Departamento de Química
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Browsing Departamento de Química by Field of Science and Technology (FOS) "Engenharia e Tecnologia::Engenharia Química"
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- Acoustic "wall-less" test tubes for cell biology in type 2 diabetes related researchPublication . Lemos, Sandra; Nilsson, Staffan; Cabral, Ana Cristina Mendes DiasNew insights into biomedicine and related areas require the parallel development of new analytical methods. A technique for chemical analysis based on the use of acoustically levitated droplets, suitable for the study of intra and extracellular reactions at single or few cells level has been developed. Microenvironments suited for specific cell types and cell reactions can be created in levitated droplets to serve as biomimetic systems. The applicability of the Airborne System is broad and circumvents limitations associated with chip-based analytical systems, such as adsorption of the analytes or optical interferences at the walls of the sample containers. Furthermore, the low attomole detection limit highlights the potential of the method. Dysfunctional adipocytes and insulin-producing pancreatic β-cells are dynamic parts in the development of type 2 diabetes. The mechanisms involved are however not yet fully understood. With this project we aim to give our contribution for the understanding of the phenomena associated with the development of the disease and at the same time provide science with new tools which can be useful in the pursuit of new knowledge, as well as in the development of novel drugs, both in type 2 diabetes or in other metabolic diseases. The system was here applied in cellular studies at the single/few cell level. Reagents are added to the droplet using flow-through dispensers, with no physical contact with the droplet. After exposure of the cells to drugs, activators or inhibitors, the cell response (or lack of response) is monitored using fluorescence imaging detection and MALDI-TOF-MS. Adipocyte lipolysis was followed. Stimulation of lipolysis with isoprenaline resulted in a pH decrease detectable by this methodology. Moreover, the addition of insulin resulted in the inhibition of isoprenaline stimulated lipolysis in adipocytes in the levitated droplet. The addition of glycated insulin to an adipocyte containing droplet revealed not to be as effective to stop lipolysis as non-glycated insulin, which is na important finding in the search for new targets in type 2 diabetes related research. Additionally, we are now attempting to develop techniques which can interrogate and monitor analytes of interest in a levitated droplet, non-destructively, ondemand, and over extended periods of time and in real-time by MS. In current work droplet fission is induced by polarization in a containerless environment. Various electrode configurations are attempted varying parameters such as number and shape, voltage, pulse length and frequency for the applied electric field in order to get the proper droplet response. Miniaturization and single-cell analysis could ultimately result in a decreasing of the number of animal trials necessary in medical research.
- Actividade antimicrobiana do Chá Verde dos Açores e sobre Gardnerella vaginalis e Lactobacillus spp.Publication . Marques, Daniela Patrícia Abrantes; Oliveira, Ana Cristina Palmeira de; Silva, Branca Maria Cardoso Monteiro daA maior causa de consulta médica por parte das mulheres são as infecções vaginais e tem sido descrita uma procura maior de produtos com base em compostos naturais para o seu tratamento. A bacteriose vaginal é a infecção genital mais comum considerando-se que a presença de Gardnerella vaginalis parece ser a principal causa etilógica visto estar descrita em 95% dos casos. Esta bactéria é anaeróbia, Gram negativa mas com alguma variabilidade na coloração, dependendo da fase de crescimento em que se encontra e possui uma grande capacidade de adesão importante na patologia e diagnóstico de bacteriose vaginal pela formação de células epiteliais vaginais esfoliadas