FC - DQ | Dissertações de Mestrado e Teses de Doutoramento
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- The effect of pre-hydrolysis Kraft pulping conditions on the production of dissolving pulp and valorization of by-productsPublication . Cunha, André Eduardo Palos; Simões, Rogério Manuel dos SantosThis study evaluated the production of dissolving pulps from Eucalyptus globulus through the pre-hydrolysis Kraft process. While the pulp and paper industries employ the best available technologies, there is potential to enhance their overall environmental and economic performance by valorizing secondary products generated from current processes. This is also true for dissolving pulp production, which requires extensive removal of hemicelluloses; their valorization can help make the process more cost-effective. Given that 30-45% of the wood used is converted into dissolving pulp, the by-products account for a sizable portion (55-70%) of the raw material utilized. To address these issues, the work comprises two complementary parts. The first part focuses on the main product, the dissolving pulp. The second part examines the valorization of by-products, specifically the hemicelluloses removed during pre-hydrolysis and the lignin extracted during Kraft/Soda cooking. Dissolving pulp production has been extensively researched over the past 50 years, with continuous studies exploring processes and raw materials. These efforts aim to optimize pre-hydrolysis and cooking conditions to maximize yield and improve product quality. To explore this topic further, an experimental system was developed to conduct the pre-hydrolysis stage under non-conventional conditions using a continuous flow system. The impact of the liquid renewal rate in pre-hydrolysis, manipulated by the flow rate, was investigated, maintaining temperature and time at standard conditions. The laboratory-developed system enabled the assessment of how pre-hydrolysis conditions affect the properties of the dissolving pulp. The quality of the dissolving pulp was assessed based on various properties, such as porosity, cellulose degree of polymerization, crystallinity, chemical composition, and Fock reactivity, which are crucial parameters for control. The dissolving pulp produced using the liquid renewal in pre-hydrolysis provided a pulp with a lower cellulose degree of polymerization (800 cm3/g vs. 1158 cm3/g), lower xylan content (3.0 % vs 6.8 %) and higher Fock reactivity (71.2 % vs. 52.2 %). In addition, chemical, enzymatic, and mechanical treatments were investigated to enhance the understanding of the relative importance of the pulp properties in Fock reactivity. The objective was to examine each property individually and its influence on pulp reactivity, which is a limiting factor for its dissolution. Although the various approaches facilitate the individual exploration of different properties, intrinsic interdependencies—such as the relationship between the Segal crystallinity index and degree of polymerization—add complexity to the investigation. The expected negative correlation between cellulose degree of polymerization and Fock reactivity was confirmed. Mechanical grinding simultaneously provoked a decrease in crystal size, the Segal crystallinity index, and the cellulose degree of polymerization, as well as an increase in Fock reactivity, illustrating the difficulty in deconvolving the effects of pulp properties. The endoglucanase treatment resulted in a significant decrease in the cellulose degree of polymerization of Kraft pulp (from 873 cm³/g to 558 cm³/g) and a corresponding increase in Fock reactivity (from 52% to 65%), without significantly affecting crystal size and crystallinity index, thereby reinforcing the key role of cellulose degree of polymerization. In the second part of this thesis, considering dissolving pulp production, where hemicellulose and lignin must be removed from the wood, valorizing by-products is crucial for enhancing the industry's sustainability and economic viability. Through advanced extraction, fractionation, and conversion techniques, hemicelluloses and lignin can be transformed into various value-added materials derived from sustainable sources, enabling them to compete directly with products derived from fossil sources. The continuous flow system was used to examine the impact of the residence time of the hemicelluloses extracted from wood inside the pre-hydrolysis reactor on the degree of polymerization of xylooligosaccharides, high-value compounds, and dissolving pulp properties. When the pre-hydrolysis batch mode was changed to the liquid renewal mode, the X2-X3 yield in the hydrolysate increased from 6.1% to 25.0%, representing an almost 5-fold increase in added-value compounds. Additionally, a wide range of methods—chemical, enzymatic, and mechanical—were explored to produce xylan-based oligosaccharides (X1-X6) following the extraction of hemicellulose from various sources. Among the evaluated methods, the enzymatic reaction of hemicelluloses with xylanases