma global. No complexo plano II, as colas AA1 e AQc, obtiveram uma performance semelhante não sendo evidenciado diferenças significativas. Apenas as amostras produzidas com a cola AQc que foram sujeitas a teste climático se destacaram. No componente designado por poignée, as colas obtiveram resultados semelhantes, nos resultados sem e com teste climático. Por último, nos resultados obtidos no lien, apenas a AQc ultrapassou o valor alvo, no tipo de couro C2. Mas destacou-se pela negativa, devido às amostras descolarem nos locais de maior tensão/torção da peça após o teste climático. Desta forma, foi concluído que a nova cola AQc não se encontra otimizada de forma a competir com as colas atualmente utilizadas, devido aos variados problemas a nível de produção, aconselhando-se a rever os métodos de utilização das colas atualmente empregadas na empresa, tentando, assim, melhorar a sua performance., The work here presented was developed at ATEPELI – Ateliers de Portugal, a company specialized in the production of luxury leather goods, within the scope of the Individual Project of the 2nd year of the Masters in Characterization Techniques and Chemical Analysis. It aimed to compare the performance of glues used in the company, AA1 and AA2, with AQ Contact glue, AQc, for the possible resolution of recurring problems in the production of components made of natural leathers and croute. In this work, flat samples were produced according to the ISO 2411: 2017 standard, but also components currently manufactured by the company. Adhesion and traction tests were performed, which evaluate the adhesion strength in the separation of flat complexes and the minimum force to break components, respectively. In parallel, climatic tests were carried out to assess the effect of high temperature and high relative humidity on the performance of the glue in the samples produced. The performance of the glues was evaluated in the flat complexes and in the components, by using the t test and the Youden test, to identify the factors with the greatest influence on their performance. In the results obtained, in the flat complex I, the reactivated AQc glue, AQc r, stood out with the best results, while the AA2 glue, obtained the worst, in a global way. In the flat complex II, the AA1 and AQc glues obtained a similar performance, with no significant differences being evidenced. Only samples produced with the AQc glue that were subjected to climate testing stood out. In the component called poignée, the glues obtained similar results, in the results without and with climate test. Finally, in the results obtained in the lien, only the AQc exceeded the target value, in the C2 leather type. But it stood out in a negative way, due to the samples ungluing in the places of greater tension/torsion of the lien after the climatic test. In this way, it was concluded that the new AQc glue is not optimized to compete with the glues currently used, due to the various problems at the production level. It´s advised to review the methods used with the glues currently used in the company, thus trying to improve its performance.

Dissertação de mestrado em Biofísica e Bionanossistemas, A produção de materiais funcionais constituídos à base de dipéptidos cíclicos começou a despertar grande interesse na área da bionanotecnologia pelas suas características tais como biocompatibilidade, rigidez estrutural, flexibilidade na morfologia e fácil modificação e preparação. Os dipéptidos cíclicos apresentam ainda uma outra propriedade interessante, que surge da capacidade de se dimerizarem em pontos quânticos, que servem de base para a auto-organização das estruturas supramoleculares com confinamento quântico em diversas morfologias e com propriedades fotoluminescentes. Assim, são de especial interesse para potenciais aplicações em imagiologia de tecidos biológicos. Nesta dissertação, as moléculas ativas escolhidas para incorporar em fibras poliméricas foram os dipéptidos cíclicos quirais ciclo-L-triptofano-L-triptofano e ciclo-L-triptofano-L-tirosina que se autoorganizam em várias nanoestruturas, como nanoesferas (NS), nanotubos (NT) e nanofios (NW), com fotoluminescência azul intensa. O objetivo desta dissertação focou-se na produção e caracterização de sistemas híbridos baseados nos dipéptidos quirais cíclicos nanoestruturados escolhidos, incorporados em fibras de polímeros produzidas pela técnica de Electrospinning. Posteriormente, realizou-se a sua caracterização morfológica, ótica e elétrica, com recurso a técnicas como MEV, DLS, microscopia confocal, espetroscopia UV-vis, fluorescência e espetroscopia de impedâncias. Os resultados desta caracterização intensa foram estudados com o objetivo de avaliar o potencial destes materiais sintetizados para aplicações em biossensores. Como os dipéptidos cíclicos exibem elevada estabilidade térmica e robustez mecânica, fizemos uso dessas propriedades para fabricar sistemas de nanofibras, incorporando esses dipéptidos em matrizes de biopolímeros funcionais apropriadamente escolhidos. Estudamos as suas respostas piezoelétricas anisotrópicas como sistemas híbridos para geração de energia. O sistema híbrido composto pelos biopolímeros e as nanoestruturas dipeptídicas revelou ser promissor, com forte fotolumiescência e correntes piezoelétricas geradas elevadas., The production of functional materials based on cyclodipeptides is beginning to show much promise in bionanotechnology because of their biocompatibility, structural rigidity, morphology flexi bility and facile modification and preparation. Cyclodipeptides possess another interesting property, their ability to dimerize into quantum dots, which function as the foundation for the self-assembly of supramolecular structures with quantum confinement in various morphologies and with photoluminescence properties. Therefore, they are of special interest to potential applications in imaging of biological tissues. In this dissertation, the active molecules chosen to incorporate into the polymeric fibers were the chiral cyclic dipeptides cyclo-L-tryptophan-L-tryptophan and cyclo-L-tryptophan-L-tyrosine that self assemble into various nanostructures, for instance nanospheres (NS), nanotubes (NT) and nanowires (NW), with intense blue photoluminescence. The objective of this dissertation was to focus on the production and characterization of hybrid systems based on the chosen nanostructured chiral cyclodipeptides incorporated into polymers fibers produced by electrospinning. Morphological, optical and electrical characterization was performed using techniques such as SEM, DLS, confocal microscopy, UV-vis and fluorescence spectroscopy and impedance spectroscopy. The results of this extensive characterization were then evaluated with the goal of assessing the potential of the synthesized materials for applications as biosensors. As cyclodipeptides exhibit high thermal stability and mechanical strength, we utilized these prop erties to make nanofiber systems incorporating dipeptides into appropriately chosen functionalized biopolymer matrixes. We studied their anisotropic piezoelectric responses as hybrid systems for en ergy generation. The hybrid system composed of biopolymers and dipeptide nanostructures showed promising results, with strong photoluminescence and high generated piezoelectric currents.

