ISEL - Engenharia Biomédica
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- Nanostructured films of graphene for controlled ocular drug deliveryPublication . Morais, Helena Isabel Costa; Ferreira, Quirina Alexandra Tavares; Charas, Ana Maria de Matos; Matos, Manuel José deO glaucoma é uma doença degenerativa ocular que prejudica o nervo ótico do olho, o que leva a um aumento da pressão intraocular (IOP) e pode resultar em perda total e irreversível de visão. O tratamento disponível até há data baseia-se na administração do fármaco brimonidina através de gotas oculares de forma a diminuir a IOP. Porém, a adesão dos pacientes ao tratamento de administração de gotas é, em geral, baixa, o que conduz ao agravamento da doença. O objetivo desta tese foi desenvolver um filme biocompatível que possa servir de revestimento para um dispositivo intraocular, que permita a libertação da brimonidina de forma programada, autónoma e in situ. Os filmes foram preparados pela técnica camada-sobre-camada e são compostos por monocamadas de brimonidina encapsulada em 2-hidroxipropil-ß-ciclodextrina intercaladas por camadas que atrasam a libertação do fármaco e que se designam por camadas barreira. Estas últimas são compostas por um polímero hidrossolúvel (PBAE) e por bicamadas de óxido de grafeno (GO) compostas por grafeno positivo funcionalizado com grupos amina protonados (GONH3 +) e por grafeno negativo funcionalizado com grupos carboxílicos desprotonados (COO-). Foram preparados três tipos de filmes, a diferença entre os dois primeiros filmes foi a alteração da ordem das camadas de GO de forma a verificar a sua interação com a camada de brimonidina e o terceiro filme apenas contém um tipo de camada barreira compostas por GO, retirando-se o polímero hidrossolúvel PBAE, de forma a verificar a sua influencia na cinética de libertação da brimonidina. O crescimento dos filmes foi monitorizado por espectroscopia de absorção no ultravioleta e visível (UV-Vis) e microscopia de força atómica (AFM) e a cinética de libertação do fármaco foi controlada por UV-Vis e por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). Os resultados mostraram que os filmes são estáveis e que a libertação do fármaco pode ser controlada pela presença do polímero hidrossolúvel e do óxido de grafeno. Nomeadamente, a presença de GO atrasa a libertação de brimonidina por vários dias dependendo do número de camadas existentes no filme.
- Aplicação para análise de cortes transaxiais dos corpos estriados em imagens obtidas por [123|]FP-CIT SPECTPublication . Elias, Maria Madalena Penaforte Pirão; Jorge, Pedro Miguel Torres Mendes; Figueiredo, SérgioAtualmente, a Cintigrafia Cerebral com DaTSCANTM SPECT é uma ferramenta que permite o auxílio no diagnóstico de Síndromes Parkinsonianos. É um exame da Medicina Nuclear (MN) cujas imagens são analisadas, na sua maioria, por inspeção visual de clínicos experientes. Em casos duvidosos, de forma a auxiliar o diagnóstico, existem aplicações comercialmente disponíveis que permitem a quantificação destes estudos a partir da segmentação do tecido estriado cerebral, maioritariamente de forma semi-automática com ajustes manuais por parte de um operador, cuja variabilidade intra e interoperador pode influenciar a quantificação destes estudos e, em última análise, o diagnóstico clínico. De forma a colmatar este problema, o objetivo deste trabalho foi construir uma aplicação automática em linguagem de programação Python® para a análise de cortes transaxiais dos corpos estriados em imagens obtidas por [123I]FP-CIT SPECT, provenientes do serviço de MN do Hospital Particular de Almada (HPA), constituído por 68 pacientes, com e sem patologia. De modo a comparar os rácios de captação específica obtidos para os corpos estriados, desenvolveu-se ainda uma aplicação semi-automática com ajustes manuais por parte de um operador. Finalmente os resultados obtidos foram comparados com a aplicação DaTSCAN V4, da General Electric Healthcare. Verificou-se que a aplicação automática desenvolvida consegue discriminar com sucesso os pacientes sem patologia dos pacientes com patologia nos rácios A (Corpos estriados/Occipital) (AUC=0,85, sensibilidade=80%, especificidade=90%), B (Corpo estriado esquerdo/Occipital) (AUC=0,82, sensibilidade=84%, especificidade=80%) e C (Corpo estriado direito/Occipital) (AUC=0,85, sensibilidade=80%, especificidade=90%), com forte correlação com os métodos semi-automáticos (DaTSCANV4 e aplicação desenvolvida). Contudo, esta correlação não se observou para o rácio D (Corpo estriado esquerdo/Corpo estriado direito) (AUC=0,63, sensibilidade=56%, especificidade=70%). Verificou-se também a existência de variabilidade intra e interoperador nos métodos semi-automáticos, contrariamente à aplicação automática desenvolvida. A implementação deste método para segmentação e quantificação de cortes transaxiais dos corpos estriados em imagens obtidas por [123I]FP-CIT SPECT demonstrou resultados tendencialmente promissores, cuja potencialidade de aplicação pode complementar diferencialmente a análise visual, ainda que careça de otimização e validação futura.