revestidas com G. vaginalis, conhecidas como ‘’clue cells’’. Diversos estudos têm como objecto a actividade antimicrobiana de compostos naturais devido ao aumento das resistências dos microrganismos aos antibióticos convencionais, criando assim uma terapêutica alternativa. Por outro lado a população lactobacilar parece desempenhar um papel protector, visto o seu papel probiótico, sendo a sua presença utilizada como um dos marcadores de flora vaginal normal. O uso de chá de Camellia sinensis em estudos científicos indica que é uma fonte natural e pouco dispendiosa de polifenóis, tais como os derivados de catequinas, que são conhecidos pelas suas propriedades antimicrobianas. Os benefícios do chá estão relacionados com a elevada quantidade de catequinas que constituem cerca de 30% do peso seco das folhas, sendo as principais a (-) epicatequina (EC), (-) epicatequina-3-galhato (ECG), (-) epigalhocatequina (EGC) e (-) epigalhocatequina-3-galhato (EGCG), sendo esta última catequina a que se encontra em maior quantidade no chá verde. Neste trabalho laboratorial avaliou-se o potencial antimicrobiano do extrato aquoso de chá verde dos Açores sobre estirpes de Gardnerella vaginalis, verificou-se a sobrevivência dos Lactobacillus spp. aquando da aplicação deste extrato aquoso e avaliou-se o mecanismo de acção do extrato aquoso de chá verde em Gardnerella vaginalis por citometria de fluxo. Os resultados sugerem que as estirpes de Lactobacillus spp. sobrevivem na presença do extrato aquoso de chá verde e as estirpes de Gardnerella vaginalis são susceptíveis ao mesmo extracto em concentração de CMI de 0,63mg/mL. Os resultados de citometria mostraram-se inconclusivos para este estudo. Deste modo, o extrato aquoso de chá verde dos Açores apresenta-se como um potencial agente terapêutico natural e de baixo custo, com potencial interesse nomeadamente na bacteriose vaginal.
- Actividade antioxidante de plantas medicinais angolanasPublication . Fernandes, Nélson António Freitas; Mendonça, António José Geraldes de; Mendonça, Dina Isabel Malheiros Dinis deNos últimos anos tem crescido o interesse pela descoberta de novos compostos antioxidantes, a partir de fontes naturais, aplicáveis quer na indústria alimentar como na medicina preventiva. Neste trabalho foi estudada a capacidade antioxidante de extractos de dez plantas medicinais Angolanas em diferentes solventes orgânicos (Hymenodictyon floribundum, Parinari pumila, Tinnea antiscorbutica, Eragrostis viscosa, Xylopia odoratissima, Peucedanum angolense, Boscia microphylla, Adenodolichos huillensis, Cassia occidentalis e Rhus kirkii). A capacidade antioxidante foi avaliada por quatro métodos in vitro (ABTS, DPPH, TBA e Valor peróxido). A concentração de compostos fenólicos totais nos extractos foi determinada pelo método de Folin- Ciocalteau. Os compostos fenólicos totais variam entre 40,63mg/g extracto ± 0,00 para a Eragrostis viscosa em diclorometano e 549,27mg/g extracto ± 0,01 para a Parinari pumila aquoso. A percentagem mais elevada de inibição de radicais livres de DPPH, quando em comparação com uma solução de Trolox na mesma concentração dos extractos (69,79 % ± 0,43), foi observada no extracto de Parinari pumila em metanol com um valor de 36,19 % ± 0,21. Para o método de ABTS, o valor mais alto de TEAC e de percentagem de inibição, foi observado para o extracto de Hymenodictyon floribundum em acetato de etilo, respectivamente com o valor de 3,24 mM Trolox/g extracto ± 0,52 e 5,71 % ± 0,52. No teste de TBA, os extractos de Parinari pumila e Hymenodictyon floribundum são alguns dos que se mostraram menos eficazes na prevenção da oxidação do ácido linoleico, embora onze dos extractos tenham apresentado uma capacidade antioxidante equivalente à do BHA. Relativamente ao valor peróxido, o extracto com melhor capacidade em diminuir a oxidação ao longo dos oitos dias, foi o de Adenodolichos huillensis folhas aquoso, com um valor de 37,47meq / g extracto ± 0,20. Uma vez que a composição química dos diferentes extractos não é conhecida, será necessário isolar e purificar os diferentes compostos químicos presentes nos extractos.
