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Starting with the idea of embedded cognition, which stresses the interdependence of a mental phenomenon with its environment, this research aimed to assess how emotions fit into this process. How can one’s emotional response to the environment affect cognition and behaviour? What factors are related to it? Age, frequency of use, perceptions, literacy, or surrounding objects? According to our hypothesis, emotional reactions to digital environments (e.g., mental fatigue) would impact executive and attentional functioning, resulting in different levels of cognitive efficiency (e.g., the accuracy of task results). Additionally, based on the existing evidence, we anticipated that participants’ prior perceptions and literacy levels regarding the digital environment would influence their emotional responses to the environment and, consequently, their cognitive performance in goal-oriented tasks developed online. Therefore, we conducted a survey (n=300) on students’ perceptions, literacy, and use of digital tools. And one experiment (n=16) at the Institute of Biophysics and Biomedical Engineering (IBEB) of the Faculty of Sciences of the University of Lisbon. After taking a digital or traditional in-person class, participants underwent neuropsychological testing through the Stroop test, the Maslach Burnout Inventory Student Survey (MBI-SS), and the Profile of Mood States (POMS). Simultaneously, they wore a headband with a photoplethysmography (PPG) sensor that captured their heart rates. Though exploratory in nature, results showed that the emotionally embedded hypothesis holds in the context of our experiment. Results further allowed us to understand environment engagement through emotional and cognition interaction, in the context of digital classes, by showing that perceptions and literacy were associated with each other; the realisation/achievement factor of the MBI-SS scale was associated with students’ perceptions of digital technologies; environmental engagement predicted the Stroop effect (interference) to decrease and heart rate variability during the Stroop task to increase. Regarding moods, melancholy predicted the Stroop effect to decrease, and confusion predicted the participant’s heart rate to increase.

Os cristais líquidos (CL para abreviar) são materiais que exibem fluidez e estrutura ordenada, com correlação orientacional a grandes distâncias, da ordem dos µm. A fase nemática caracterizada pela ausência de ordem posicional, e é na qual trabalhamos nesta tese. O CL é descrito por um parâmetro de ordem tensorial, o segundo momento da distribuição de probabilidade das orientações moleculares. Cristais líquidos feitos de moléculas quirais podem exibir um tipo de ordem chamada colestérica nemática. Nesta, o diretor gira em torno de um eixo perpendicular a si mesmo, formando uma estrutura helicoidal. Quando submetidas a campos elétricos, as moléculas são polarizadas, sendo a relação entre o momento dipolar elétrico e o diretor descrita em termos da anisotropia dielétrica. As interações do CL com o substrato são essenciais para a compreensão do sistema, uma vez que alguns substratos promovem o alinhamento do das moléculas ao longo de uma determinada direção, o fenómeno chamado ancoramento. Os cristais líquidos nemáticos colestéricos (CLNC) têm propriedades óticas que podem ser controladas com campos elétricos fracos, tornando-os úteis para diversas aplicações tecnológicas, incluindo liquid crytsal displays, LCDs. Os skyrmions são estruturas topologicamente protegidas e podem ser encontrados em diferentes áreas da física, como física nuclear e a física do estado sólido. Uma versão 2d do skyrmion original (3d), apelidada de “baby skyrmions”, é encontrada em materiais magnéticos quirais e cristais líquidos colestéricos. Estes são deformações localizadas de um campo vetorial, como a magnetização ou a orientação molecular, onde todas as orientações (3d) estão presentes numa região limitada do espaço (2d). Estas orientações formam um esfera no espaço do parâmetro de ordem. Uma vez que a cobertura de uma esfera não pode ser deformada num ponto sem a rasgar, os skyrmions são meta-estáveis em várias circunstâncias. A frustração entre a tendência colestérica e o ancoramento uniforme pode ser aliviada localmente pelo skyrmion, cuja torção natural é da ordem do período (espacial) colestérico. Foi demonstrado em [1] que skyrmions em CLNC, confinados entre substratos com ancoramento perpendicular, são capazes de se mover, dirigidos por um campo elétrico oscilante. O sentido em que os skyrmions se movem pode ser invertido alterando a frequência do campo elétrico. Em [16] foi proposto um método coarse-grained para estudar o movimento dos skyrmions, onde apenas é calculado o movimento de um análogo uni-dimensional do skyrmion. Com base nesse método, conseguimos nesta tese, derivar um sistema de equações diferenciais ordinárias que determina a evolução da posição e orientação do skyrmion (2d) e da espessura da região distorcida (designada “parede”) . Na literatura é frequentemente utilizada a relaxação local do funcional de energia livre para simular os skyrmions. Devido ao elevado custo computacional dessa aproximação, optámos por fazer várias simplificações e aproximações à estrutura do skyrmion. A primeira simplificação é a passagem de ’baby skyrmions’ empilhados em 3 dimensões para um “baby skyrmion” em duas dimensões. Como apenas trabalhamos com o “baby skyrmion” chamamos-lhe apenas skyrmion no resto da tese. Esta estrutura incluí uma região central uniforme, o núcleo, e uma “parede” distorcida que separa o núcleo do exterior ou “background”. Fez-se também uma aproximação relativamente à distorção do skyrmion sob um campo elétrico paralelo aos substratos. A distorção equivale à rotação uniforme do diretor global, a rotação leva a direção vertical até à orientação do diretor longe do skyrmion (”background”), onde o efeito do campo elétrico é conhecido. A energia livre elástica de Frank-Oseen é usada para descrever as