- Development of cloning-free protocols for generation of gene knockouts using CRISPR-Cas9 technology in the model organisms Danio rerio Drosophila melanogaster and Mus MusculusPublication . Craveiro, Catarina Filipe da Costa; Certal, Ana Catarina; Campos, Isabel; Calado, Cecília R. C.Charles Darwin (1809-1882) apresentou a sua teoria da evolução em 1859 quando publicou “Origem das Espécies por Meios de Seleção Natural ou a Preservação das Raças Favorecidas na Luta pela Vida” que indica que todos os seres vivos têm um ancestral comum. Esta teoria leva à conclusão de que a maioria das funções biológicas moleculares e celulares do organismo humano podem ser estudadas de uma forma mais eficiente e simples em organismos não-humanos. A utilização de modelos animais não humanos para determinados estudos de investigação em vez do ser humano traz vantagens a níveis experimentais e, principalmente, a nível ético. A experimentação animal traz benefícios não só ao ser humano mas também aos próprios animais. Organismos Modelo são assim espécies não humanas que são biologicamente estudadas na expectativa de descobrir funções de genes, curas para doenças ou melhorias na qualidade de saúde que podem ser aplicadas a outros organismos. Espécies como Danio rerio (peixe-zebra), Drosophila melanogaster (mosca-da-fruta) e Mus musculus (murganhos), são exemplos de animais usados como organismos modelo pela comunidade científica. Os murganhos por exemplo, constituem o organismo modelo geneticamente mais semelhante ao ser humano, sendo cerca de 85% das regiões codificadoras dos murganhos idênticas à do ser humano, chegando para alguns dos genes mesmo a 99% de semelhança. Apesar do genoma humano estar completamente sequenciado, para muitos genes ainda é desconhecida a sua função. Para estudar a função dos genes, um organismo knockout é essencial porque ao tornar o gene inativo permite quantificar/qualificar a consequência dessa inatividade, e daí inferir a função génica. Um knockout pode ser conseguido através de uma mutação no gene. A tecnologia de CRISPR/Cas9 é um mecanismo encontrado na resposta imunitária das bactérias, que tornou possível provocar mutações dirigidas a genes específicos. Para este sistema funcionar é necessário a proteína CRISPR associated 9 (Cas9) (para cortar o ADN), uma região proto-spacer adjacent motif (PAM) (região no ADN reconhecida pela proteína Cas9) e um guideRNA (que guia a Cas9 à região alvo). A proteína Cas9 provoca um corte na dupla cadeia de ADN e a célula tenta reparar esse corte através do mecanismo Non Homologous End Joining (NHEJ), mas durante este processo podem ocorrer várias mutações, como deleções ou inserções, provocando uma frameshift que, ou produz uma proteína deficiente ou impossibilita a produção da proteína - qualquer das opções é um knockout do gene. Não existe um protocolo de produção de guideRNA e consequente produção de knockouts que seja facilmente intermutável entre os 3 organismos modelo abordados neste projeto, sendo esse o nosso maior objectivo na elaboração deste trabalho. Para alcançar o objectivo da tese foi usado um protocolo já estabelecido para produção de guideRNA e consequente produção de animais mutantes em peixe-zebra: primeiramente como prova de princípio em peixe-zebra e posteriormente em mosca-da-fruta e murganho. Depois de estabelecido esse protocolo em peixe-zebra e de termos obtido animais mutantes estáveis, tentámos optimizar o mesmo protocolo para mosca-da-fruta e para murganho de acordo com as diferenças de desenvolvimento embrionário inerentes a cada organismo. Para a realização deste projeto, foram escolhidos genes que provocariam um efeito fenotipicamente visível aquando mutados de modo a facilitar o processo de rastreamento de mutantes. No caso do peixe-zebra e do murganho, o gene escolhido foi tyrosinase, envolvido na produção do pigmento preto no corpo e nos olhos dos animais. Para a mosca-da-fruta, o gene escolhido foi o yellow, também envolvido na produção do pigmento acastanhado da cutícula deste insecto. Em peixe-zebra, o gene tyrosinase foi mutado com sucesso, ficando assim inoperativo. Esta mutação causou mosaicismo fenotípico e genético: algumas células destes animais não tinham pigmento e confirmou-se a presença de diversos alelos mutantes diferentes no genoma. Exemplo de algumas limitações que existiram na elaboração deste projeto foi, no protocolo de produção de guideRNA e produção de animais mutantes e a extração de ARN a partir do ADN transcrito. Para extração de ARN o protocolo utiliza o Qiagen micro-RNA extraction kit. No entanto, a quantidade extraída de ARN com recurso a este reagente foi diminuta. Face a estes resultados, fizemos uma comparação direta entre a extração de ARN com esse mesmo kit e extração com fenol/clorofórmio a partir do mesmo produto de transcrição. Com o fenol/clorofórmio foi possível extrair quase 10 vezes mais ARN do que com o kit. Após estes resultados, todos os outros guideRNAs foram extraídos com o método de fenol/clorofórmio. Outra limitação existente no seguimento do protocolo usado neste projecto, foi a amplificação a partir de ADN genómico extraído de embriões com 24h de peixe-zebra. Para concluir que essa região do gene poderia não estar acessível no estadio de desenvolvimento de embrião de 24h, testámos dois factores: o protocolo de extração de ADN em embriões de 24h e os estadios de desenvolvimento até aos 5 dias de idade. Para testar a extração de ADN em embriões de 24h, comparámos a amplificação a partir de ADN genómico extraído de embriões de 24h para dois genes: tyrosinase e DIA1R (amplificação deste gene em embriões de 24h já tinha sido anteriormente observada) como controlo. Foi possível observar que para o o gene DIA1R continuava a existir amplificação do gene, ao contrário do gene da tyrosinase. De seguida, para testar em que estadio de desenvolvimento a amplificação da região pretendida do gene