Dissertação de mestrado em Técnicas de Caracterização e Análise Química, O objetivo deste trabalho consistiu em verificar se era possível estudar um método analítico de OMC IPC (Omadaciclina in-Process – amostras de acompanhamento da síntese de omadaciclina) recorrendo à FMA como solvente na análise de amostras de pós de 1040. Foi também realizada uma comparação entre os métodos analíticos de OMC IPC em que as amostras eram diluídas em FMA (Fase móvel A) ou água. No caso do método de 1040, comparou-se o método original de 1040 e o método de 1040 em que à FMA foi adicionada 0,01% de TEA (trietilamina) na análise de pós de 1040 por forma a averiguar se o fator condições de conservação das amostras e o fator método eram significativos nas %pc (%pureza cromatográfica) dos picos principais. Primeiramente, foram realizadas análises de repetibilidade de amostras de pó de 1040 nos sistemas cromatográficos HPLC Waters Aquirity Arc e HPLC Waters Alliance por forma a verificar se era possível a reprodução do método de OMC IPC nestes sistemas cromatográficos. Constatou-se que não foi possível a pré-validação do método devido ao aparecimento de um pico desconhecido no cromatograma obtido por HPLC Waters Alliance no tempo de retenção de 3,71 minutos sendo. Este fenómeno não foi observado no sistema cromatográfico HPLC Waters Aquirity Arc. Perante a comparação entre os métodos analíticos mencionados constatou-se que o fator amostra foi significativo nas percentagens das áreas para todos os picos principais com exceção do 2-mono desprotegido. Verificou-se também que o fator método foi significativo nas %área para todos os picos principais com exceção da Epi-1040, do 1040 e da minociclina. Este trabalho prático teve também como utilidade a perceção dos desafios futuros para a validação deste método de análise. Assim, caso seja possível a validação deste método na análise de pós de 1040 poder se-ão utilizar apenas o método de Omada IPC e o método de 1040 com as amostras diluídas em FMA de OMC IPC com 0,01% de TEA na análise destas amostras., The purpose of this work consisted in checking wheter if it was possible to study an analytical method of OMC IPC (Omadacycline in-Process- samples of accompaniment of omadacycline syntesis) using FMA as a solvente in the analysis of powder samples of 1040. It was also made a comparison between the analytical methods of OMC IPC in which the samples were diluted in FMA (mobile phase A) and in water. In the case of 1040 method, it was also made a comparison between the original method of 1040 and the 1040 method in which it was added 0,01% of TEA (triethylamine) to the FMA for the analysis of 1040 powders in order to find out if the preservations conditions factor and the method factor were significant in the %pc (chromatographic purity) of the main peaks. Firstly, it were performed repeatability analysis of 1040 powder samples using the chromatograpic systems HPLC Waters Aquirity Arc and HPLC Waters Alliance in order to verify if it was possible to reproduce the OMC IPC method in this chromatograpic systems. It was concluded that it wasn´t possible to pre-validate the referred method due to the appearance of an unknown peak in the chromatogram obtained by HPLC Waters Alliance with the retention time of 3,71 minutes. This phenomenon was not observed in the chromatograpic system HPLC Waters Aquirity Arc. Before the comparison between the analytical methods mentioned previously it was concluded that the sample factor was significant concerning the areas percentages for every main peaks except 2-mono deprotected. It was also verified that the method factor was significant in the %area for every main peaks except Epi-1040, 1040 and minocycline. This practical work was also useful in the perception of future challenges to the validation of this method of analysis. Thus, in order to carry out a method validation for the anaysis of 1040 powder samples only the OMC IPC method and the 1040 method in which the samples are diluted in FMA of OMC IPC with 0,01% of TEA canbe used.

Dissertação de mestrado em Biophysics and Bionanosystems, Os implantes dentários são geralmente fabricados com materiais à base de titânio (Ti) devido à sua biocompatibilidade e resistência à corrosão. No entanto, a baixa capacidade de formar uma forte ligação química com o tecido vivo, conhecida como bioatividade, é uma das desvantagens deste tipo de materiais. Consequentemente, o uso de implantes dentários é às vezes acompanhado por falhas devido à fraca osseointegração e posteriores infeções causadas por microrganismos. Nesse sentido, são necessárias novas abordagens para o desenvolvimento de superfícies bioativas capazes de potencializar o crescimento ósseo e que, ao mesmo tempo, apresentem propriedades antibacterianas. O desenvolvimento de superfícies altamente bioativas e antimicrobianas, com melhor osseointegração e resistência à corrosão, pode ser alcançado por meio da deposição de revestimentos à base de TiN-M (M=Ag, Zn) por pulverização catódica reativa em magnetrão. A escolha deste tipo de material deve-se às propriedades dos seus constituintes: o nitreto de titânio por ser um biocompatível e aumentar a resistência à corrosão; e as nanopartículas de prata (Ag) e zinco (Zn) pelas suas propriedades antimicrobianas. Pela variação das condições de deposição poderemos obter revestimentos com diferentes composições de nitreto de titânio e de nanopartículas, explorando desta forma um vasto espectro de propriedades mecânicas e biológicas, sem que haja nenhum tipo de efeito citotóxico., Dental implants are generally manufactured by titanium (Ti) based materials due to their biocompatibility and corrosion resistance. However, a low ability to form a strong chemical bond with living tissue, known as bioactivity, is one of the disadvantages of this type of material. Consequently, the use of dental implants is sometimes accompanied by failures due to poor osseointegration and subsequent infections caused by microorganisms. In this sense, new approaches are needed for the development of bioactive surfaces that can enhance bone growth and, at the same time, have antibacterial properties. The development of highly bioactive and antimicrobial surfaces, with better osseointegration and corrosion resistance, can be achieved through the deposition of coatings based on TiN-M (M = Ag, Zn) by reactive sputtering in magnetron. The choice of this type of material is due to the properties of its constituents: titanium nitride as it is biocompatible and increases corrosion resistance; and silver (Ag) and zinc (Zn) nanoparticles, for their antimicrobial properties. By varying the deposition conditions, coatings with different compositions of titanium nitride and nanoparticles can be obtained with different compositions of titanium nitride and nanoparticles, thus exploiting a wide spectrum of mechanical and biological properties, without any type of cytotoxic effect.