- Análise do Papel Neuroprotetor da Proteína DJ-1 na Doença de ParkinsonPublication . Jacinto, Daniela Filipa Flores; Baltazar, Graça Maria FernandesO stresse oxidativo é considerado um dos fatores chave no desencadeamento e progressão de diversas doenças neurodegenerativas. Uma vez que a perda progressiva de neurónios dopaminérgicos na substância nigra pars compacta constitui a principal característica da doença de Parkinson e que esta população neuronal está sujeita a elevados níveis de stresse oxidativo, sugere-se que este possa estar na base da grande vulnerabilidade destes neurónios. A DJ-1 é uma pequena proteína com papel neuroprotetor em situações de stresse oxidativo e que tem sido associada à DP esporádica. Apesar das múltiplas funções atribuídas a esta proteína, o seu papel neuroprotetor possui grande relevância nesta patologia, uma vez que ela funciona como um sensor de stresse oxidativo. A DJ-1 é expressa quer por neurónios, quer por astrócitos, localizando-se no citoplasma, núcleo celular, mitocôndria e também extracelularmente. A sua libertação para o meio parece ser facilitada por oxidação. Este trabalho pretendeu avaliar o papel protetor da DJ-1 extracelular usando como modelo experimental culturas primárias de neurónios do mesencéfalo ventral e co-culturas de neurónios e astrócitos. A lesão neuronal foi induzida por exposição ao estímulo oxidante, H2O2, numa concentração à qual apenas os neurónios dopaminérgicos foram lesados. Ao contrário do esperado a lesão dopaminérgica não foi afetada pela presença de astrócitos. Estudos de imunodepleção da DJ-1 presente no meio mostraram que esta promove a proteção dopaminérgica quer em condições controlo quer após exposição a lesão oxidativa. Por quantificação da DJ-1 presente no meio mostrámos que esta é secretada e que a exposição a H2O2 estimula a sua libertação. Com recurso ao uso de DJ-1 conjugada ao fluoróforo Alexa 488 confirmámos a capacidade dos neurónios em captar a proteína extracelular. No entanto, apenas uma pequena percentagem dos neurónios apresentaram incorporação significativa e curiosamente nenhum dos neurónios dopaminérgicos presentes incorporou a proteína marcada, pelo que não é clara a relevância desta recaptura para a proteção neuronal observada. Em conjunto os resultados obtidos mostraram que neurónios e astrócitos mesencefálicos têm a capacidade de libertar DJ-1, quer em condições basais quer em condições oxidantes, e que a proteína secretada para o meio é relevante para a sobrevivência dopaminérgica. Verificámos ainda que a DJ-1 extracelular pode ser recaptada por neurónios, o que sugere uma ação parácrina desta proteína.
- Análise eletrofisiológica da via de transdução olfativa no plexo coróidePublication . Barreiros, Daniela Batista; Hubbard, Peter; Santos, Cecília Reis Alves dosO plexo coróide é um tecido conectivo altamente vascularizado, constituído maioritariamente por uma monocamada de células epiteliais que derivam das células ependimárias dos ventrículos. A sua principal função é a produção de líquido cefalorraquidiano e é responsável por conferir uma protecção mecânica e química ao cérebro. Estudos anteriores revelaram a expressão de receptores olfactivos e a expressão das proteínas importantes para a transdução olfactiva no plexo coróide. Assim sendo, o presente trabalho avalia quais a funcionalidade da via de transdução olfactiva no plexo coróide, através de técnicas de electrofisiologia, usando como estímulos odoríficos as poliaminas. Os resultados obtidos neste trabalho experimental sugerem que a cascata de transdução olfactiva encontra-se activa e constata a existência de 2 vias de transdução: a via da fosfolipase C e a via da Adenil ciclase. A presença de receptores olfactivos e de vias de transdução podem ter não só a função de identificação de odores e de processamento de sinal mas também podem ter a função de regulação da composição do líquido cefalorraquidiano induzindo respostas celulares de acordo com as necessidades fisiológicas do sistema nervoso central, funcionando como um sistema de protecção.