da tyrosinase começava a ser observada, extraímos ADN de embriões de 24h, larvas de 72h, larvas com 3 dias e larvas com 5 dias de idade, seguidas de reações de PCR para amplificação dessa mesma região. Amplificação da região pretendida do gene tyrosinase a partir de ADN genómico extraído de larvas de 5 dias foi observada, no entanto é uma amplificação muito diminuta. A microinjeção em mosca-da-fruta de guideRNA in vitro ao contrário de em plasmídeo, apesar de ter sido mostrado por outros investigadores, ser mais eficiente, leva a um processo de produção de guideRNA mais dispendioso e demorado. Ao optimizar este protocolo em mosca-da-fruta estaríamos a ultrapassar essas dificuldades. No entanto, não foi possível terminar a experiência sendo por isso necessária a continuação deste projecto. Pudemos apenas concluir que a co-microinjeção de guideRNA com proteína Cas9 não é eficiente, uma vez que a concentração necessária de proteína Cas9 é muito maior do que a que foi possível utilizar neste projeto. Por último, o protocolo foi utilizado em murganhos e neste caso, obtivemos 41 animais provenientes de microinjeção de guideRNA e proteína Cas9, mas nenhum apresentava fenótipo facilmente observável ao nível da pigmentação da pelagem. No entanto, estudos em tyrosinase em murganhos mostram resultados de animais sem fenótipo de pigmentação mas que apresentavam mutações quando genotipados, passo essencial para uma conclusão definitiva quanto à aplicabilidade deste método na geração de mutantes em murganho, mas que, infelizmente e por constrangimentos temporais não conseguimos efetuar em tempo útil. Concluimos que conseguimos reproduzir com sucesso o protocolo em peixe-zebra. Em mosca-da-fruta, o mesmo protocolo de produção e injeção de guideRNA poderá funcionar mas será preciso adpatar a entrega da proteína Cas9. Por útlimo, em murganhos parece que o protocolo a usar poderá ser muito semelhante ao do peixe-zebra, no entanto fica por confirmar o sucesso na produção de mutantes.
- Heparin functionalization of fibrin hydrogels for tissue engineeringPublication . Ramalho, Jéssica Reais; Malheiro, Afonso de Botelho Ferreira Braga; Calado, Cecília Ribeiro da CruzA engenharia de tecidos constitui uma elevada promessa para a completa restauração de tecidos e de órgãos danificados, podendo assim mudar o paradigma da medicina atual. Sendo a base da medicina regenerativa, possui o intuito de revolucionar as formas de melhorar a saúde e a qualidade de vida de milhões de pessoas em todo o mundo, restaurando, mantendo ou melhorando a função dos tecidos e órgãos. Devido ao seu elevado potencial, são já numerosos os exemplos de aplicações publicados, quer em revistas científicas quer nos meios de comunicação normais. De realçar que esta é uma área multidisciplinar com vertentes sociais, económicas, ambientais e éticas, necessitando, portanto, de equipas de profissionais interdisciplinares como da medicina, biologia, química, física, ciências dos materiais, computacionais e de engenharias. Nas últimas décadas, a engenharia de tecidos tem-se debruçado sobre o desenvolvimento de substitutos capazes de simular histológica, fisiológica e morfologicamente o tecido humano. Esta necessidade surgiu devido à procura de suportes eficazes e seguros para reparação e regeneração de vários tecidos e órgãos vitais; assim como a carência de modelos adequados dos sistemas do corpo humano. Os modelos animais tradicionalmente utilizados para suprimir esta última necessidade não permitem mimetizar com precisão as principais características das patologias humanas, em grande parte devido às diferenças entre as espécies. Em adição, não é possível a aplicação deste tipo de modelos em plataformas de “high-throughput”, que permitem testar, em paralelo e com rapidez, centenas a milhares de compostos para identificação e seleção dos mais promissores, reduzindo os custos e duração dos ensaios clínicos. Desta forma, o desenvolvimento de novos modelos celulares que mimetizem o tecido humano e patologias associadas de forma mais precisa tem ganho elevado interesse. Tendo como objetivo mimetizar in vitro as características de tecidos humanos, é fundamental ter em conta a organização celular tridimensional (3D) do tecido. Esta configuração 3D deverá permitir a regulação de parâmetros como a disponibilidade de nutrientes ou fatores de crescimento, o stress mecânico induzido pelo sistema de cultura, as interações célula-célula e célula-matriz extracelular, entre outros; pois terá um impacto direto na ativação e direcionamento das vias de diferenciação e funcionalidade celular, conferindo uma maior similaridade entre o modelo e o tecido in vivo. Com este propósito, têm sido desenvolvidos sistemas com um maior nível de complexidade, em comparação com as tradicionais culturas em monocamada de células. Entre os sistemas mais utilizados encontram-se as culturas in vitro 3D, em que a estratégia passa pela encapsulação das células em matrizes. Estes modelos 3D poderão assim atingir, a longo prazo, a substituição da técnica tradicional de transplantação de órgãos e tecidos, permitir a diminuição da dependência sobre a utilização de modelos animais, e contribuir fortemente para o desenvolvimento de ensaios mais precisos para a avaliação e identificação de novos fármacos, apresentando-se, desta forma, como uma alternativa complementar tanto para a investigação como para a indústria. No entanto, um dos maiores desafios em engenharia de tecidos é a vascularização e a inervação de tecidos, que permitam o real funcionamento a médio e longo prazo dos tecidos/ órgãos. Para tal, é necessário compreender os desafios relacionados, por exemplo, com a fabricação de uma rede tridimensional funcional de tecidos que permita uma perfusão e difusão adequada para uma boa disponibilização de nutrientes e de oxigénio, para o normal crescimento, diferenciação e proliferação celular. É assim crucial o