Dissertação de mestrado em Biofísica e Bionanossistemas, As terapias convencionais do cancro apresentam ainda muitas barreiras por ultrapassar. O diagnóstico tardio e a toxicidade sistémica associados a tratamentos clássicos dificultam grandemente a terapia oncológica, diminuindo a eficácia terapêutica. Assim, é fundamental o desenvolvimento de terapias mais seguras que possibilitem o direcionamento de fármacos à região tumoral, eliminando seletivamente células anormais. Neste contexto, a nanomedicina surge como uma nova abordagem na prevenção, diagnóstico e tratamento do cancro. No presente trabalho foram desenvolvidos magnetolipossomas sólidos sensíveis ao pH para aplicações na terapia dual do cancro. Para tal, foram sintetizadas nanopartículas magnéticas anisotrópicas de ferrite de magnésio com substituição parcial por iões cálcio (Mg0.75Ca0.25Fe2O4) e de ferrite de manganês (MnFe2O4), com e sem calcinação. Após a caracterização estrutural, morfológica e magnética, as ferrites mistas calcinadas com forma de nanovaras foram selecionadas para integrar o núcleo magnético dos magnetolipossomas, rodeado por uma bicamada lipídica de DOPE:Ch:CHEMS (45:45:10). Visto possuir uma fortíssima atividade antitumoral e ser já usada na clínica, a doxorrubicina foi encapsulada nos magnetolipossomas sólidos, com uma eficiência de (98,71 ± 0,97)%. Foram realizados estudos fotofísicos de interação não específica entre estes nanossistemas e vesículas unilamelares gigantes, comprovando, por unquenching, a capacidade de fusão com modelos de membrana celular. Os ensaios de libertação da doxorrubicina demonstraram que há uma libertação mais eficiente do fármaco a pH 5, que mimetiza o microambiente tumoral. Submetendo células cancerígenas aos magnetolipossomas sólidos preparados, a viabilidade celular reduziu significativamente (35%), confirmando que estes libertam o fármaco quimioterápico encapsulado. Os resultados obtidos apontam para o desenvolvimento de nanotransportadores eficientes e seguros, adequados para exercer uma ação sinérgica na terapia do cancro com um direcionamento magnético ao local de interesse, entrega controlada do fármaco por estímulos, e tratamento por hipertermia, em simultâneo., Conventional cancer therapies still have many barriers to overcome. Late diagnosis and systemic toxicity associated with classic treatments make oncological therapy significantly difficult, reducing the therapeutic efficacy. Thus, it is essential to develop safer therapies that allow the targeting of drugs to the tumor region, selectively eliminating the abnormal cells. In this context, nanomedicine emerges as a new approach in the prevention, diagnosis and treatment of cancer. In the present work, pH sensitive solid magnetoliposomes were developed for applications in dual cancer therapy. For this, anisotropic magnetic nanoparticles of magnesium ferrite with partial substitution by calcium ions (Mg0.75Ca0.25Fe2O4) and manganese ferrite (MnFe2O4) were synthesized, with and without calcination. After the structural, morphological and magnetic characterization, the calcined mixed ferrites with nanorod shape were selected to integrate the magnetic core of magnetoliposomes, surrounded by a lipid bilayer of DOPE:Ch:CHEMS (45:45:10). Since it has a very strong antitumor activity and is already used in clinic, doxorubicin was encapsulated in solid magnetoliposomes, with an efficiency of (98.71 ± 0.97)%. Photophysical studies of non-specific interaction between these nanosystems and giant unilamellar vesicles were performed, proving, by unquenching, the ability to fuse with cell membrane models. The doxorubicin release assays showed that there is a more efficient release of the drug at pH 5, that mimics the tumor microenvironment. By subjecting cancer cells to the prepared solid magnetoliposomes, cell viability was significantly reduced (35%), confirming that they can release the encapsulated chemotherapeutic drug. These results point to the development of efficient and safe nanocarriers, suitable to exert a synergistic action in cancer therapy with a magnetic targeting to the site of interest, stimulus-controlled drug delivery, and hyperthermia treatment, simultaneously., À Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) e Programas COMPETE2020, através do projeto MAGLIDUO PTDC/QUI-QFI/28020/2017 (POCI-01-0145-FEDER-028020) e financiamento estratégico do CF-UM-UP (UIDB/04650/2020).

Dissertação de mestrado em Técnicas de Caracterização e Análise Química, Os detergentes são produtos diariamente utilizados pelo ser humano, nas indústrias e nas habitações, para manter o ambiente higienizado. No entanto, a sua produção implica o uso de um conjunto de matérias-primas que acarretam perigos para o meio ambiente. Deste modo, têm vindo a ser procuradas alternativas sustentáveis. Esta dissertação, desenvolvida na Higiguima – Representações, Sociedade Unipessoal, Lda., envolveu o estudo e desenvolvimento de uma linha de produtos de higiene, para uso profissional, mais amigos do ambiente que, por sua vez, pudessem obter o certificado ECOLABEL. Para a concretização do objetivo da dissertação, primeiramente, foi necessário a familiarização com todas as etapas do processo de registo ECOLABEL (critérios de classificação, processo de candidatura, custos associados, entre outros), o levantamento das matérias-primas já adquiridas regularmente que pudessem ser aplicadas em formulações deste tipo e a análise de matérias-primas e formulações-tipo disponibilizadas por fornecedores habituais ou novos. Após reunida toda a informação e tendo por base formulações já fabricadas pela empresa e fórmulas-tipo partilhadas por fornecedores, foi definida uma formulação concentrada/RTU e uma superconcentrada para cada uma das diferentes áreas de aplicação. Percebeu-se, desde início, que as fórmulas superconcentradas dificilmente poderiam receber o rótulo ecológico europeu, contudo, uma vez que foram formuladas com as mesmas matérias-primas mais verdes, decidiu-se que estas seriam ainda assim incluídas na linha. Ao longo dos ensaios de desenvolvimento das fórmulas foi necessário realizar algumas alterações de forma a obter o produto com as características desejadas. As alterações efetuadas passaram por substituir certas matérias-primas por outras, alterar a sua ordem de adição na formulação e até mesmo por remover permanentemente determinados composto das formulações. Quanto à caracterização dos detergentes, esta foi feita recorrendo às técnicas de caraterização e análise química internas, como a medição de pH, de densidade, de viscosidade e a análise de humidade. Os dados obtidos nos testes realizados para cada produto permitiram-nos perceber que correções efetuar nas fórmulas e quais as características do produto para efeitos de controlo de qualidade. Visto que a empresa tinha interesse em apresentar a nova linha num evento no qual iria participar, o período para desenvolver estes produtos foi reduzido. Deste modo, por questões financeiras e por falta de tempo, não foi possível realizar a candidatura ao rótulo ECOLABEL dos detergentes desenvolvidos neste