ESB - Dissertações de Mestrado / Master Dissertations
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- Multiple sclerosis lesion segmentation in 2D T2-FLAIR brain magnetic resonance imagingPublication . Ferreira, Vanessa Sofia Fernandes; Ferreira, António César da SilvaThis study aims to address the gap in automatic segmentation of Multiple Sclerosis lesions within 2D T2-FLAIR magnetic resonance imaging. The project was developed using a small basis dataset available on the Mendeley website, consisting of original images and corresponding segmentations executed by professional radiologists and neurologists. Brain tissue extraction and data augmentation techniques were used to address the challenge posed by the lack of prior documentation, representing a significant advancement in preprocessing steps for this particular MRI modality. During the brain extraction procedure, FSL from Oxford University was employed, namely BET (brain extraction tool), which was originally created for T1 modality images. This required necessary additional preprocessing of image pixels to resemble T1 images, including contrast adjustment. To ensure that image augmentation is well performed on both original image and segmentation, the transformers package from the Python environment was used. The augmentation consisted of simple procedures such as rotations, flips and noise addition with Gaussian blur. The investigation has successfully developed and validated an automatic segmentation model for T2-FLAIR MRI images. The model achieved a remarkable Dice coefficient of almost 0.6 in a transformer architecture with 12 layers and attention heads, indicating substantial agreement with ground truth annotations. Despite using a relatively small dataset, the results demonstrate the feasibility of the approach in clinical settings. The performance is commendable for its initial scope. However, to improve the accuracy and generalizability of the model, further data enrichment is necessary. The success in extracting brain tissue and augmenting data, along with the encouraging segmentation outcomes, demonstrates the potential for more comprehensive studies. Future efforts should focus on expanding the dataset and refining the model to enhance the diagnostic and monitoring capabilities of Magnetic Resonance Imaging in Multiple Sclerosis management. This study presents a new approach to medical image processing and sets a fundamental precedent for future investigations into the automated segmentation of Multiple Sclerosis lesions in T2-FLAIR modality.
- Functional curcumin scaffolds to tackle chronic woundsPublication . Barros, Tiago Silva; Oliveira, Ana Leite de Almeida Monteiro de; Ventura, José Manuel Gonçalves; Madureira, Sara Maria Gomes TiagoChronic wounds represent a significant challenge to global health, leading to prolonged patient suffering, increased healthcare costs, and decreased quality of life. Addressing this issue requires innovative strategies in tissue engineering and regenerative medicine. This master’s thesis investigates the potential use of support structures composed of collagen, functionalized with hydroxyapatite and curcumin as skin substitutes in the treatment of chronic wounds. The aim of this study is to explore the multifaceted properties of these biomaterials and their synergistic effects in promoting wound healing, while providing a structure similar to natural skin. Collagen, as the primary structural protein in the extracellular matrix, offers excellent biocompatibility and bioactivity, facilitating cell adhesion, proliferation, and tissue regeneration. Hydroxyapatite, known for its osteoconductive properties, contributes to the stability and bioactivity of the structure, while curcumin, with its anti-inflammatory and antioxidant properties, can help mitigate the complications of chronic wounds. In this study, porous support structures composed of hydroxyapatite and collagen were manufactured, incorporating different concentrations of curcumin. These structures exhibited desirable levels of interconnected porosity, reaching 75.7%, and demonstrated satisfactory mechanical properties. However, contrary to expectations, they did not demonstrate any antioxidant properties. The results of the Resazurin assay indicated that even at lower doses, the presence of curcumin in the support structures did not induce cell death. However, it had an impact on cell adhesion, restricting and reducing this important process, compared to the control group. The work developed within the scope of this master’s thesis allowed the development and validation of these supports based on collagen, hydroxyapatite, and curcumin as a promising solution to improve wound healing processes and improve the quality of life of individuals suffering from chronic wounds.