desenvolvimento de modelos/microambientes 3D envolvendo células, e/ou fatores de crescimento, e que simulem e permitam o teste de biomateriais quanto às suas características vasculares mecânicas, endoteliais e anti-trombogénicas. Para abordar este desafio, o objetivo desta tese foi melhorar as características de um material, que envolvia a conjugação de fibrina com heparina (HCF) e a inclusão de microcanais num hidrogel para aplicações neurais e vasculares. A melhoria de hidrogéis pré-existentes e a adição de microcanais podem promover suportes adequados para engenharias de tecido neural e vascular. Os hidrogéis são polímeros que através de ligações cruzadas formam uma rede tridimensional hidrofílica de cadeias poliméricas e que absorvem uma quantidade considerável de solvente, devido à sua forte afinidade com a água e com a maioria das soluções aquosas. São considerados materiais fortemente hidratados e são aplicados na regeneração de tecidos como substitutos da matriz extracelular. A sua importância deve-se à semelhança das suas propriedades físicas com as dos tecidos in vivo, tais como o elevado conteúdo em água, consistência macia e elástica, e baixa tensão superficial. A fibrina foi o material selecionado de forma a constituir a estrutura suporte do modelo 3D devido à possibilidade de se ajustar a morfologia, propriedades mecânicas e estabilidade do hidrogel controlando a sua concentração. Para além disso, a fibrina é biocompatível, a sua taxa de degradação é controlável e os produtos de degradação não são tóxicos. Quanto à escolha da funcionalização do hidrogel com heparina (HCF, Heparin-conjugated fibrinogen), esta foi devido à elevada afinidade da heparina por fatores de crescimento como o fator de crescimento vascular endotelial (VEGF) e o fator de crescimento neural (NGF). A retenção destes fatores pode promover um ambiente ideal para a adesão, migração, orientação e proliferação de células. Para efetuar o estudo do comportamento de células no hidrogel, foram incorporados tenócitos, fibroblastos alongados e especializados do tendão. A sua importância deve-se aos fibroblastos serem células que residem dentro da matriz extracelular de vários tecidos conjuntivos, e que são críticos para a síntese e reparação da matriz. Em resposta a lesões e durante o crescimento tumoral, os fibroblastos são ativados e reconhecidos como miofibroblastos, células de cicatrização de feridas que reparam o tecido danificado através da secreção de colagénio, fibronectina, proteoglicanos, fatores de crescimento do tecido conjuntivo, entre outras proteínas e enzimas. Como sintetizadores e modificadores da matriz extracelular, os fibroblastos também desempenham um papel fundamental no crescimento nervoso e na angiogénese. A angiogénese é a formação de novos vasos sanguíneos a partir de vasculatura existente. O processo ocorre em condições fisiológicas, como por exemplo, durante o desenvolvimento embrionário e cicatrização de feridas; e em condições patológicas, como por exemplo, durante o crescimento tumoral. O processo envolve a ligação de fatores de crescimento como o VEGF, importantes para a proliferação, migração e diferenciação de células, promovendo a formação de novos vasos sanguíneos. O electrospinning foi o método escolhido para a fabricação das microfibras, uma vez que este processo permite obter razões elevadas de área superficial por volume, dimensão de poros adequados às dimensões das células, funcionalização de superfícies e múltiplos locais para interação e conexão celular, e reduzida limitação de fenómenos de transferência de massa. As microfibras foram baseadas em poly(N-isopropylacrylamide) (pNIPAM), um polímero termorresistente, mas que apresenta uma temperatura de solução crítica (LCST) de 32°C. Esta característica permite a incorporação das microfibras no HCF e a sua subsequente remoção, originando micro-canalizações. Neste âmbito, é fabricado um hidrogel otimizado com microcanais, o qual pode constituir um modelo biomimético funcional e viável para a promoção de vascularização e de inervação de tecidos. Para alcançar este objetivo, o presente trabalho englobou: (1) o processo de design, fabricação e caracterização do hidrogel, (2) seeding do hidrogel com tenócitos para testar comportamentos celulares e (3) fabricação de microfibras pNIPAM para criação dos microcanais no hidrogel. Das experiências realizadas observou-se que foi possível ativar e ligar a heparina ao fibrinogénio. Também foi observado que o tempo de gelificação dos hidrogéis aumenta com o aumento da concentração de fibrina conjugada com heparina. Observaram-se dificuldades de polimerização aquando da utilização de 40%, 50%, 75% e 100% de concentração de HCF. Através de análises com o corante azul de dimetilmetileno e de ensaios de imunoabsorção enzimática (ELISA), quantificou-se a heparina e o fator de crescimento VEGF-A dentro do gel e da sua libertação entre 5 e 7 dias, respetivamente. Observou-se que os hidrogéis conseguem reter quer heparina quer VEGF-A. Nos estudos 2D e 3D de incorporação de tenócitos nos hidrogéis de HCF, observou-se a adesão das células em hidrogéis com concentrações de 10%, 35% e 50% de HCF. As melhores configurações de diâmetro e de alinhamento de fibras foram obtidas por electrospinning com fibras de 50% pNIPAM em clorofórmio/DMF numa razão de 7:3, bem como de 40% pNIPAM em clorofórmio/DMF numa razão de 3:1. Em termos de perspetivas futuras, sugere-se a continuação da otimização do processo de formação dos hidrogéis de HCF de forma a minimizar as dificuldades de polimerização observadas. Também se sugere uma melhor caracterização dos hidrogéis, especialmente em situações de incorporação de células. Em suma, espera-se que os resultados obtidos no presente trabalho contribuam para o desenvolvimento de modelos biomiméticos neuronais e vasculares, singulares ou combinados, para estudos in vitro e aplicações regenerativas.