trabalho, como pretendido., Detergents are products used daily by human beings, in industries and homes, to keep the environment hygienic. However, their production implies the use of a set of raw materials that causes hazard to the environment. Thus, sustainable alternatives have been searched. This dissertation, developed in Higiguima - Representações, Sociedade Unipessoal, Lda., involved the study and development of a line of hygiene products, for professional use, more environmentally friendly that, in turn, could obtain the ECOLABEL certificate. To achieve the objective of the dissertation, it was necessary to become familiar with all the stages of the ECOLABEL registration process (classification criteria, application process, associated costs, among others), to survey the raw materials already regularly acquired that could be applied in this type of formulations and to analyse raw materials and standard formulations made available by regular or new suppliers. After gathering all the information, based on formulations already manufactured by the company and standard formulations shared by suppliers, a concentrated/RTU formulation and a superconcentrated formulation were defined for each of the different areas of application. It was realized from the outset that the superconcentrated formulations were unlikely to be awarded the European eco label, nevertheless, as they were formulated with the same greener raw materials, it was decided that they would still be included in the range. During the development trials of the formulas, some changes had to be made to obtain the product with the desired characteristics. The changes made involved substituting certain raw materials for others, changing their order of addition in the formulation and even permanently removing certain compounds from the formulations. As for the characterization of the detergents, this was done using the in-house chemical analysis and characterization techniques, such as the measurement of pH, density, viscosity and moisture analysis. The data obtained from the tests carried out for each product allowed us to understand what to correct in the formulas and what the best characteristics of the product should be for quality control purposes. Since the company was interested in presenting the new line at an event in which it would be participating, the period for developing these products was reduced. Thus, for financial reasons and due to lack of time, it was not possible to apply for the ECOLABEL label for the detergents developed in this work, as intended.

Dissertação de mestrado em Técnicas de Caracterização e Análise Química, A indústria têxtil é a segunda maior indústria poluente, sendo responsável por 10 % das emissões de carbono globais e por 20 % da água residual de todo o planeta. Esta água residual geralmente contém surfactantes, corantes, pigmentos, resinas, agentes quelantes, agentes dispersantes, sais inorgânicos, metais pesados, entre outros. Assim, um dos principais objetivos da indústria têxtil é a sua transição para uma produção mais sustentável e uma economia circular. Com este intuito, foi desenvolvida neste trabalho uma pasta de estampar de origem 100 % biológica, em que os únicos constituintes desta pasta são um biopolímero com propriedades de espessante e agente promotor de ligação, a substância corada proveniente de base natural ou resíduo natural e água como solvente. Numa fase inicial, e de forma a perceber a viabilidade da dupla função do biopolímero, foram adicionados corantes naturais já comercializados, que após estudo e otimização da pasta de estampar, foram substituídos por resíduos naturais, provenientes de diversas indústrias locais, de forma a promover a economia verde e circular. Durante a formulação da pasta, foram controlados diversos parâmetros: pH, viscosidade, tamanho de partícula e concentração dos constituintes da pasta. No que respeita à aplicação da pasta, esta foi aplicada por estamparia convencional em vários substratos têxteis: malha 100 % algodão, malha 100 % algodão pré-tratada e um tecido 97 % algodão/3 % elastano. Após as lavagens do processo, foram realizados testes de controlo de qualidade, que simulam as condições de conservação e limpeza dos têxteis, nomeadamente de solidez à luz e solidez à lavagem. Com base nos resultados obtidos nos testes de solidez foi possível otimizar a formulação da pasta de estampar, o processo estampagem e a opção por um pré-tratamento. Após essa otimização, a mesma formulação foi testada com diversos resíduos naturais: resíduo de bagaço, resíduo de mimosa, casca de pinheiro e casca de eucalipto. Estas amostras foram caraterizadas através dos testes de solidez à luz, solidez à lavagem e solidez à fricção a seco e a húmido. Os resultados obtidos permitem concluir que a formulação desenvolvida é viável, conseguindo-se obter resultados satisfatórios tanto em corantes naturais como resíduos naturais., The textile industry is the second largest polluting industry, accounting for 10 % of global carbon emissions and 20 % of the planet's wastewater. This wastewater usually contains surfactants, dyes, pigments, resins, chelating agents, dispersants, inorganic salts, heavy metals, among others. Thus, one of the main objectives of the textile industry is its transition to a sustainable production and a circular economy. For this purpose, in this work a 100 % biological printing paste was developed, in which the only constituents of this paste are a biopolymer with thickening and binding agent properties, the colored substance from a natural base or natural residue and water as a solvent. In an initial phase, and in order to understand the feasibility of the dual function of the biopolymer, natural dyes that were already commercialized were added, which after studying and optimization of the printing paste, these dyes were replaced by natural residues, coming from various local industries in order to promote a green and circular economy. During the formulation of the paste, several parameters were controlled: pH, viscosity, particle size and concentration of the paste's constituents. Regarding the application of the paste, it was applied by conventional printing on various textile substrates: 100 % cotton knitted fabric, 100 % pre-treated cotton knitted fabric and a 97 % cotton /3 % elastane woven fabric. Quality control tests were carried out that simulate the conditions of conservation and cleaning of the textiles, namely light fastness and wash fastness. Based on the results obtained in the fastness tests, it was possible to optimize the formulation of the printing paste, the process of printing and the option for a pre-treatment. After this optimization, the same formulation was tested with several natural residues: grape pomace residue, mimosa residue, pine bark and eucalyptus bark. These samples were characterized through light fastness, washing fastness and dry and wet rubbing fastness tests. The results obtained allow us to conclude that the developed formulation is viable, achieving satisfactory results both in natural dyes and natural residues.