emerged as a more environmentally friendly alternative, and it is also selective for compounds of interest, such as xylobiose and xylotriose. However, this method encounters limitations related to substrate-enzyme accessibility, for which several optimizations have been proposed. After pre-hydrolysis, most part of the lignin remains in the solid residue, which now has low hemicellulose content (2-5%). During the subsequent Kraft/Soda cooking stage, lignin was removed along with any remaining hemicellulose by applying heat, pressure, and a highly alkaline medium (Na₂S and NaOH in the Kraft process and NaOH in the Soda process). These processes generated black liquor with a high lignin content and minimal impurities. After the black liquor's acidification, lignin with specific characteristics and high purity was obtained. Lignin can be utilized in two primary ways: first, after depolymerization, it serves as a sustainable source of basic chemical compounds; second, after polymerization, it functions as a polymer with unique mechanical properties. In the present work, the investigation focused on the second approach, emphasizing the valorization of lignin through polymerization to examine its distinctive mechanical characteristics. Since degradation and depolymerization occur during the extraction of lignin from wood, resulting in the loss of some of its properties, especially mechanical characteristics, repolymerization becomes essential to produce compounds with high mechanical strength. As an alternative to traditional chemical reactions, a bacterial alkaline laccase was used to catalyze lignin polymerization/cross-linking in solution and after imbibition in a cellulose porous medium. The lignin polymerization/cross-linking in solution was directly demonstrated; the average molecular weight increased, and the alkaline soluble lignin fraction decreased by 51.0 % after being exposed to alkaline laccase, suggesting strong lignin cross-linking in solution. Lignin imbibition in paper and in-situ polymerization was explored to maximize the formation of bonds within paper-based composites. Among the properties influenced by this cross-linking, the significant increase in tensile strength and decreased wettability of the composite are particularly noteworthy. In summary, this study examined the impact of pre-hydrolysis conditions on the properties of dissolving pulp and correlated the significance of these properties with the pulp's reactivity. Additionally, the valorization of by-products from the pre-hydrolysis cooking process, such as the production of xylooligosaccharides from hemicelluloses and the extraction and integration of lignin in composites, enhances the principles of biorefinery and circular economy within the paper and pulp industry. When subjected to effective valorization strategies, both by-products have the potential to be transformed from mere by-products into valuable co-products of the cooking process. This approach promotes improved resource utilization and reduces waste, aligning with more sustainable practices from both environmental and economic perspectives.
- Estudo das variáveis de processo que influenciam a variabilidade na textura do iogurte gregoPublication . Xavier, Catarina da Costa; Anjos, Ofélia Maria Serralha dos; Rodrigues, Ana Sofia dos Santos; Luís, Ângelo Filipe SantosCom o avanço e a inovação alimentar, os consumidores estão cada vez mais preocupados com a sua alimentação e interessados em alimentos benéficos para a saúde, estando em destaque o iogurte. Este produto lácteo é originado pela combinação de leite pasteurizado e inoculação de bactérias, Streptococcus salivarius subsp. thermophilus e Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus. É um alimento muito popular tanto pela sua composição nutricional como pelas suas propriedades sensoriais, textura e sabor. Na indústria de lacticínios, o iogurte grego tornou-se uma escolha mais saudável, sendo amplamente consumido em todo o mundo devido ao seu alto teor de proteína, ao seu valor nutritivo e à sua textura cremosa. A textura é considerada uma das propriedades mais apreciadas pelos consumidores, podendo ser afetada e influenciada por diversos fatores do processo de produção. Assim, o presente estudo teve como objetivo avaliar os possíveis fatores que influenciam a variação da textura final do iogurte grego natural. Neste estudo foram realizadas diversas análises ao longo de todo o processo de produção do iogurte grego natural, como à variação do teor de gordura, extrato seco e proteína e a influência de fatores na variabilidade da textura. Com os resultados obtidos, concluiu-se que existe uma grande variação do teor de gordura, extrato seco e proteína ao longo do processo e que não existem muitos fatores que influenciem fortemente a textura, apenas quatro fatores (frequência da bomba do arrefecedor, o teor de gordura na fermentação, a viscosidade da linha de produção e a viscosidade do depósito de lançamento) se destacaram com correlações fortes diretamente com a textura.