- Fat-based products : estudo de gorduras e óleos e do seu impacto na textura e shelf-life de produtos de pastelaria de base gordaPublication . Fernandes, Sara Maria Santos; Azevedo, António Miguel FernandesA compreensão do papel desempenhado por diferentes óleos e gorduras nas matrizes alimentares é crucial para o desenvolvimento de produtos de alta qualidade e estabilidade. Neste enquadramento, o estudo aqui apresentado teve como principal objetivo investigar o impacto de diferentes gorduras e óleos (manteiga de cacau, óleo de coco hidrogenado, óleo de palma hidrogenado e óleo de girassol), em preparados de pastelaria de base gorda, com ênfase na textura e vida útil dos produtos finais, tendo sido realizado na empresa Decorgel, especialistas no desenvolvimento e produção de matérias-primas para pastelaria, padaria, e demais indústria alimentar. Adicionalmente, pretendeu-se alcançar um maior conhecimento sobre o comportamento destas substâncias em diferentes formulações, especialmente face aos desafios iniciais relacionados com cristalizações semelhantes ao fenómeno do fat bloom. As variáveis de estudo testadas para cada matéria-prima selecionada incluíram três percentagens de gordura (5%, 15% e 20%) e duas temperaturas de arrefecimento (16ºC e 5ºC). As formulações base (pastilhas de chocolate e creme de chocolate pré-preparado) foram misturadas com cada uma das matérias-primas em estudo. As pastilhas e gorduras sólidas foram derretidas em banho-maria, enquanto o creme pré-fabricado foi aquecido ligeiramente para garantir uma mistura homogénea. As amostras foram embaladas e distribuídas por duas temperaturas de arrefecimento: temperatura ambiente e refrigeração. A análise foi realizada em seis momentos distintos ao longo do tempo de vida útil das formulações: nomeadamente no 2º, 3º, 4º, 7º, 15º e 30º dia, medindo-se a consistência com o consistómetro Bostwick e avaliando-se as características organoléticas quanto à presença de cristalizações, separação de fases e homogeneidade da consistência. A vida útil (shelf-life) das amostras foi verificada através da estabilidade do produto e da manutenção da qualidade ao longo do tempo. Na base de pastilhas de chocolate, pequenas concentrações de óleo de girassol (5%) mantiveram a consistência e evitaram cristalizações e separação de fases, enquanto concentrações mais elevadas fragilizaram a mistura. As gorduras de coco e palma, sendo sólidas e ricas em ácidos gordos saturados, mostraram-se menos eficazes, permanecendo sólidas a 25ºC e apresentando cristalizações precoces. No creme pré-fabricado, que inclui manteiga de cacau e óleo de colza, o óleo de girassol não afetou negativamente a estabilidade. As gorduras de palma, coco e manteiga de cacau mantiveram-se estáveis em todas as concentrações testadas. Concluiu-se que a seleção cuidadosa de gorduras é essencial para otimizar a textura, estabilidade e vida útil dos produtos de pastelaria, mantendo as características organoléticas desejáveis e evitando problemas de cristalização.
- Development of a tunnel filler to address anchoring and fixation challenges in knee ligaments reconstructionPublication . Moreira, Rui Paulo Santos; Costa, João Pedro Bebiano; Ribeiro, Viviana PintoKnee ligament injuries, especially anterior cruciate ligament (ACL) injuries, are a prevalent concern in orthopedic sports medicine, often demanding surgical intervention to restore knee stability and function. Common challenges encountered during ligament reconstruction procedures include anchoring and fixation issues. Traditional methods, while effective, frequently result in complications such as tunnel widening, graft slippage, and inadequate fixation strength. This research introduces a novel tunnel filler (TF) that not only aims to overcome these limitations related to fixation stability of the graft but also promotes effective osteointegration within the fixation tunnel. The primary objectives of this project were to design, fabricate, and evaluate a TF using 3D printing technology with polycaprolactone (Pcl), and to enhance its structural support and biological activity with Pcl electrospun fibers and brushite (Brh). A series of comprehensive tests was conducted to characterize the TF. Physicochemical analysis confirmed the stability and integrity of the material composition. Mechanical testing demonstrated the TF's enhanced durability under physiological loads. Surface roughness analysis, performed using Scanning Electron Microscopy (SEM), showed improvements in texture that could facilitate cellular adhesion. In vitro cell culture testing, with Alamar Blue and Live/Dead assays, indicated effective cell interaction and good biocompatibility. By the end of the study, these enhancements contributed to the development of a TF with good mechanical properties and non-toxic for the cells.