Dissertação de mestrado em Técnicas de Caracterização e Análise Química, Numa empresa é constante a busca pelo aperfeiçoamento e pela agilização de processos. Num laboratório de análises químicos é esperado que os ensaios demorem o menor tempo possível sem comprometer a obtenção dos melhores resultados. Para isso é necessário que haja um investimento no estudo de quais as melhores metodologias para tratar as amostras. As amostras têm de ser recolhidas e tratadas de modo que os resultados obtidos traduzam toda a população de onde foram retiradas. As amostras analisadas na empresa A2 Análises Químicas Lda, são de natureza muito diversa, e variam de solos a matéria vegetal passando por águas. Todas as amostras analisadas no laboratório devem ser representativas do todo de onde provieram, de modo a aquando da sua análise produzirem os resultados mais realistas. Esta representatividade depende fortemente da homogeneização da amostra antes de ser analisada. São vários os métodos utilizados em laboratório para obter amostras homogéneas que incluem, por exemplo triturar e peneirar a amostra para que esta atinga um tamanho específico ou utilizar equipamento de mistura e divisão. Este trabalho teve como objetivo avaliar se era possível reduzir o tempo dedicado no laboratório da A2 Análises Químicas Lda à etapa de tratamento da amostra, em particular à redução da dimensão da amostra sem afetar a qualidade dos resultados obtidos nas análises. Para isso foram testados vários processos de homogeneização das amostras e avaliou-se se estes se traduziam em diferenças significativas nos resultados das análises de um conjunto de parâmetros medidos em solos, águas e matéria vegetal. Os parâmetros considerados foram o pH do solo, o pH e a condutividade das águas e a razão carbono/nitrogénio da matéria vegetal. O tempo despendido em cada um dos processos de homogeneização foi também controlado., In a company, the search for improvement and streamlining of processes is constant. In a chemical analysis laboratory, it is expected that the assays take the shortest possible time without compromising the best results. For this, there must be an investment in the study of the best methodologies to treat the samples. The samples must be treated so that the results obtained reflect the entire population from which they were taken. The samples analyzed at the company A2 Análises Químicas Lda are of a very diverse nature, ranging from soils to plant matter passing through water. All samples analyzed in the laboratory must be representative of the whole from which they came, so that, when analyzed, they produce the most realistic results. This representativeness strongly depends on the homogenization of the sample before being analyzed. There are several methods used in the laboratory to obtain homogeneous samples, which include, for example, grinding and sieving the sample to reach a specific size or using mixing and dividing equipment. The objective of this work was to evaluate whether it was possible to reduce the time dedicated in the laboratory of A2 Análises Químicas Lda to the sample treatment stage, in particular to the reduction of the sample size without affecting the quality of the results obtained in the analyses. The work carried out consisted of determining whether the various processes of homogenization of the samples translated into significant differences in the results of the analysis of soil pH, water pH and conductivity and the carbon/nitrogen ratio of plant matter. The time spent in each of the homogenization processes was also controlled.

Dissertação de mestrado em Técnicas de Caracterização e Análise Química, Este trabalho teve como objetivo a implementação e validação um método de cromatografia gasosa com deteção por ionização de chama (GC-FID) para quantificação dos componentes de óleos essenciais de eucalipto e avaliação da sua qualidade segundo a norma ISO 770: 2002. Esta norma define os critérios para avaliação da qualidade de óleos essenciais brutos e retificados de eucalipto (Eucalyptus globulus Labill.). Um dos parâmetros utilizados para avaliar essa qualidade é o seu perfil cromatográfico, estando definidos os limites mínimos e máximos para os componentes característicos e representativos dos óleos de eucalipto. Numa primeira fase, otimizaram-se as condições de análise por cromatografia gasosa recorrendo à espetrometria de massa (GC-MS) para identificação dos componentes de óleos essenciais de Eucalyptus globulus (retificado a 85 % e bruto) e de padrões comerciais dos principais marcadores (α pineno, β-pineno, p-cimeno, limoneno, 1,8-cineol e globulol). O estudo foi iniciado aplicando as condições de análise indicadas na norma, sendo utilizada uma coluna com fase estacionária de 100 % dimetilpolissiloxano. Devido à coeluição de dois dos componentes característicos do óleo essencial (limoneno e 1,8-cineol) esta coluna foi substituída por uma outra com fase estacionária 5 % difenil 95 % dimetilpolissiloxano. A temperatura do forno, o fluxo do gás de arraste, o volume de injeção e a razão de split foram os parâmetros otimizados. A análise qualitativa do óleo essencial foi efetuada por comparação dos espetros de massa obtidos com os da literatura e pelo cálculo dos índices de Kovats através da coinjeção de uma mistura-padrão de alcanos. O método desenvolvido foi transposto para o GC-FID, foram definidos os critérios de integração para quantificação dos componentes e as percentagens mássicas obtidas comparadas com os limites apresentados na norma. Foi posteriormente realizada a validação do método, tendo sido avaliados como parâmetro de desempenho a linearidade, a sensibilidade, os limites de deteção e quantificação, a precisão em condições de repetibilidade e de precisão intermédia, o bias e a incerteza do método. O método desenvolvido foi validado com sucesso uma vez que cumpre os parâmetros preconizados nos procedimentos de validação de métodos analíticos definidos pelo Guia RELACRE 13 e pelo Guia Eurachem - The Fitness for Purpose of Analytical Methods e a norma ISO 770: 2002., This work aimed to implement and validate a gas chromatography method with flame ionization detection (GC-FID) to quantify the components of eucalyptus essential oils and assess their quality through their chromatographic profile, according to the standard ISO 770: 2002. Thisstandard defines the criteria for evaluating the quality of raw and rectified essential oils from eucalyptus (Eucalyptus globulus Labill.). One of the parameters used to evaluate the quality of eucalyptus essential oils is their chromatographic profile, with minimum and maximum limits defined for the characteristic and representative components of eucalyptus oils. In a first phase, the analysis conditions were optimized by gas chromatography using mass spectrometry (GC-MS) to identify the components of Eucalyptus globulus essential oils (85 % rectified and crude) and commercial standards of the main markers (α-pinene, β-pinene, p-cymene, limonene, 1,8- cineole and globulol). The study started by applying the analysis conditions indicated in the standard, using a column with a stationary phase of 100 % dimethylpolysiloxane. Due to the coelution of two of the essential oil's characteristic components (limonene and 1,8-cineole) this column was replaced by another one with a stationary phase 5 % diphenyl 95 % dimethylpolysiloxane. Oven temperature, carrier gas flow, injection volume and split ratio were the parameters optimized. The qualitative analysis of the essential oil was carried out by comparing the mass spectra obtained with those from the literature and by calculating the Kovats indices through the co-injection of a standard mixture of alkanes. The developed method was transferred to the GC-FID, the integration criteria were defined for the quantification of the components and the mass percentages obtained were compared with the limits presented in the standard. Subsequently, the validation of the method was carried out, and the linearity, sensitivity, detection and quantification limits, precision under repeatability and intermediate precision conditions, the bias and uncertainty of the method were evaluated as method performance characteristics. The method developed was successfully validated as it complies with the parameters recommended in the validation procedures of analytical methods defined by the RELACRE Guide 13 and by the Eurachem Guide - The Fitness for Purpose of Analytical Methods and with standard ISO 770: 2002.