- Desenvolvimento e validação de um kit qPCR liofilizado para serotipagem de STEC para Aplicações de Segurança AlimentarPublication . Oliveira, Ana Sofia Domingos de; Carvalho, Josué Leandro de Oliveira e; Ferreira, Susana; Faria, MárciaO presente relatório de estágio descreve o decorrer do estágio integrado no 2º ano de mestrado em Bioquímica, na Universidade da Beira Interior. Este teve a duração de nove meses no departamento de Biologia Molecular da empresa ALS Life Sciences Portugal, S.A, sediada em Tondela. O principal objetivo do estágio consistiu no desenvolvimento de um método para a deteção dos genes de virulência (stx1, stx2, eae) e dos serogrupos e serótipos (O26, O45, O103, O104:H4, O111, O121, O145, O157:H7) de E. coli através da reação em cadeia da polimerase (PCR) em tempo real com base na ISO 13136 em processo de atualização, com o intuito de ser produzido um kit liofilizado. A PCR em tempo real foi escolhida como método de diagnóstico, por ser rápida e eficaz para impedir a disseminação das infeções provocadas por estirpes de E. coli, especificamente as Escherichia coli produtoras de toxinas Shiga (STEC). As STEC são bactérias Gram-negativas existentes predominantemente no sistema digestivo dos ruminantes e podem-se tornar bactérias patogénicas quando adquirem elementos de mobilidade como os bacteriófagos. As STEC podem ser transmitidas a humanos através do contacto direto com animais, ingestão de alimentos mal cozinhados ou não pasteurizados. A sua dispersão no trato gastrointestinal dos humanos provoca sintomas como vómitos, diarreia podendo agravar-se para o Síndrome hemolítico-urémico e/ou Colite hemorrágica. De modo a desenvolverem-se e implementarem-se quatro multiplex liofilizados (stx1+stx2+eae+IAC; O157+H7+O104+H4; O26+O45+O145; O103+O111+O121) para a deteção por PCR em tempo real, otimizaram-se as concentrações dos primers e sondas que constam na ISO 13136 em processo de atualização, verificaram-se as especificidades para microrganismos específicos, determinaram-se os limites de deteção das reações líquidas e liofilizadas com DNAs plasmídicos, as respetivas eficiências das reações e testaram-se os multiplex para a identificação dos microrganismos alvo em amostras reais e artificialmente contaminadas. Foi demonstrado que os primers e sondas usados para os diferentes multiplex eram específicos, os limites de deteção eram as 3 cópias dos DNAs plasmídicos por microlitro nas reações e as eficiências variaram entre 92% e 110%. Realça-se ainda que foi possível detetar os microrganismos em amostras reais e contaminadas artificialmente, demonstrando que o método desenvolvido pode avançar para os testes das reações de PCR multiplex em tempo real liofilizadas e posteriormente ser usado de forma comercial para a análise de diversos tipos de amostras.