- Cálculo de doses absorvidas e efetivas em exames de tomografia de emissão de positrões com 18F-FDGPublication . Queiroga, Margarida Palma; Ferreira, PedroA tomografia de emissão de positrões (PET, do acrónimo inglês Positron Emission Tomography) com 18F-FDG é uma técnica que apresenta elevada sensibilidade no estudo de neoplasias. O cálculo dosimétrico em PET depende da biodistribuição do 18F-FDG, que é de difícil modelação e sofre elevadas variações entre indivíduos. O objetivo do presente estudo é proceder ao cálculo dosimétrico de exames PET com 18F-FDG por simulações de Monte Carlo, recorrendo ao software PENELOPE, aos modelos biocinéticos propostos por Hays e Segal e ao modelo vesical desenvolvido por Stephen et al., comparando os resultados obtidos com resultados descritos pela ICRP publicação 106, por Hays et al., por Deloar et al., por Quinn et al. e por Brix et al. Foi criado um fantoma computacional antropomórfico baseado em equações quádricas, que apresentou uma massa total de 87,01 kg. Desenvolveram-se simulações de Monte Carlo de acordo com a biodistribuição do 18F-FDG, tendo-se admitido como órgãos-fonte o cérebro, os pulmões, o miocárdio, o fígado, a bexiga. Realizaram-se, também, simulações correspondentes à modelação da atividade de fundo. Com base nos resultados das simulações e nos dados de biocinética foram calculadas as doses absorvidas pelos diferentes órgãos e a dose efetiva por unidade de atividade de 18F-FDG adminsitrada. Calculou-se, também a ponderação da Tomografia Computorizada (CT, do acrónimo Inglês Computed Tomography) na dose efetiva de exames híbridos PET-CT. Obtiveram-se, ainda, resultados relativos à contribuição dos positrões em questões dosimétricas de PET. O modelo vesical foi utilizado para calcular a influência da hidratação em dosimetria de PET pela variação dos tempos para a primeira excreção (40-180 min). A dose efetiva por unidade de atividade de 18F-FDG administrada (1,8×10−2 mSv/MBq) apresenta uma diferença percentual baixa quando comparada com o resultado da ICRP publicação 106 (7,89%) e com o estudo de Quinn et al. (12,69%). Os resultados de dose absorvida nos diferentes órgãos, apresentam diferenças percentuais muito consideráveis entre todos os estudos descritos. A percentagem de energia depositada pelos positrões apresenta um valor preponderante (87,19%) relativamente aos fotões de aniquilação. Os exames híbridos PET-CT acarretam um aumento de dose efetiva (11,08 mSv), tendo a CT uma elevada contribuição (45%). O estado de hidratação do paciente é importante em dosimetria em PET, podendo estar associado a um aumento de dose efetiva na ordem dos 0,6 mSv/MBq.