Dissertação de mestrado em Técnicas de Caracterização e Análise Química, As motivações que levam um praticante desportivo a recorrer à utilização de substâncias e métodos proibidos são complexas, existindo uma necessidade de controlo e deteção de dopagem capazes de acompanhar os avanços científicos. O constante aparecimento de novos compostos e metodologias de dopagem resulta numa atualização anual da Lista de Substâncias e Métodos Proibidos. Se, por um lado, os avanços científicos possibilitam uma maior facilidade na deteção destas irregularidades, por outro lado, surge um aumento do número de estratégias para evitar e manipular esses mesmos resultados. Neste sentido, surge um conjunto de organizações, nacionais e internacionais, entre as quais se destaca a Agência Mundial de Antidopagem (WADA), cujo objetivo consiste em erradicar as práticas de dopagem no desporto. O controlo de dopagem pode acontecer quer em eventos competitivos, quer fora de competição. No caso específico do Δ9-tetrahidrocanabinol (THC) este controlo é realizado dentro de competição. Apesar do consumo deste composto não estar associado a uma melhoria do rendimento desportivo, a sua utilização prejudica a saúde do atleta e viola o espírito desportivo, pelo que cumpre dois dos três critérios definidos pelo Código Mundial Antidoping e, como tal, está inserido numa classe de substâncias proibidas dentro de competição, os canabinóides – S8. Os laboratórios de análises de dopagem efetuam a deteção de substâncias e métodos proibidos identificados na Lista de Substâncias e Métodos Proibidos, a partir de matrizes biológicas, nomeadamente amostras de urina provenientes de praticantes desportivos. O principal metabólito do THC é o 11-nor-9-carboxi-Δ9-tetrahidrocanabinol (THC-COOH) que, quando detetado na urina, constitui uma evidência do uso recente de Cannabis. Neste trabalho foi desenvolvido e validado um método de deteção e quantificação de THC COOH, em urina, recorrendo à técnica de cromatografia gasosa acoplada a espetrometria de massa/massa (GC-MS/MS). Para o desenvolvimento do método foram otimizadas as condições cromatográficas e o método de extração. A validação do método analítico consistiu na avaliação de um conjunto de parâmetros estabelecidos para validação de métodos de confirmação qualitativos e quantitativos., The motivations that lead a sports practitioner to resort to the use of prohibited substances and methods are complex, and there is a need for doping control and detection capable of monitoring scientific advances. The constant emergence of new compounds and doping methodologies results in an annual update of the List of Prohibited Substances and Methods. If, on the one hand, scientific advances make it easier to detect these irregularities, on the other hand, there is an increase in the number of strategies to prevent and manipulate these same results. In this sense, a set of organizations, national and international, among which stands out the World Anti-Doping Agency (WADA), whose objective is to eradicate doping practices in sport. Doping control can happen both in competitive events and out of competition. In the specific case of Δ9-tetrahydrocannabinol (THC) this control is performed within competition. Although the consumption of this compound is not associated with an improvement in sports performance, its use harms the health of the athlete and violates the sporting spirit, and therefore meets two of the three criteria defined by the World Anti-Doping Code being for that inserted in a class of prohibited substances within competition, cannabinoids - S8. Doping testing laboratories carry out the detection of prohibited substances and methods identified in the List of Prohibited Substances and Methods from biological matrices, including urine samples from sports practitioners. The main metabolite of THC is 11-nor-9-carboxy-Δ9- tetrahydrocannabinol (THC-COOH) which, when detected in urine, constitutes evidence of recent Cannabis use. In this work a method of detection and quantification of THC-COOH in urine was developed and validated, using gas chromatography coupled to mass/mass spectrometry (GC-MS/MS). For the development of the method both chromatographic and extraction features were optimized. The validation of the analytical method consisted in the evaluation of a set of parameters established for the validation of qualitative and quantitative confirmation methods.