- Fracionamento molecular e Caracterização de um Efluente AgroindustrialPublication . Filipe, Alexandre Ferreira; Gomes, Arlindo CaniçoEste trabalho foi desenvolvido no âmbito da unidade de investigação FibEnTec da Universidade da Beira Interior, tendo como objetivo fracionar a matéria orgânica presente no efluente de uma agroindústria, através da aplicação sequencial de tecnologias de membranas com crescente seletividade: microfiltração (MF), ultrafiltração (UF) e nanofiltração (NF). Pretendeu-se não só a caraterização detalhada das frações obtidas, mas também a avaliação do seu potencial para serem usadas ou integradas em meios de cultura utilizados na produção de nanocelulose ou pigmentos bacterianos, com vista à produção de corantes. Adicionalmente, o remanescente da matéria orgânica seria valorizado através da digestão anaeróbia, visando a produção de biogás e a consequente redução da carga poluente. A integração destas vertentes com a recuperação de água para reutilização estabelece uma sinergia vantajosa, tanto do ponto de vista ambiental quanto económico. O presente trabalho concretizou o fracionamento molecular e caracterização de um efluente agroindustrial recorrendo a uma sequência de membranas com seletividade crescente, iniciada com uma membrana de microfiltração, três de ultrafiltração e terminada com uma membrana de nanofiltração. As frações moleculares correspondem a dimensões >0,5 µm, 0,5 µm>100 kDa, 100 kDa>25 kDa, 25 kDa>5 kDa, 5 kDa>0,5 kDa e <0,5 kDa. As frações moleculares produzidas e o efluente inicial foram caracterizados através de parâmetros físico-químicos (pH, condutividade, sólidos totais), quantificação da matéria orgânica presente (CQO e CBO) e azoto total e fósforo total. Cada etapa do fracionamento implicou a utilização de módulos de membrana na configuração enrolados em espiral. O desempenho após instalação dos módulos de membrana foi concretizado estabelecendo os valores de referência da permeabilidade hidráulica, necessário na etapa de lavagem e recuperação do módulo concretizada após a operação, concretizada em modo de concentração. O balanço mássico realizado determinou que o fator de redução de volume (FRV) variou ao longo das diferentes etapas do processo de filtração, atingindo o valor máximo de 5,00 na etapa de ultrafiltração. Este fator reflete a relação entre o volume de efluente processado e o volume de concentrado recolhido, permitindo avaliar a eficiência da separação de sólidos e matéria orgânica em cada fase do processo. À medida que o FRV aumentava, verificouse uma concentração significativa de sólidos suspensos e dissolvidos nas frações retidas, como demonstrado pelos elevados valores de CQO, que atingiram 23325 mg/L no concentrado da microfiltração, representando um aumento de 82% relativamente ao efluente bruto. No permeado da nanofiltração, o balanço mássico indicou uma remoção eficaz da carga orgânica e dos sólidos dissolvidos, com o CQO a ser reduzido para 756 mg/L, representando uma eficiência de remoção de aproximadamente 94%.
- Caracterização de méis com DOPPublication . Ferreira, Ana Carolina dos Santos; Anjos, Ofélia Maria Serralha dos; Alba, Maria Eugénia Gallardo; Rodrigues, António Manuel Moitinho NogueiraO mel, produzido pelas abelhas a partir do néctar das flores, é um produto natural amplamente valorizado pelas suas propriedades nutricionais, medicinais e sensoriais, bem como pela sua versatilidade em áreas como a alimentação, cosmética e medicina. A sua composição única, influenciada pela flora e condições geográficas, reflete as particularidades do ambiente de produção. Nos últimos anos, a certificação DOP (Denominação de Origem Protegida) tem desempenhado um papel crucial na valorização dos méis regionais, assegurando a autenticidade, a qualidade e a ligação ao território, protegendo as tradições locais e aumentando a competitividade no mercado global. Este estudo analisou méis com certificação DOP de cinco regiões portuguesas (Terra Quente, Parque Natural de Montesinho, Serra da Lousã, Ribatejo Norte e Barroso), com o objetivo de avaliar os parâmetros de qualidade, composição nutricional e propriedades físico-químicas, utilizando técnicas avançadas de espectroscopia (FT-Raman, FTIR-ATR e FT-NIR). Os resultados mostraram que os méis analisados cumpriram os critérios exigidos para a certificação DOP, apresentando elevada qualidade e características distintas. Regiões como Terra Quente e Ribatejo Norte revelaram perfis consistentes e diferenciáveis através da análise de componentes principais (ACP), enquanto a Serra da Lousã apresentou maior variabilidade, associada à diversidade floral e climática. A análise da região de Barroso foi limitada pela escassez de amostras, dificultando uma comparação mais abrangente. As técnicas espectroscópicas provaram ser ferramentas eficazes na identificação de compostos como açúcares, fenóis e aminoácidos, contribuindo para a rastreabilidade e autenticidade do mel com DOP. A nível nutricional, os méis apresentaram baixos teores de fibra, proteína e gordura, refletindo a sua composição predominantemente açucarada. Estudos futuros deverão explorar mais profundamente os compostos fenólicos, flavonoides e a microbiota, dada a sua relevância na atividade antioxidante, na caracterização regional e na valorização do mel como produto funcional e de elevada qualidade.