- Analysis of organophosphorous pesticides in postmortem biological fluidsPublication . Raposo, Raquel Helena Carvalho Silva; Dias, Mário João; Gallardo Alba, Maria EugéniaFollowing the intensification of agriculture and the promotion of agro-chemicals in low and middle income countries, acute pesticide poisoning has become a major public health problem with more than 300,000 deaths each year around the world. The easy availability of highly toxic pesticides in the homes of farming communities has made pesticides a preferred choice for suicide with an extremely high case fatality. In fact, the World Health Organization (WHO) indicates that there may be 1 million serious unintentional poisonings each year and in addition 2 million people hospitalized for suicide attempts with pesticides. The goal of this work was the detection and quantification of eight organophosphorous pesticides in blood samples using solid phase extraction and gas chromatography-mass spectrometry. The studied analytes were omethoate, dimethoate, diazinon, chlorpyrifos, parathion, clorfenvinphos, quinalphos and azinphos. Ethion was used as internal standard (IS). The analytes and IS were extracted by solid-phase extraction using Oasis® HLB extraction cartridges, and the extracts were analyzed by gas chromatography-electron ionisation-mass spectrometry (GC/EI-MS). Calibration curves were established using a weighed linear calibration model (except for omethoate, for which a power regression was used) between 0.05 and 25.00 μg/mL. The correlation coefficients were higher than 0.991. Precision (intraday and intermediate) and accuracy were in conformity with the criteria normally accepted in bioanalytical method validation. Limits of quantification were 50 ng/mL for all compounds, except for ometoathe, for which 100 ng/mL were obtained. Because of its simplicity and speed, the proposed method can be applied in the determination of these compounds in post-mortem blood samples, and is suitable for application in toxicology routine analysis.
- Antioxidant enzymes and their role in paraquat induced dopaminergic toxicityPublication . Morais, Ana Francisca da Silva; Baltazar, Graça Maria Fernandes; Cristóvão, Ana ClaraParkinson´s Disease (PD) is a chronic progressive neurodegenerative disease; characterized by degeneration of nigrostriatal dopaminergic neurons in the substantia nigra pars compacta (SNpc). Several environmental conditions such as exposure to pesticides like Paraquat (PQ) are considered risk factors for PD. Treatment of animal models with PQ induces changes characteristic of parkinsonism. The cellular toxicity of PQ is, in part, due to its redox cycle of reactions that lead to the generation of reactive oxygen species (ROS), mainly hydrogen peroxide, and hydroxyl radical and to the consequent cellular damage. To cope with the many oxidative reactions, antioxidant enzymes such as superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and gluthathione peroxidise are present in cells to balance the oxidative mechanisms Therefore, in order to counteract the oxidative stress, ROS inducers can also trigger an increase of antioxidant enzymes levels. PQ induces its toxic effects on N27 cells by activating the NADPH oxidase (Nox) system, particularly Nox1, which, in turn, generates ROS. Taking in account this data we raise the possibility that dopaminergic Nox1 may be involved in the regulating the expression of antioxidant enzymes. We assessed mRNA levels of SOD and CAT after 1 and 6h exposure to PQ in N27 cells. Protein levels were evaluated after an incubation with PQ during 16 and 24h, with or without the presence of apocynin, an inhibitor of Nox. We also studied SOD and CAT protein levels in the SN of rats exposed to PQ. Stimulation of N27 cells with low concentrations of PQ increased SOD mRNA expression levels, whereas increases of CAT mRNA levels were observed in cells exposed to high concentrations of PQ for 1h. . However, CAT protein levels were increased by incubation, for 24hr, with 1000 μM PQ, and SOD levels were increased by incubation with low concentration of PQ. The increase of both SOD and CAT protein levels induced by PQ was reduced by the in vivo Nox1 silencing, results concordant with the the immunohistochemistry data. In conclusion, with the present study, we demonstrated that PQ increases SOD and CAT expression and that Nox1 may be involved in the regulation of these antioxidant enzymes.