Dissertação de mestrado em Técnicas de Caracterização e Análise Química, O presente trabalho teve como principal objetivo a avaliação do impacto da micorrização no desenvolvimento de clones castanheiro. Para atingir o objetivo, foi necessário otimizar o crescimento dos fungos in vitro, o que incluiu testes de crescimento em diferentes meios de cultura, a aplicação de um planeamento fatorial completo, diversas análises químicas e ainda o desenvolvimento de técnicas eficazes de conservação do micélio nomeadamente, inclusão em géis de alginato e armazenamento em glicerol. Após a otimização do crescimento, foram realizados ensaios de micorrização simples e dupla na fase de aclimatização com os fungos A. muscaria, P. involutus, P. capsulifer e Pisolithus sp., e ensaios de micorrização com o fungo B. edulis na fase de envasamento. Os estudos de crescimento in vitro demonstraram que fungos tardios, como B. edulis, requerem meios mais complexos comparativamente aos fungos pioneiros. Porém, o excesso de nutrientes e de fonte de carbono podem ser fatores limitantes para o crescimento. Ensaios de armazenamento dos fungos mostraram que a temperatura ideal depende do método aplicado, e que a inclusão em géis de alginato é um método mais promissor comparativamente ao glicerol. Por último, os ensaios de micorrização sugerem que a micorrização dupla entre fungos pioneiros favorece a metabolização dos nutrientes, comparativamente à simples. A adição do frass na aclimatização não evidenciou benefícios no desenvolvimento das plantas para o período estudado, no entanto, pareceu favorecer o estabelecimento da associação simbiótica. Este trabalho permitiu o desenvolvimento de novos métodos e técnicas eficazes e com elevado potencial de aplicação em larga escala na produção de micélio. Os resultados obtidos deram ainda um grande contributo para a criação de produtos inovadores resultantes da conjugação entre plantas e fungos, com enorme potencial para comercialização no setor agroalimentar., The main objective of this work was to evaluate the impact of mycorrhization on the development of chestnut clones. To achieve the objective, it was necessary to optimize the growth of fungi in vitro, which included growth tests in different culture media, the application of a complete factorial planning, several chemicals analyzes and also the development of effective techniques for the conservation of the mycelium, namely, inclusion in alginate gels and storage in glycerol. After growth optimization, single and double mycorrhization assays were carried out in the acclimatization phase with the fungi A. muscaria, P. involutus, P. capsulifer and Pisolithus sp., and mycorrhization assays with the fungus B. edulis in the phase of potting. In vitro growth studies have shown that late fungi, such as B. edulis, require more complex media compared to early fungi. However, excess nutrients and carbon source can be a limiting factor for growth. Storage tests of the fungi showed that the ideal temperature depends on the applied method, and that the inclusion in alginate gels is a more promising method compared to glycerol. Finally, mycorrhization assays suggest that dual mycorrhization among pioneer fungi favors nutrient metabolism, compared to single mycorrhization. The addition of frass in acclimatization did not show benefits in the development of plants for the period studied, however, it seemed to favor the establishment of the symbiotic association. This work allowed the development of new effective methods and techniques with high potential for large-scale application in the production of mycelium. The results obtained also made a great contribution to the creation of innovative products resulting from the combination of plants and fungi, with enormous potential for commercialization in the agri-food sector., Um agradecimento à Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) através do Centro de Química da Universidade do Minho (UID/QUI/0686/2020), ao Departamento de Química da Universidade do Minho e ao projeto de I&D Individual “MiChestnut3 - Produção de híbridos de castanheiro altamente resistentes e produtivos com recurso a técnicas de micropropagação, micorrização e microenxertia”, REF. 45079 cofinanciado pelo Programa Operacional do Norte 2020 através do Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER), pela sua colaboração na realização deste trabalho.

Dissertação de mestrado em Biologia Molecular, Biotecnologia e Bioempreendedorismo em Plantas, Como principal produtor de pasta de madeira de eucalipto (Eucalyptus globulus Labill.) no mercado da UE, Portugal processa anualmente milhares de toneladas de toros enquanto os resíduos rejeitados de eucalipto são deixados a decompor-se nas florestas. O perfil rico em terpenóides das folhas de eucalipto torna-as numa matéria-prima abundante que pode ser transformada em produtos químicos de elevada qualidade. A exploração deste recurso contribui, ao mesmo tempo, para uma melhor e mais eficiente gestão dos resíduos florestais. O potencial biotecnológico das folhas pode ser explorado recorrendo a enzimas especializadas de microrganismos terpeno-catabolizantes tais como a Pseudomonas sp. estirpe M1, que é capaz de biotransformar alguns terpenos (como o β-mirceno) e de utilizar plenamente vários compostos tóxicos e/ou recalcitrantes, como por exemplo citral, citronelol, fenol, clorofenóis e benzeno como fontes únicas de carbono e energia. Esta poderosa ferramenta biológica deverá ser também capaz de catabolizar outros monoterpenóides que são relatados em extratos de folhas de eucalipto. Sendo este um estudo altamente exploratório, o presente trabalho visa estabelecer e padronizar protocolos para futuras experiências de biotransformação, bem como fornecer uma base para novas experiências. Foi concebido um protocolo fácil e eficiente para a colheita e amostragem das folhas de eucalipto considerando fatores tais como: a espécie de eucalipto, tamanho do tronco e parâmetros das folhas, facilidade de extração e, por último, reprodutibilidade da experiência. Além disso, foi testado e ajustado um protocolo de extração de gDNA baseado em CTAB, a fim de extrair ADN de folhas mais jovens de eucalipto com sucesso. As árvores das quais o material biológico foi recolhido foram genotipadas com sucesso, e foi determinado que a espécie de eucalipto é de facto E. globulus. Extrações aquosas e orgânicas (experiências com a M1 demonstraram que o n-hexadecano selecionado era o solvente orgânico mais adequado para extração) foram testadas, e os resultados revelaram que o eucaliptol é o composto principal de todos os extratos, sendo eficientemente extraído por ambos os métodos testados. As análises de caracterização de extratos mostram que os extratos orgânicos (EOs) são presumivelmente os mais diversos e ricos em terpenóides. Os compostos comuns a todos os extratos, tanto aquosos como orgânicos, são: 1,8-cineole e 4-terpineol. Todos os extratos são dominados por monoterpenos e monoterpenóides (e seus derivados), no entanto, também apresentam a presença de sesquiterpenos e diterpenos (sendo os últimos são exclusivos das amostras EO). As experiências de crescimento em M1 utilizando eucaliptol, outros terpenos e EOs/EAs revelaram complicações no processo de biotransformação com base em baixos valores de absorção acoplados a uma resposta de GFP relativamente baixa que mede indiretamente a ativação da codificação do promotor P5 para uma hidroxilase de β-mirceno (myrH). Por último, através de uma análise de GC-MS, nenhum dos metabolitos específicos do β-mirceno (controlo) e do eucaliptol foram identificados em sobrenadantes de culturas que cresceram no substrato, explicações para estes resultados foram então hipotetizadas. Numa abordagem mais futura, propõe-se a realização de mais experiências relativamente à interação entre M1- eucalyptol com o fim de afinar e melhorar o catabolismo celular em relação a este