- Relatório de Estágio na Moagem Ceres: Revisão do Sistema HACCP e Elaboração de Provas de Análise SensorialPublication . Gomes, Ana Tavares; Coelho, Marta Luísa da Costa; Luís, Ângelo Filipe SantosO presente relatório de estágio foi elaborado numa unidade industrial de produção e transformação de cereais- Moagem Ceres, tendo como principais objetivos a revisão do sistema HACCP e a realização de provas de análise sensorial. Numa primeira fase, houve uma verificação e confirmação detalhadas da documentação pré-existente relativa à identificação de perigos, avaliação dos riscos e medidas preventivas adotadas, com o objetivo de eliminar ou reduzir os perigos a níveis considerados aceitáveis. Foram revistos o plano de controlo e plano de HACCP, sem modificações à posteriori. Posteriormente, e com o objetivo de salientar a sua importância na indústria alimentar, tal como elucidar os principais conceitos e metodologias associadas, na segunda fase do estágio foi fundamental a gestão das provas de análise sensorial. Todos os participantes manifestaram interesse, empenho e colocaram dúvida quando as mesmas surgiram. Visto que se verificou unanimidade no resultado da prova triangular, os colaboradores envolvidos na mesma passaram a integrar o painel interno de provadores. Este estudo permitiu avaliar a preferência dos consumidores nas duas formulações dos bolos, que foram comparadas por forma a avaliar a existência ou não de discrepâncias entre elas. Em suma e sintetizando, embora ainda existam oportunidades de melhoria, nomeadamente ao nível da formação dos colaboradores e da aplicação de boas práticas de fabrico e de higiene, a implementação do sistema HACCP é indispensável para assegurar a segurança alimentar nesta indústria. Foi possível concluir ainda, que a análise sensorial é fundamental para o departamento de investigação e desenvolvimento uma vez que auxilia na compreensão dos gostos dos consumidores, levando a cabo uma melhor interpretação e exposição dos resultados quando discutidos com o cliente.
- Backyard production systems in Portugal: exploring associated risk factors and antimicrobial resistancePublication . Baroni, Bruno Morbeck; Nunes, Alexandra Isabel Cardoso; Ferreira, Susana Margarida Paraíso; Sobral, Daniel Vieira Noro e SilvaThe One Health approach recognizes that human, animal and environmental health are interconnected and aims to create effective solutions to complex problems. Animal production is associated with the spread of zoonoses and antimicrobial resistance (AMR) throughout the food chain and the environment. However, there is limited knowledge about the impacts of backyard animals raised for self-consumption. Backyard production systems (BPS) usually have poor biosecurity implementation, with several studies identifying a diverse community of zoonotic pathogens and AMR genes in those systems. Thus, the aim of this work was to evaluate the safety and impacts of Portuguese BPS, with specific focus on zoonoses and AMR. To achieve this, the first specific objective was to apply a questionnaire to BPS owners to obtain data on husbandry and biosecurity practices implemented in BPS. The second specific objective was to evaluate, through an innovative metagenomic methodology, the presence of zoonotic pathogens and AMR genes in fecal and soil samples from BPS that raise poultry, small ruminants and pigs. In the questionnaire, a total of 283 responses were analyzed, obtaining valuable data about the characteristics of BPS in Portugal, such as that 92% of BPS owners have backyard animals for the consumption of animal products, but only 28% have training in animal production or welfare. Also, neglect of biosecurity protocols and animal health measures were reported in some BPS. For example, 43% of respondents did not use personal protection equipment when handling animals and 83% did not