- Funcionalização de estruturas têxteis com aditivos naturais para materiais de penso desbridantesPublication . Miranda, Nuna Ramoa; Vilaça, Maria Helena PereiraO desbridamento de uma ferida é uma das etapas mais importantes no processo de cicatrização. Os métodos mais utilizados atualmente, como o desbridamento mecânico, autolítico ou até mesmo enzimático ou cirúrgico, apresentam várias problemáticas associadas, tais como o aparecimento de danos nos tecidos adjacentes, o seu elevado custo, e o trauma para o paciente. A funcionalização de estruturas têxteis com aditivos naturais representa uma alternativa promissora para o desenvolvimento de materiais de penso mais eficazes e sustentáveis. Vários estudos têm demonstrado que a utilização de substâncias naturais pode reduzir o risco de reações alérgicas e efeitos colaterais adversos em comparação com o uso de aditivos químicos. O óleo de melaleuca tem sido um aditivo natural amplamente estudado para o auxílio na cicatrização de feridas, devido às suas propriedades antibacterianas e anti-inflamatórias. Este aditivo foi explorado neste trabalho, sendo a sua ancoragem ao substrato têxtil apoiada pelo uso de uma matriz de origem natural, o alginato, selecionado pelas suas propriedades absorventes e elevada biocompatibilidade. Estes aditivos foram os escolhidos para este trabalho com o principal objetivo de os incorporar em material de penso têxteis, avaliando a sua possível utilização no desbridamento de uma ferida. Através da dispersão do óleo numa solução aquosa de alginato pretendeu-se obter uma impregnação homogénea nas estruturas têxteis e uma libertação mais controlada. Foi realizado um estudo de libertação dependente do pH para analisar a libertação específica nos diferentes microambientes das feridas. Os substratos têxteis foram impregnados com os aditivos pela tecnologia de Foulard, sendo esta otimizada por forma a obter-se um bom pick-up dos aditivos, considerando a aplicação pretendida (uso do material ainda húmido no desbridamento). Os resultados demonstraram que a libertação do óleo de melaleuca é mais rápida a pH 8,7, com uma concentração de 30% deste óleo. Estes resultados foram de encontro ao pretendido, ocorrendo uma maior libertação do óleo nas feridas crónicas, possuindo estas um pH mais alcalino.
- Análise sensorial numa empresa de retalho alimentarPublication . Canavezes, Nádia Gonzalez da Silva Garcia; Silva, Sara Margarida Bernardes Queda da; Carola, LilianaNa atualidade, há cada vez mais competição entre os hipermercados devido à ampla disponibilidade de produtos alimentares no mercado. Por essa razão, os consumidores estão a tornar-se cada vez mais exigentes em relação aos alimentos que compram e consomem, focando-se em particular no valor nutricional e na qualidade sensorial dos mesmos. Assim, é crucial obter dados relativamente às preferências individuais dos consumidores bem como os atributos que influenciam na aceitação e avaliação global por parte dos mesmos. Neste estudo, utilizou-se a técnica CATA (Check-All-That-Apply) para realizar a caracterização sensorial de amostras de Alheira de Mirandela, identificando os atributos mais e menos relevantes. Para além disso, identificou-se quais as propriedades sensoriais que influenciam não só na aceitação do produto como na penalização do mesmo. Para tal, efetuaram-se provas sensoriais de quatro amostras do produto em três laboratórios diferentes. Foi possível concluir que os atributos “textura pastosa”, “sabor fumado”, “cor dourada”, “presença de carne desfiada” e “recheio equilibrado (pão/gordura/carne)” foram os mais utilizados na caracterização sensorial da Alheira de Mirandela. Para além disso, constatou-se que os atributos que os consumidores mais valorizam neste produto são “recheio equilibrado (pão/gordura/carne)”, atributos “odor fumado”, “sabor fumado”, “cor dourada”, “pele estaladiça/crocante” e “presença de carne desfiada”, sendo que o primeiro foi o que teve um impacto mais positivo na aceitação global das amostras. Por outro lado, concluiu-se que os consumidores não desejam a presença dos atributos “textura pastosa” e “muita quantidade de pão” neste produto. É importante destacar que, embora ambos tenham influenciado negativamente a apreciação global da Alheira de Mirandela, o último teve um impacto mais significativo, sendo o atributo mais penalizador. Neste relatório de estágio, foram realizadas 113 provas internas diárias de diversos produtos da marca própria e das concorrentes, visando compreender sua posição no mercado e identificar as preferências dos consumidores. Adicionalmente, foram efetuadas diversas análises físico-químicas em produtos como frutas, complementando os relatórios sensoriais e verificando a conformidade com os critérios estabelecidos pela empresa, além de analisar a relação desses resultados com as preferências dos provadores.