composto proeminente dos extratos., As a leading producer of wood pulp from eucalyptus trees (Eucalyptus globulus Labill.) in the EU market, Portugal processes thousands of tons of wood logs each year while rejected eucalyptus’ wastes are left to decompose on woodlots. Terpenoid rich profile of eucalyptus leaves makes them an abundant raw material that could be transformed into fine chemicals. The exploration of this resource contributes, at the same time for an improved and more efficient forest waste management. Leaves’ biotechnological potential could be explored by resorting to specialized enzymes of terpene catabolizing microorganisms such as the Pseudomonas sp. M1, which is able to biotransform some terpenes (such as β-myrcene) and to fully utilize several toxic and/or recalcitrant compounds, such as citral, citronellol, phenol, chlorophenols and benzene as sole carbon and energy sources. This powerful biological tool should also be capable of catabolize other monoterpenoids that are reported to compose extracts of eucalyptus leaves. As a highly exploratory study, this work aims to establish and standardize protocols for future biotransformation experiences as well as providing a base for further experiments. It was designed an easy and efficient protocol for the harvest and sampling of eucalyptus’ leaves considering factors such as: the eucalyptus’ species, tree trunk size and leaves’ parameters, ease of extraction methods and lastly reproducibility of the experience. Additionally, a CTAB based gDNA extraction protocol was tested and adjusted in order to successfully extract DNA from younger eucalyptus leaves. Trees from which the biological material was collected were successfully genotyped, and eucalyptus species was ascertained to be E. globulus. Aqueous and organic extractions (M1 experiments demonstrated the selected n hexadecane was the most adequate organic solvent for extraction) were assayed, and results revealed eucalyptol is the major compound of all extracts, being efficiently extracted by both methods tested. Extract characterization analysis showcased organic extracts (EOs) are presumably the most diverse and terpenoid rich extracts. Compounds common to all extracts, both aqueous and organic, are: 1,8-cineole and 4-terpineol. All extracts are dominated by monoterpenes and monoterpenoids (and their derivates), nonetheless they also showcase the presence of sesquiterpenes and diterpenes (exclusive to EO samples for the latter). M1 growth experiments using eucalyptol, other terpenes and EOs/EAs revealed complications on the biotransformation process based on low absorbance values coupled to relatively low GFP response that measures indirectly the activation of the P5 promotor encoding for a β-myrcene hydroxylase (myrH). Ultimately, none of β-myrcene (control) and eucalyptol specific metabolites were identified on supernatants from cultures growing on the substrate and analysed under GC-MS. Explanations for these results are then hypothesized. In a more future approach, it is proposed more experiments should be done regarding interaction between M1-eucalyptol in order to tune and enhance cells catabolism in relation to this extracts’ prominent compound.

Dissertação de mestrado em Técnicas de Caracterização e Análise Química, O cloridrato de minociclina é um dos APIs produzidos na Cipan, sendo este produzido em maior escala. Este API é sintetizado em 7 passos, sendo que no 4º passo ocorre a formação do 7-HT. Apesar de ao longo do tempo todos os passos terem sido melhorados de forma a que o produto final cumpra todos os requisitos, gerou-se inicialmente alguns problemas no passo de síntese do 7-HT, pois este poderia estar a causar variabilidade entre lotes e assim afetar a qualidade do produto final. Foi desde então que se tornou fundamental a análise, desenvolvimento e melhoria deste passo intermediário de forma a torná-lo cada vez mais eficaz. Posto isto, desenvolveu-se posteriormente um novo método analítico para monitorizar este passo de síntese, que ao longo do tempo sofreu alterações e estudos de desenvolvimento de forma a garantir a sua viabilidade e eficácia, e com isso encontraram-se as condições ideais para se proceder à sua pré-validação. Este método apresenta características que o permitem ser versátil, com uma fase móvel compatível com LC-MS, permitindo assim a identificação de picos desconhecidos. O objetivo desta dissertação foi identificar e quantificar, não só, 7-HT como também outros produtos de síntese como a sanciclina e minociclina sal. Comparativamente ao método analítico já existente e em estudo, apenas se modificou um parâmetro cromatográfico, mudando o comprimento de onda de 350 nm para 280 nm. Através desta mudança, foi possível avaliar e perspetivar um acréscimo de informação nos cromatogramas. Outra razão desta mudança, foi o uso do mesmo comprimento de onda dos métodos tradicionais, pois assim possibilitou a comparação do novo método com o de minociclina ao mesmo comprimento de onda, 280 nm. Foram efetuadas análises comparativas para sanciclina e minociclina sal com o método tradicional Mino IPC, por forma a verificar as diferenças causadas e a viabilidade da análise destas pelo novo método. Foram determinadas linearidades para 7-HT e sanciclina, assim como fator de resposta relativo. Procedeu-se também a precisão e analise comparativa com auxílio a testes estatísticos, nomeadamente teste F para análise das variâncias e teste T para diferenças entre amostras independentes. De forma a possibilitar a utilização do novo método no controlo analítico para todas estas condições, é necessário proceder à validação do mesmo, de acordo com as guidelines regulamentares., Minocycline hydrochloride is an active pharmaceutical ingredient (API) produced in substantial quantities in Cipan, amongst other APIs. Its production consists of seven steps, being the 4th one responsible for the formulation of 7-HT. Despite the improvements applied on the minocycline hydrochloride preparation through the years, initially there were indeed a few obstacles on the synthesis of 7-HT, regarding its variability throughout batches, affecting the quality of the final product. Therefore, it became imperative to analyse, develop and enhance the 4th step, thus increasing its effectiveness. Therefore, a new analytical method was designed to supervise the aforementioned step, which evolved over time to guarantee its accuracy and efficacy, meeting the ideal conditions to progress to its validation. The features of this method make it versatile, with a mobile phase compatible with LC-MS, making it possible to identify the unknown spikes. The purpose of this dissertation is to identify and quantify 7-HT and other synthesis compounds, as in sancycline and minocycline salt. In comparison to the analytical method previously approved, only one chromatographic parameter was modified, changing the wavelength from 350 nm to 280 nm. This adjustment permitted the evaluation and detection of additional information in the chromatographers. Using the same wavelength as the traditional methods was another factor in favor of this change, facilitating the comparison of the new and previous method of minocycline determination in the same wavelength, 280 nm. Comparative analyses were performed for sancycline and minocycline salt with the traditional Mino IPC method, with the interest of verifying the consequent differences and the analysis viability of this new method. Linearities for 7-HT and sancycline along with the relative response factor were determined. Precision and comparative analysis were also executed through statistical tests, namely the F test to address the discrepancy between variances and the T test for the divergences in independent samples. In the interest of enabling the appliance of the new method in the analytical control, it is necessary to proceed to its validation according to the current guidelines.