isolate sick animals. Some practices that could promote pathogen and AMR dissemination to the environment and other productions systems were also reported, such the use of manure as fertilizer in 95% of BPS, backyard animals being exposed to the wildlife in 39% of BPS and carcass disposal in the house waste in 6.5% of BPS. For the metagenomic analysis, fecal and soil samples were collected from 2 Portuguese BPS and submitted to DNA extraction, amplification, library preparation and sequencing. According to the bioinformatics analysis, 18 zoonotic pathogens, including Escherichia coli, Enterococcus faecium and Bacteroides fragilis, and more than 100 AMR genes were identified in all the fecal samples. This is alarming considering the presence of pathogens and AMR genes in BPS could lead to infections with limited treatment options. Although the metagenomic technology employed in this project still needs to be validated and presents some limitations, it showed potential as a powerful tool for the surveillance of zoonotic pathogens and AMR in animal production systems. In conclusion, in accordance with a One health approach, this study indicates that the risks that husbandry and consumption of backyard animals represent to the public health, animal welfare and environment cannot be overlooked. Therefore, it is critical that measures to prevent the dissemination of zoonoses and AMR, such as more rigorous biosecurity protocols, should be implemented in BPS.
- Controlo de Qualidade numa Indústria de Carnes: Revalidação de Ponto Crítico de Controlo de Acondicionamento em Atmosfera Modificada e SkinPublication . Gomes, Márcia Alexandra Silva; Rocha, João Diogo Batista; Luís, Ângelo Filipe SantosA mudança nos hábitos alimentares associada com a preocupação dos consumidores com a segurança e a qualidade dos alimentos, deve-se a fatores socioeconómicos, ambientais, de saúde e crises alimentares, representando um desafio para o setor agroalimentar. A demanda por produtos com melhor qualidade e mais seguros, obriga as empresas do setor alimentar a reinventarem-se. Para lidar com esses desafios, as empresas utilizam sistemas de garantia de segurança e qualidade padrão, para fornecerem alimentos seguros e de elevada qualidade. Desta forma surgiram as Boas Práticas de Fabrico (BPF), as Boas Práticas de Higiene (BPH) e a Análise de Perigos e Pontos Críticos de Controlo (HACCP). O presente relatório descreve um estágio realizado na empresa Campicarn, no âmbito do programa de mestrado em Biotecnologia da Universidade da Beira Interior. A empresa Campicarn é líder na indústria de carnes de bovino em Portugal e abrange diversos setores, nomeadamente o comércio de gado vivo, produção animal, transformação, comercialização e distribuição. O estágio curricular teve como propósito a integração no departamento de qualidade e segurança alimentar. Assim, neste estágio explorou-se o sistema HACCP da empresa e realizou-se uma revalidação do PCC relativo ao acondicionamento em atmosfera modificada e skin de produtos cárneos. Durante o estágio, procedeu-se ao acompanhamento de todos os processos produtivos e à participação ativa em todos as atividades do departamento, com foco no controlo do acondicionamento em atmosfera modificada e skin. No final, foi possível revalidar o PCC, tendo-se concluído que este deveria ser considerado um PC, reconhecendo a sua importância para a qualidade e a segurança do produto