- Inovação e desenvolvimento de produtos no Bettery LifeLab : da teoria à práticaPublication . Pereira, Marta Correia Cardoso; Abreu, Rodrigo Marrecas deEste relatório de estágio aborda a integração entre teoria e prática no contexto do desenvolvimento e inovação de produtos no Bettery LifeLab, uma empresa pioneira no sector de suplementos alimentares plant-based. Realizado na Bettery S.A., este estágio foi concebido como parte do requisito para a obtenção do grau de Mestre em Biotecnologia e Inovação pela Escola Superior de Biotecnologia da Universidade Católica Portuguesa. Sob a supervisão do Professor Doutor Rodrigo Abreu no contexto empresarial e com tutoria da Professora Doutora Ana Maria Gomes, o estágio centrou-se no desenvolvimento de produtos inovadores destinados a atender às necessidades nutricionais específicas de atletas e indivíduos fisicamente ativos. Durante o estágio, foi desenvolvido um produto inovador, um Ready to Drink proteico, que apesar de não ter sido lançado no mercado durante o período do estágio, passou por várias fases de desenvolvimento, incluindo a análise do mercado, pesquisa de ingredientes e formulação, para atender às necessidades nutricionais específicas do público-alvo. O produto foi projetado para fornecer uma solução conveniente e eficaz com uma embalagem prática e de fácil transporte. O relatório desdobra-se em cinco partes principais. Inicialmente, é apresentada a estrutura do relatório seguido de um enquadramento teórico abrangente sobre alimentos e suplementos alimentares destinados a desportistas e pessoas ativas, discutindo aspetos como a sua definição, categorização, legislação e a importância da suplementação nutricional na otimização do desempenho e recuperação desportiva e análise do mercado. Segue-se uma descrição detalhada do estágio, incluindo a apresentação da empresa, os objetivos gerais e específicos, a estrutura do relatório de estágio e as atividades desenvolvidas. A quarta parte é dedicada à discussão dos resultados alcançados, enfatizando a aplicação das teorias estudadas no desenvolvimento de novos produtos, bem como os desafios enfrentados e as soluções encontradas e a apresentação das conclusões, onde se reflete sobre o impacto das atividades desenvolvidas no estágio na formação profissional do estagiário e se sugerem direções para futuras pesquisas. O estágio na Bettery S.A. permitiu uma valiosa experiência prática, evidenciando como a teoria pode ser aplicada na inovação e desenvolvimento de produtos no setor de nutrição desportiva. Os desafios regulamentares, de mercado e de integração de conhecimento teórico com práticas de investigação e desenvolvimento culminaram no desenvolvimento de produtos que não só respondem às tendências de mercado e necessidades dos consumidores, mas também contribuem para o avanço científico e tecnológico na área de biotecnologia e inovação.