- Aplicação de dried blood spots na deteção e quantificação de canabinóides por cromatografia de gases/espectrometria de massas em tandemPublication . Caetano, Mariana Nogueira; Alba, Maria Eugénia GallardoA canábis é a droga ilícita mais comum e mais consumida mundialmente, como tal, é importante contribuir para o desenvolvimento de metodologias que tornem os laboratórios mais eficazes na identificação e quantificação desta substância psicoativa. O objetivo deste trabalho de investigação foi o desenvolvimento e validação de um método analítico por cromatografia de gases associada à espectrometria de massas em tandem (GS/MS-MS) e Dried Blood Spots (BDS) para a determinação e quantificação de delta-9-tetrahidrocanabinol, 11-hidroxi-delta-9-tetrahidrocanabinol e 11-nor-9-carboxi-delta-9-tetrahidrocanabinol em amostras de sangue. É de salientar que é a primeira vez que estes compostos são determinados por DBS e GS/MS-MS. Os fatores que podiam influenciar o processo de extração foram avaliados: tipo de solvente de extração (metanol, acetonitrilo, diclorometano, 2-propanol, hexano e acetato de etilo), volume de solvente de extração (2 a 5 mL), tempo de extração (10 a 60 min), tempo de centrifugação (10 a 30 min) e tempo de secagem da mancha de sangue (3h a overnight). As condições finais são as seguintes: aplicar 100 µL de sangue em cartões Whatman® Human ID Bloodstain Card e deixar secar durante 6h; após este tempo, a mancha que contém a amostra é retirada do cartão e são adicionados 4 mL de metanol. O processo de extração é efetuado sob agitação durante 40 min. Finalizado este tempo procede-se à remoção do cartão. A amostra é centrifugada durante 20 min a 3000 rpm, e o sobrenadante evaporado e derivatizado com MSTFA/TMCS num micro-ondas a 800W durante 2 min. O método foi validado seguindo critérios internacionalmente aceites e os parâmetros estudados incluíram linearidade, seletividade, limites de deteção (LOD) e quantificação (LLOQ), precisão e exatidão. A seletividade foi avaliada e não foram observadas interferências procedentes de substâncias endógenas ou de outras drogas eventualmente presentes nos diferentes tempos de retenção e iões dos analitos em estudo. O procedimento foi linear para o intervalo de concentrações de 1 até 30 ng/mL, com coeficientes de determinação superiores a 0,99 para todos os analitos. As precisões intra- e inter-dia foram tipicamente inferiores a 15% para todos os analitos. Os LODs foram de 1 ng/mL para todos os compostos e as recuperações variaram entre 14% e 88%. O método validado mostrou ser aplicável à análise de amostras reais, sendo então uma ferramenta vantajosa não só no âmbito de análises de toxicologia clínica e forense, mas também em análises de despistagem de consumo de canábis.