- 3D printed drug delivery system for cervical cancer treatmentPublication . Lopes, Guilherme Zoccal Rossignoli Lopes; Valente, Joana Filipa Abreu Pereira; Sousa, Ângela Maria Almeida de; Alves, Nuno Manuel FernandesCervical cancer (CC) is one of the leading causes of mortality among women worldwide and is strongly associated with persistent infection by the Human Papillomavirus (HPV). Despite advances in prevention through vaccination and screening, developing countries still have limited access to preventive healthcare, making CC a significant public health issue. The primary cause of this type of tumor is the oncogenic action of the E6 and E7 oncoproteins, encoded by the HPV genome. The viral E6 protein promotes the degradation of the tumor suppressor protein p53, essential for maintaining cellular integrity, thereby inhibiting apoptosis. Meanwhile, the E7 protein inactivates the retinoblastoma protein (pRb), leading to uncontrolled cell proliferation and tumor progression. Although advances have been made in prevention and treatment, innovative therapeutic approaches are still needed to enhance efficacy and mitigate the adverse effects of conventional treatments, such as surgery, chemotherapy, and radiotherapy. Concerning the above mentioned, this dissertation focuses on developing a 3D-printed (3DP) vaginal insert made of polycaprolactone (PCL) that will work as a platform for gene and drug delivery to treat HPV-induced CC. The dosage form (DF) presents an interconnected porous structure filled with alginate hydrogels, enabling the controlled release of therapeutic agents. Among the compounds incorporated into the template, there are the taxifolin (TAX), a flavonoid that exhibits selective cytotoxicity toward cells expressing the viral E6 protein, and the p53 encoding plasmid DNA (pDNA), intended to restore apoptotic pathways. The formulation was engineered to achieve a dual-release profile: TAX, embedded in 0.75% alginate, demonstrated a rapid release, whereas pDNA, embedded in 2% alginate, exhibited a sustained release over time. Characterisation studies, including thermal, chemical, mechanical, and morphological analyses were conducted to evaluate the system’s structural integrity and functional behaviour. Moreover, different alginate concentrations were studied to achieve different release profiles. This was an important step since it was important to guarantee that the drug has a quick effect on cancer cells while pDNA should have a prolonged therapeutic effect. Moreover, these experiments were performed under different pH conditions, simulating both the physiological environment (pH 7.4) and the tumor microenvironment (pH 5.8). To understand the drug release kinetics and compare the different sodium alginate concentrations used, several mathematical models were fitted to the experimental data. The obtained results of this dissertation demonstrate that additive manufacturing (AM) is a promising tool for developing personalised DF. The vaginal insert designed herein successfully exhibited a dual-release profile, combining the rapid release of TAX with the sustained release of pDNA, potentially enabling a more effective and localized treatment strategy for CC. Significant differences were observed in the release behaviour depending on both the alginate concentration and the pH of the surrounding medium. Overall, it was possible to achieve an ovule-shaped 3DP platform for vaginal administration, featuring an interconnected porous structure that was subsequently filled with alginate hydrogel. A dual-release effect with distinct profiles was achieved by modulating the hydrogel network density. Variations in alginate crosslinking enabled fine control over the release kinetics: TAX, incorporated into 0.75% alginate, exhibited a rapid release within the first 6 h, while pDNA, incorporated into 2% alginate, showed a prolonged and controlled release during the later stages of the study. Future research should focus on the biological validation of the system in cellular models to confirm its efficacy in the tumor microenvironment. Additionally, further studies could optimise the formulation and explore the incorporation of other therapeutic agents, broadening the applications of this technology for other gynecological diseases.