- Prevalência da fragilidade comunitária em dois distritos de Portugal : relação com adesão à dieta mediterrânica e qualidade de vidaPublication . Conceição, Mariana Oliveira da; Correia, Maria Marta de Ascensão Teixeira; Gomes, Ana Maria PereiraIntrodução: Entre 2000 e 2019, a esperança de vida global aumentou, mas o índice de qualidade de vida saudável não demonstrou uma melhoria proporcional, contribuindo para a elevada prevalência da Síndrome de fragilidade nos idosos. Esta síndrome, avaliada através de ferramentas como o "Fenótipo de Fried," está associada a consequências de saúde adversas e pode ser mitigada através da adesão a dietas saudáveis. Objetivos: Analisar a relação entre níveis de fragilidade e características alimentares, antropométricas, clínicas e de qualidade de vida dos participantes, além de investigar se a localização geográfica influencia o estado de fragilidade. Materiais e Métodos: O estudo foi conduzido em dois distritos de Portugal, em população não institucionalizada, com 65 anos ou mais. A avaliação da prevalência da fragilidade deu-se através do Fenótipo de Fried, e a qualidade de vida foi classificada usando o Questionário WHOQOL-Bref. Para avaliar a adesão à DM, foi utilizada a ferramenta MEDAS. Resultados e discussão: O estudo incluiu 26 homens (34,7%) e 49 mulheres (65,3%), com idade média de 77,3 anos (DP = 8,4). A maioria dos participantes (56,0%) residia em áreas rurais e 61,3% apresentava excesso de peso, segundo a classificação de Lipschitz. A prevalência de pré-fragilidade foi de 64,0% e de fragilidade foi de 29,3%, sem diferenças significativas entre zonas urbanas e rurais. O estado de fragilidade correlacionou-se negativamente com a FPM, em ambos os sexos e com o domínio físico do WHOQOL-Bref. A adesão à DM foi considerada “boa” em 35,0% dos participantes, sendo mais evidente na zona urbana. A FPM foi maior em mulheres que consumiam mais oleaginosas e menor em homens que consumiam, preferencialmente, carnes brancas. Conclusões gerais: Este estudo revelou uma elevada prevalência de pré-fragilidade e fragilidade na população idosa, sendo mais evidente no sexo feminino. O WHOQOL-Bref indicou perceções positivas nos domínios de saúde psicológica e relações sociais, mas pontuações baixas na capacidade física, que se correlacionou com estados mais graves de fragilidade. A adesão à DM foi maior na zona urbana, sem correlação significativa com a fragilidade. Limitações incluem o tamanho amostral reduzido e dados auto-reportados. Trabalhos futuros: Embora amplamente estudada, a Síndrome da fragilidade requer mais estudos para identificar fatores que influenciam o seu desenvolvimento e estabelecer "gold standards". Este trabalho destaca a necessidade de investigar a sua interação com fatores diversos e intervenções passiveis de implementar nos cuidados de saúde primários, no sentido de reduzir o seu impacto.
- Avaliação do estado nutricional e da sarcopenia em idosos institucionalizados em contexto de estrutura residencial para pessoas idosasPublication . Almeida, Mariana Costa; Correia, Maria Marta de Ascensão Teixeira; Gomes, Ana Maria Pereira; Brandão, Teresa Maria Ribeiro da SilvaIntrodução: Nos dias de hoje, assistimos a um envelhecimento populacional a uma escala global e a institucionalização assume um papel cada vez mais relevante. O idoso institucionalizado apresenta uma maior vulnerabilidade para a deterioração do seu estado nutricional e funcional. O objetivo deste estudo é avaliar o risco, o estado nutricional e a sarcopenia, numa população idosa institucionalizada. Métodos: Este estudo observacional prospetivo incluiu 82 participantes (>55 anos) admitidos até 31/01/2024 e com consentimento informado e voluntário. Foram excluídos utentes amputados, sob esquema de hemodiálise, com doença psiquiátrica grave e mal controlada, infeções agudas e patologia oncológica ativa. Foi efetuada avaliação e recolha de dados para: a) avaliação de risco nutricional Mini Nutritional Assessment (MNA); b) avaliação do estado nutricional peso corporal e altura, Índice de Massa Corporal (IMC), perímetro da perna (PP), perímetro do braço (PB) e perímetro da cintura (PC); c) avaliação da sarcopenia – aplicação do SARCF, avaliação da força de preensão da mão (FPM), PP e teste de velocidade da marcha (VM); d) avaliação da ingestão alimentar. Resultados: O MNA identificou 45,1% dos participantes em risco de desnutrição e 22,0% desnutridos. 