- Eventos hemorrágicos no doente submetido a cateterismo cardíacoPublication . Neves, Marta Isabel Cláudio; Pinto, Iola; Papoila, Ana Luísa; Baptista, Sérgio BravoIntrodução: O cateterismo cardíaco é um procedimento invasivo que combina a avaliação hemodinâmica e angiográfica de diferentes estruturas cardíacas, com vista ao diagnóstico e/ou intervenção de patologias cardiovasculares, e ao qual se associam complicações hemorrágicas que condicionam o prognóstico clínico do doente. Objetivos: Analisar a prevalência de eventos hemorrágicos ocorridos após cateterismo cardíaco e identificar potenciais fatores de risco para a ocorrência de eventos hemorrágicos ocorridos até 1 hora (primeira avaliação) e até 48 horas (segunda avaliação), após cateterismo cardíaco. Métodos: Estudo observacional e prospectivo, incluindo os doentes submetidos sucessivamente a cateterismo cardíaco no período de Novembro 2016 a Maio 2017, na Unidade de Cardiologia de Intervenção do Hospital Professor Doutor Fernando da Fonseca. Os dados foram registados dos processos clínicos dos doentes e as variáveis incluídas na base de dados foram selecionadas de acordo com o parecer clínico e com base na revisão da literatura. Resultados: Foram incluídos 616 doentes dos quais 426 (69,2%) do sexo masculino, com uma idade mediana de 66 (56-75) anos. Documentaram-se 95 eventos hemorrágicos (15,4%) até 1 hora (primeira avaliação) e 343 eventos hemorrágicos (55,7%) até 48 horas (segunda avaliação) após cateterismo cardíaco. Para ambos os endpoints, a hemorragia mínima, a equimose e o hematoma < 5 cm foram os mais prevalentes, (4,2% e 45,5%), (2,1% e 19,6%), (5,7% e 4,7%), respetivamente. O diagnóstico clinico (Enfarte Agudo do Miocárdio com elevação do segmento ST (EAMcST), Enfarte Agudo do Miocárdio sem elevação do segmento ST (EAMsST) e Angina instável(AI)), a dupla antiagregação plaquetária (AAP), a intervenção coronária percutânea (ICP), o acesso arterial femoral, a ocorrência de complicações hemodinâmicas durante o cateterismo cardíaco e a duração do procedimento, associaram-se de forma significativa com o risco de complicações hemorrágicas. Na análise multivariável permaneceram as seguintes variáveis: o diagnóstico clínico de EAMcST (OR: 1,841, [1,004-3,399], p=0,048), a dupla AAP (OR: 2,579, [1,192-5,579], p=0,016), a via de acesso arterial femoral (OR: 1,975, [1,210-3,225], p=0,006) e a ocorrência de complicações hemodinâmicas (OR: 4,371, [1,781-10,726], p<0,001) confirmaram-se como preditores independentes de risco do primeiro endpoint e o diagnóstico clínico de EAMcST (OR: 2,420 [1,627-3,599], p<0,001), EAMsST/AI (OR: 5,133 [2,780-9,479], p<0,001), a ICP (OR: 1,757 [1,137-2,714], p=0,011) e a duração do cateterismo cardíaco (OR: 1,073, [1,004-1,147], p=0,037), confirmaram-se como preditores independentes de risco do segundo endpoint. Conclusões: A ocorrência de eventos hemorrágicos após cateterismo cardíaco foi relevante nos doentes submetidos a cateterismo cardíaco e declaradamente superior até 48 horas após realização do procedimento. Para o primeiro endpoint constatou-se a relevância da antiagregação plaquetária e da via de acesso femoral para a ocorrência de evento e, relativamente ao segundo endpoint, o dignóstico clínico (EAMcST, EAMsST/AI), e a intervenção coronária percutânea evidenciaram-se no aumento da ocorrência de evento hemorrágico.
- Reconstrução 3D biomédica : fotogrametria versus varrimento por laserPublication . Mendonça, Vasco Miguel Nogueira Simões de Varennes e; Milho, João; Loja, AméliaA comparação da digitalização 3D por fotogrametria com a digitalização 3D por varrimento por LASER permite avaliar a sua precisão relativa, visando concluir a possibilidade de aplicação em biomédica ou outras aplicações em que a precisão e rapidez de aquisição são necessárias. Para tal foi feito um estudo sobre estas duas tecnologias, após o qual foram realizados alguns testes práticos. Em termos práticos foram realizados vários conjuntos de fotografias em condições diferentes e foram também efetuadas digitalizações 3D através de varrimento por laser para obter um modelo de referência. Os objetos digitalizados foram um cubo e um modelo anatómico de um sacro. Com o auxilio de uma aplicação de reconstrução utilizada em fotogrametria (Autodesk ReMake), foram obtidos modelos com base nos conjuntos de fotografias realizados. Adicionalmente foram feitas medições com um paquímetro no cubo utilizado como modelo. As restantes medições foram feitas através de programa de manipulação de modelos 3D (Geomagic versão trial e Autodesk ReMake). Foi concluído que sem qualquer máquina dedicada para o auxilio no processo de fotogrametria e, por consequência, uma situação em que nem todas as condições foram controladas da melhor forma possível, obteve-se, nos casos mais favoráveis do sacro, um desvio padrão de 0,289 mm. Conclui-se, ainda, que modelos obtidos por fotogrametria mantêm as proporções, mas não mantêm a escala 1:1, em relação ao modelo real. Esta tecnologia tem um grande potencial em diferentes aplicações incluindo na engenharia Biomédica, na medida em que permite separar a etapa de aquisição da etapa de processamento das fotografias para uma fase posterior sem necessitar da presença dos pacientes.