- Aplicação dos Sistemas OHSAS 18001, ISO 14001, ISO 50001 e ISO 9001 num Estudo Prático de Melhoria ContínuaPublication . Vieira, Ana Cristina Gomes; Costa, Ana Paula Nunes de Almeida Alves daA metodologia usada por uma organização para gerir o seu negócio é frequentemente denominada por sistema de gestão. Qualquer empresa ou organização tem o seu sistema de gestão, uns são melhores definidos e entendidos do que outros. Numa primeira fase as organizações estão focadas na garantia da sua sobrevivência, garantindo que o seu produto ou serviço cumprem a função para a qual foram previstos – fala-se de qualidade. Depois surgem as preocupações com a segurança das pessoas e bens, com o ambiente e as comunidades envolventes. Em todo este processo de crescimento e funcionamento as organizações podem implementar os sistemas de gestão de forma individualizada, compartimentada, não interagindo entre si, ou pelo contrário implementá-los de uma forma integrada, optimizando os processos e a utilização dos recursos disponíveis, evitando redundâncias e facilitando a tomada de decisões. Este trabalho desenvolveu-se em redor de um caso prático de melhoria das condições de trabalho dos colaboradores e do ambiente de trabalho necessário para atingir a conformidade com os requisitos do produto. Inicialmente realizou-se uma análise de avaliação da exposição às poeiras verificando-se que alguns parâmetros estavam fora dos valores de referência. Assim a empresa decidiu-se pela compra e instalação de um equipamento de aspiração na área de fabrico de tubo espiral. Recorreu-se à metodologia PDCA para o planeamento e gestão das actividades necessárias. Tendo a organização implementado os sistemas de gestão da qualidade, ambiente, energia, segurança e saúde no trabalho, o estudo foi desenvolvido de forma que os requisitos de todos os sistemas fossem tidos em consideração. No final da instalação do equipamento, obteve-se uma melhoria efectiva das condições de trabalho dos colaboradores, uma redução da taxa de rejeição de produto defeituoso, o equipamento instalado foi seleccionado com base em critérios de consumo energético mais baixo e identificaram-se novas oportunidades de melhoria de rentabilização do equipamento.
- Aplicação em Química Medicinal da Simulação Computacional 3D de Nanomateriais Poliméricos para o desenvolvimento de “Drug Delivery Systems”Publication . Martins, Nélson Vasco Dias Ferreira; Curto, Joana Maria RodriguesO desenvolvimento de sistemas de entrega de fármacos é uma das áreas de Química Medicinal com as aplicações mais promissoras e que beneficia de uma abordagem multidisciplinar incluindo nanotecnologia, modelação computacional e análise de imagem. O planeamento experimental permitiu obter sistemas de entrega inovadores e com cinéticas de libertação diferentes, a partir da combinação de diferentes unidades estruturais poliméricas. Produziram-se e caracterizaram-se estruturas obtidas a partir da celulose, com fibrilações na escala micro (CMF) e nano (CNF), e estruturas álcool polivinílico (PVA) obtidas por “electrospinning”. Desenvolveu-se uma metodologia de tratamento de imagem que se aplicou às imagens obtidas por microscopia eletrónica de varrimento (MEV), permitindo identificar as características chave e os critérios de análise de imagem para obtenção das dimensões das fibras e dos poros das estruturas, nas diferentes escalas. As propriedades morfológicas na escala micro, em suspensão fibrosa, foram também determinadas utilizando um equipamento designado por “Morfi”, sendo que o diâmetro médio das fibras de CMF em suspensão foi de 20 µm. Além da caracterização estrutural, incluindo a espessura e a porosidade das estruturas, determinou-se a sua hidrofobicidade das estruturas de CMF através do ângulo de contacto, com valores que variam entre 47º e 56º. Os resultados provenientes dos métodos de análise de imagem 2D para as dimensões das fibras utilizaram-se como dados de entrada para formar a estrutura 3D no simulador computacional. A validação foi feita comparando os valores de porosidade das estruturas obtidas por simulação computacional com as estruturas reais, utilizando o mesmo procedimento para o seu tratamento e análise. O estudo da cinética da libertação do fármaco Diclofenac provou que sistemas de entrega de fármacos com porosidades diferentes têm cinéticas de libertação diferentes. Conclui-se que se pode utilizar a metodologia de análise de imagem apresentada neste trabalho, juntamente com a simulação computacional, para otimizar a porosidade de nanomateriais porosos, de forma a otimizar o transporte de moléculas terapêuticas.