25,6% apresenta baixo peso e a maioria (48,8%) excesso de peso. Apurouse uma prevalência de 14% de sarcopenia e 7% de sarcopenia severa, sendo que 72,3% dos participantes apresentou pontuação no SARCF preditiva de sarcopenia, 78% dos homens e 88% das mulheres apresentaram valores de FPM indicativos de sarcopenia provável e 93% dos participantes obtiveram VM≤0,8 m/s. Verificaramse correlações significativas da idade com o IMC (0,389), PB (0,319), PP (0,217), número de antecedentes (0,232) e FPM (0,333). A dependência nas atividades de vida diárias (AVD) está significativamente associada com o MNA (0,694), IMC (0,263), PB (0,325), PP (0,354), FPM (0,442) e SARCF (0,519). O MNA está significativamente associado com o SARCF (0,541), FPM (0,510), PP (0,610) e VM (0,536). Foram avaliadas 329 refeições, verificandose que a ingestão de energia, HC, lípidos, ácido linoleico, vitamina D, alfatocoferol, riboflavina, B12, folatos, potássio, cálcio, magnésio, ferro, zinco, colesterol e água, é inferior ao recomendado. A ingestão de proteína, fibra e gordura saturada apurada neste trabalho parece ser semelhante ao recomendado e a ingestão das vitaminas A, C, tiamina e niacina, dos minerais sódio e fósforo, e de açúcar e sal está acima das recomendações de consumo. Conclusão: A elevada prevalência de excesso de peso é concomitante com a elevada prevalência de desnutrição e sarcopenia, assim como com a desadequação da ingestão alimentar, nesta população.
- Development of a postbiotic-based orodispersible film to prevent dysbiosis in the oral cavityPublication . Rebelo, Mariana Barbosa; Tavaria, Freni KekhasharúOral diseases affect over three billion people, being one of the most common infections worldwide. Recent studies show that to reduce the risk of caries, controlling the ecology of the oralome instead of the complete removal of both harmful and beneficial microorganisms, is more effective. This is based on the knowledge that oral diseases are not caused by a single pathogen but rather by a shift in homeostasis, called dysbiosis. Implementing strategies to prevent and control oral dysbiosis to avoid complications is of utmost importance. Conventional treatments include the use of antibiotics, which disrupt the equilibrium of the oral microbiota even further, together with the mechanical removal of the decayed area of the cavity once it is formed. Therefore, it is imperative to implement alternative strategies to overcome the disadvantages of the current conventional therapies, namely the use of broad-spectrum antibiotics. In this sense, probiotics and postbiotics have received particular attention since they can modulate the oral microbiota and decrease the dysbiotic rate in the oral cavity. However, their mechanisms of action need to be addressed to clarify and drive their possible applications as preventive strategies. In this work, Lactiplantibacillus plantarum and Lacticaseibacillus paracasei were grown in MRS broth, centrifuged, and filtered after 48h. The postbiotics were diluted to different concentrations and co-incubated with Streptococcus mutans. The antimicrobial activity was assessed. Additionally, the minimal inhibitory volume and the time needed for S. mutans inhibition were evaluated. Antibiofilm capacity was determined by the crystal violet method. Finally, an orodispersible film based on polymers and plasticizers was developed as an administration vehicle. Postbiotics demonstrated antimicrobial and antibiofilm activity against S. mutans after 24h in co-incubation. The formulation of a postbiotic-based orodispersible film based on polymers was optimized. This study offered an overview of the potential of postbiotics to prevent oral dysbiosis, focusing on their antimicrobial and anti-biofilm activity. Given the obtained results, orodispersible films impregnated with postbiotics should be considered a potential alternative to target oral dysbiosis.