- Dose e qualidade da imagem em tomografia computorizadaPublication . Coutinho, Ana Margarida de Mendonça; Teixeira, Nuno José Coelho Gomes; Trindade, Hugo Miguel ReisA Tomografia Computorizada é uma técnica de radiodiagnóstico por imagem, cada vez mais utilizada na prática clínica e, que tem proporcionado muitos benefícios ao nível do diagnóstico e da terapia na saúde. No entanto, é preciso ter em atenção as doses significativas a que os pacientes são expostos, quando submetidos a este tipo de exame. Com a crescente evolução tecnológica, tem-se verificado, em Portugal, um aumento do número de equipamentos e de exames de Tomografia Computorizada ao longo dos anos. Em 2008, estima-se terem sido realizados 1,1 milhões de exames de TC e, em 2014, aproximadamente 1,6 milhões de exames. [1] O principal objetivo deste trabalho foi caraterizar a dose e a qualidade da imagem em 180 equipamentos de tomografia computorizada existentes em Portugal. Foram efetuadas 330 intervenções em várias instituições de saúde, distribuídas tanto pelo continente como pelas ilhas. Testou-se e fez-se uma avaliação dos números de TC, das espessuras de corte, da resolução de baixo contraste, da resolução de alto contraste, da uniformidade, do ruído, e do índice de dose em tomografia computorizada destes equipamentos e elaborou-se uma caracterização nacional do parque tecnológico português de TC. Os números de TC foram analisados em quatro materiais, com diferentes densidades, cujos valores médios de TC obtidos foram: 996 HU (Ar), -954 HU (Teflon), -120 HU (Acrílico) e -97 HU (LDPE). A resolução espacial e a resolução de baixo contraste foram analisadas de acordo com a tensão de aquisição, a corrente, a espessura de corte, o FOV e o kernel. Relativamente, ao estudo da dose, efetuaram-se medições com um fantoma de cabeça e um fantoma de corpo. Com isto, para uma tensão de 80-90 kV obteve-se ~15 mGy para o estudo da cabeça e ~7 mGy para o corpo. Quando se aumentou a tensão para 130-140 kV, o valor médio de dose obtido foi de ~48 mGy (cabeça) e ~25 mGy (corpo). Os resultados mostraram que o parque tecnológico português é vasto e que se encontra em mais de 95% conforme em matéria dos testes efetuados. Verificou-se que os valores obtidos são bastante aceitáveis e congruentes com os encontrados no estrangeiro. Com o uso de protocolos de TC apropriados e otimizados, pode-se garantir a minimização da exposição das populações à radiação e assegurar-se uma boa qualidade diagnóstica.
- Projecto de elaboração de um software nacional para os níveis de referência de diagnóstico em mamografiasPublication . Campos, Lizete da Conceição Saraiva; Teixeira, Nuno José Coelho GomesO cancro da mama é primeira causa de mortalidade oncológica nas mulheres em Portugal. Também poderá ocorrer um em cada 100 casos no homem. Desenvolve – se no tecido mamário, nas células do revestimento dos canais mamários e dos lóbulos onde é produzido o leite. Os factores de riscos para o desenvolvimento desta patologia são: sexo feminino, a idade, o consumo excessivo do álcool, a obesidade, a terapia de substituição hormonal durante a menopausa, idade precoce da primeira menstruação, obesidade, ter filhos em idade tardia ou não ter filhos. A taxa de sobrevivência é elevada em países desenvolvidos, e o prognóstico da doença varia em função do tipo de cancro, a extensão da doença e da idade do doente. A mamografia é um método eficaz no diagnóstico precoce do cancro da mama. É um exame com alto padrão de qualidade e pode visualizar 85% a 90% dos tumores com mais de dois anos de antecedência do comprometimento dos gânglios. A mamografia de diagnóstico usa raio – x, para produção de várias imagens que permitem detetar e observar tumores e outras irregularidades na mama que não detetáveis por palpação. Os “Níveis de Referência em Diagnóstico” (NDR) são uma obrigação legal europeia, imposta a todos os países. Em Portugal, caberá eventualmente á Direção Geral da Saúde a sua coordenação. No entanto, a sociedade civil poderá colaborar no que for possível. A diretiva 97/43 Euratom do Conselho requer que todos intervenientes reduzam a exposição desnecessária de radiações aos doentes. Os objetivos da proteção contra as radiações são uma prevenção dos seus efeitos somáticos ou a exteriorização genética das pessoas, onde as exposições crónicas adquirem importância fundamental. Os NDR contribuem para otimização e proteção dos riscos inerentes à saúde ao ajudar e evitar as doses desnecessárias nos pacientes expostos às radiações para efetuarem os exames de mamografias, para deteção do cancro da mama. Este trabalho tem como objectivo a elaboração de um projecto tendente á construção de uma base de dados onde sejam carregados os dados conducentes á produção dos níveis de referência em diagnóstico (NDR), em mamografias. A base de dados será um repositório de informação relacionada com os valores das grandezas físicas definidas para contribuição da otimização das radiações. No caso de Portugal serão definidos os valores da Kerma da Superfície do ar (ESAK) e da Dose média glandular (AGD), obtidos a partir do percentil 75 mGy, para os sistemas de Radiologia Computorizada (CR) e sistemas de Radiologia Digital Direta, (DDR), para as espessuras de PMMA (40, 45, 50 mm), e os respetivos valores definidos para cada espessura de PMMA. A construção da base dada, será o armazenamento da informação referente aos níveis de referência de diagnóstico em mamografia de uma forma organizada e estruturada de modo a facilitar a organização, manutenção e pesquisa de dados. Uma base de dados consiste numa coleção de dados, tabelas, formulários, consultas, e relatórios, usados para gerir e apresentar os dados, o processo de criação de uma base de dados envolve algumas etapas que são importantes: planeamento da informação a gerir, levantamento das necessidades, recolha de dados, elaboração de um documento com os objetivos que o projecto visa alcançar, e o desenho conceptual, que passará pela elaboração dos fluxogramas relacionados com a informação detalhada a ser usada. Em seguida depois da interpretação do problema, os dados serão convertidos para sistema de software. As unidades de programação são implementadas para o sistema de ambiente de teste, onde toda aplicação, e a base de dados são testadas. No fim passará para a fase da implementação, instalação, e colocação da nova aplicação e base de dados. Depois do software implementado, e a base dados estruturada, são elaboradas as tabelas que contêm os dados com toda a informação, e inserção de novos dados nas tabelas ou em formulários, que servirão de consulta, e para impressão detalhada da informação de acordo com as necessidades do utilizador. Para se manter a base de dados em pleno funcionamento, terá quer ser feita a manutenção da aplicação a fim de corrigir algumas anomalias que poderão surgir.