- Efeito anti tumoral dos canabinóides em glioblastoma: modulação pela adenosinaPublication . Guerreiro, Virgínia Juliana Pereira; Lopes, Helena Tomás Marcelino; Cascalheira, José Francisco da SilvaDentro do grupo dos gliomas, o glioblastoma (GB) é considerado o mais maligno. Este tumor é classificado como um astrocitoma de grau 4 e é caracterizado pela elevada proliferação celular e intensa angiogénese. Devido à sua significativa heterogeneidade, bem como à barreira hematoencefálica exclusiva do sistema nervoso central e ao microambiente imunossupressor, as terapias convencionais não têm demonstrado eficácia satisfatória no tratamento do GB. Diante da escassez de alternativas terapêuticas eficazes, surge uma necessidade urgente de desenvolver abordagens inovadoras que considerem as características peculiares do GB. Os derivados da Cannabis sativa L. despertaram crescente interesse como potenciais agentes terapêuticos para o GB, atribuídos às suas variadas propriedades: psicotrópicas, analgésicas, anticancerígenas, anti-inflamatórias, anticonvulsivas, antibacterianas e antifúngicas. Os canabinóides atuam nas células de GB via recetores dos canabinóides (recetor tipo 1 e recetor tipo 2), através de três mecanismos principais: indução da morte celular, inibição da divisão celular e ações antiangiogénicas. Em condições de hipoxia associadas ao GB, há um aumento da concentração de nucleótidos e nucleósidos extracelulares, como a adenosina (Ado). Este aumento de Ado está associado à superexpressão do fator de crescimento endotelial vascular (VEGF), que favorece a angiogénese e o crescimento tumoral. No entanto, de acordo com o trabalho prévio do nosso grupo, a inibição da adenosina cinase (ADK) pelo ABT-702 diminui a proliferação celular do GB, sugerindo que a regulação das concentrações de Ado pode ter um papel crucial na dinâmica tumoral. Embora ainda não se conheça a interação entre os inibidores da ADK e canabinóides, a possibilidade de que os canabinóides possam potencializar os efeitos da inibição da ADK representa uma área promissora para futuras investigações. Assim, os canabinóides apresentam-se como potenciais agentes terapêuticos para o GB, uma vez que interferem em processos celulares fundamentais, reduzindo a proliferação e divisão celular, bem como a angiogénese, essenciais para o suprimento de nutrientes às células tumorais. O objetivo desta dissertação foi investigar de que forma os canabinóides afetaram a proliferação e a apoptose em linhas celulares de GB, com especial atenção para a modulação mediada pela Ado e para a interação com fármacos que inibem o seu metabolismo. Foram avaliados os efeitos na presença como na ausência de inibidores dos recetores de Ado. Para tal, foram realizados ensaios de MTT a fim de avaliar a proliferação/viabilidade celular, utilizando linhas celulares de GB (U87 e U373) que foram incubadas por 72 horas com o canabinóide sintético WIN (5µM). Este tratamento foi realizado na presença ou ausência do inibidor da ADK, o ABT-702 (30µM) e também na presença ou ausência de um cocktail de antagonistas dos recetores de Ado, para distinguir entre efeitos mediados e não mediados pelos recetores da Ado. Em ambas as linhas celulares de GB, a combinação de WIN com ABT-702 resultou numa redução significativa da viabilidade celular, embora a presença de altas concentrações de Ado intracelular tenha atenuado ligeiramente o efeito do WIN. Quanto à combinação de cocktail de antagonistas dos recetores de Ado e WIN, o bloqueio dos recetores de Ado pelo cocktail de antagonistas permitiu que o WIN apresentasse um efeito antitumoral mais acentuado, implicando efeito protetor da Ado extracelular não é mediado através destes recetores, contrastando com o efeito anti proliferativo da Ado intracelular. Nos ensaios de migração celular, o WIN (5µM) reduziu a migração celular nas linhas celulares U87 e U373, bem como nos astrócitos primários humanos. A combinação de WIN com ABT-702, resultou numa ligeira atenuação do efeito do WIN. Na linha celular SNB19, os resultados sugerem uma ligeira redução na migração celular com o WIN, embora sem significado estatístico. Relativamente aos ensaios de imunocitoquímica, não foi possível demonstrar que o WIN (5µM) induza apoptose na linha celular U373, sugerindo um efeito essencialmente citoestático do WIN. Em síntese, o WIN provocou uma diminuição significativa na viabilidade celular nas linhas U87 e U373, reduzindo também a migração celular nas linhas U87 e U373, bem como nos astrócitos humanos, corroborando o seu efeito antitumoral. Contudo, os resultados indicaram que a inibição da ADK pelo ABT-702 atenuou o efeito do WIN, sugerindo que a interação entre o ABT-702 e o WIN é menos que aditiva, devido ao aumento da Ado intracelular.