- Síntese e caracterização de nanopartículas magnéticas para aplicação em BiomedicinaPublication . Teixeira, Daniela José dos Santos; Alegria, Elisabete C. B. A.; Fantoni, Alessandro; Fernandes, MiguelNa ultima década verifica-se um crescente interesse da comunidade cientifica relativamente ao ramo da nanociência, nomeadamente a possibilidade de controle sobre os componentes estruturais de dispositivos em escalas de tamanho bem inferiores às convencionais, bem como as intrigantes mudanças das propriedades físicas de determinados sólidos quando as suas dimensões se reduzem à escala nanométrica. O devido controle sobre a morfologia das partículas na escala nano, compreendida na faixa de 1 a 100 nm, é um tópico bastante intrigante devido aos efeitos impressionantes que pequenas modificações nos tamanhos e nas formas das nanopartículas podem provocar nas propriedades de determinado composto. Parte do fascínio sobre este assunto prende-se com as nanopartículas metálicas devido às inúmeras possibilidades que apresentam em diversas aplicações, tais como construção de biossensores, microeletrónica e catálise, entre outras. Esta versatilidade de aplicações, deve-se às suas intrínsecas propriedades óticas, magnéticas e catalíticas. De particular interesse são as propriedades óticas, uma vez que a diversidade de cores observada nestes materiais está relacionada com as oscilações dos eletrões de condução, em ressonância com a luz incidente, denominada ressonância de plasmão de superfície. Do mesmo modo, as propriedades magnéticas que as nanopartículas metálicas possuem permitem a sua interação com a radiação eletromagnética, realçando o facto de que este fenómeno de ressonância de plasmão de superfície não ocorre em qualquer nanopartícula, uma vez que há necessidade da existência de eletrões livres de condução na sua superfície. Exemplo deste tipo de nano partículas são as nanopartículas de ouro. Desenvolvendo um pouco este tema, surge este estudo no âmbito de um projeto entre duas equipas de pesquisa, pertencentes ao Departamento de Eletrónica, Telecomunicações e Computadores (ADEETC) e Departamento de Química (ADEQ) do Instituto Superior de Engenharia (ISEL), onde o objetivo final se prende com o desenvolvimento e realização de um biossensor ótico, com base nas propriedades óticas das nanopartículas metáicas, nomeadamente a ressonância de plasmão localizada de superfície, com uma matriz de incorporação de silício amorfo. Uma vez que a forma e o tamanho das nanopartículas determinam a assinatura espetral da sua ressonância plasmónica localizada (LSPR), a capacidade de alterar estes dois parâmetros e estudar o efeito LSPR é um importante desafio experimental. Este projeto resume-se a três fases fundamentais: 1- Produção e caraterização de nanopartículas; 2- Simulação computacional de LSPR induzida por nanopartículas; 3- Integração das nanopartículas numa matriz de material semicondutor (a-SI:H). O presente trabalho incide maioritariamente na fase de nanofabricação e caraterização das nanopartículas sintetizadas. Como a forma e tamanho de uma nanopartícula determinam a assinatura espectral da sua ressonância plasmónica, a capacidade de controlar estes dois parâmetros e verificar o efeito LSPR é um grande desafio experimental. A síntese das nanopartículas de Fe3O4 foi executada por métodos de precipitação. A síntese de nanopartículas de ouro foi realizada em 3 etapas fundamentais: síntese de sementes de ouro; crescimento e modelagem das nanopartículas de ouro e purificação das nanoparticulas de ouro. Os metais de interesse para a composição das nanopartículas são alumina e ouro. Uma vez que a alumina não é magnética, efetuaram-se misturas de nanopartículas Al2O3 com nano partículas de Fe3O4 recorrendo ao método de síntese de ball milling. A caraterização das nanopartículas produzidas foi realizada por medição de suscetibilidade magnética, microscopia eletrónica de transmissão (TEM) e microscopia eletrónica de varrimento (SEM) e por espectroscopia de UV-Vis UV-Vis. A determinação das propriedades óticas das nanoparticulas produzidas fez-se através de medições de transmissão de luz e verificação de existência de ressonância plasmónica, através de espectroscopia de UV-Vis. A suscetibilidade magnética das nanopartículas foi medida segundo o método de Gouy, usando uma Balança apropriada. As formas, tamanhos e distribuição das nanoparticulas de ouro foram verificadas através de estudos de microscopia eletrónica de transmissão (TEM) e microscopia eletrónica de varrimento (SEM). Foram visualizadas maioritariamente partículas esféricas e triangulares, mas também algumas formas hexagonais e pequenos poliedros. Este trabalho contribuiu para a publicação de 3 artigos científicos em revistas internacionais especializadas e 2 apresentações em painel em conferências internacionais-