distorções no cristal líquido. A energia livre completa inclui um termo elétrico que alinha os momentos dipolares com o campo. Neste trabalho consideramos a anisotropia dielétrica positiva, logo, o diretor estás alinhado com os momentos dipolares. Como o sistema tem apenas duas dimensões espaciais, o ancoramento é simulado através de um campo elétrico vertical. Verificamos que a velocidade do skyrmion é perpendicular ao alinhamento do diretor no “background”, e a sua rapidez é proporcional à velocidade angular do “background” e à espessura da “parede”. O campo elétrico é utilizado para controlar o skyrmion. Neste modelo o “background” depende apenas do campo elétrico. A espessura da “parede” do skyrmion depende do campo elétrico e da orientação do “background”. A posição não depende diretamente do campo elétrico, apenas varia se o “background” variar. É feita uma análise da estabilidade linear do sistema, para campos elétricos constantes. O “background” apenas é estável alinhado com o campo elétrico. A espessura estável da “parede” decresce com a magnitude do campo elétrico e com o afastamento do “background” da orientação vertical. A energia elétrica favorece a espessura de parede pequena, enquanto a energia livre “splay-bend-twist” favorece a espessura de parede grande, e entre os limites existe apenas um equilíbrio. O sistema de equações é integrado numericamente. Verifica-se que o skyrmion move-se mais no período transitório após as mudanças de campo. Quando o campo elétrico é ligado e desligado repetidamente, após um transiente, a trajétória do sistema corresponde a um ciclo fechado no espaço de fases. Ao deslocamento médio do skyrmion durante períodos maiores do que o período do campo elétrico chamamos de cinemática, pois a natureza cíclica da dinâmica resulta em velocidades constantes. O espaço de fases é composto pelas coordenadas: ângulo polar do “background”, espessura da “parede”, e as suas respetivas velocidades. O deslocamento do skyrmion, bem como a sua velocidade média, são proporcionais à área (2D) do ciclo no espaço de configurações. Quanto maior a diferença entre a espessura da parede quando o campo está ligado de quando está desligado, maior a área interior à trajetória percorrida durante o ciclo. A velocidade média do skyrmion pode ser controlada por meio da frequência e do duty do campo elétrico, bem como a magnitude do campo e a sua relação com o ancoramento. A rapidez computacional das simulações coarse-grained permite uma amostragem eficiente do espaço de parâmetros com 4 dimensões. Utilizamos dois protocolos para dirigir o skyrmion, no primeiro, o campo elétrico é ligado e desligado e tem apenas está contido num plano paralelo aos substratos. No segundo protocolo, existe também uma componente do campo elétrico perpendicular aos substratos, esta componente apenas está presente quando o campo elétrico no plano é desligado. A magnitude da componente vertical do campo é escolhida tal que a magnitude da soma do ancoramento com o campo elétrico é a mesma, quer a componente no plano esteja ligada ou desligada. A análise da cinemática é enquadrada em termos de maximização da rapidez, quer no sentido em que o skyrmion se move quando o campo é ligado (frente), quer no sentido em que ele se move quando o campo está desligado (trás). Fazemos isto porque parar o skyrmion é trivial, e saber como atingir os extremos é suficiente para navegar entre todas as velocidades possíveis. No primeiro protocolo, sem campo elétrico vertical, o skyrmion apenas se consegue mover para a frente. A relação entre a frequência, o duty e a magnitude do campo efetivo (ancoramento mais campo elétrico) é dada por um valor único que maximiza a velocidade. Desviando os parâmetros deste valor, existem duas formas fundamentais de reduzir a velocidade média. A primeira consiste no skyrmion ficar parado e em equilíbrio durante o ciclo, e aumentar a frequência quando isto acontece reduz a velocidade pois o mesmo deslocamento vai ser percorrido em mais tempo. Duties altos têm o mesmo efeito no ponto de equilíbrio do campo ligado, e duties baixos têm o mesmo efeito no ponto de equilíbrio do campo desligado. A segunda razão para o decréscimo velocidade, é a redução na assimetria, entre os estados ligado e desligado, da espessura da parede. Se existir simetria o skyrmion anda tanto para trás como para a frente durante um ciclo, logo a velocidade média é 0. Imedeatamente após o campo ser ligado ou desligado, a espessura da parede evolui mais devagar que o “background”. Isto implica que um aumento na frequência de oscilação não permite à espessura atingir os seus valores estáveis, logo há uma redução na assimetria. Um duty quer muito baixo ou muito alto tem o mesmo efeito, bem como um campo efetivo fraco. Um campo efetivo forte, permite à espessura chegar a ambos os valores estáveis, mas reduz a assimetria pois os valores estáveis passam a estar mais próximos um do outro. Os valores ótimos para os parâmetros dependem uns nos outros, por exemplo, o valor de frequência depende da magnitude do campo efetivo. No segundo protocolo já é possível reverter o sentido do movimento. Para isso é necessário restringir o varrimento angular do “background” a uma região junto à orientação vertical. Pode ser feito com um duty baixo, e ou uma frequência alta ou campo efetivo fraco. A cinemática obtida com este protocolo concorda quer qualitativamente quer em ordem de grandeza com os resultados experimentais de [1]. De futuro seria relevante aplicar o modelo a um CL com anisotropia dielétrica negativa. Outra extensão seria adicionar o tamanho do núcleo do skyrmion ao conjunto de variáveis dinâmicas. Apesar de ser mais difícil tecnicamente, deve ser mais preciso que o modelo atual, pois sabemos que o tamanho do núcleo varia no tempo.

Esta tese é o produto de uma investigação naturalista realizada em três salas de educação pré-escolar, nos anos escolares de 2007 e 2008, cujo objetivo foi o estudo das práticas de avaliação na educação pré-escolar. O enquadramento teórico inclui uma revisão de literatura cujo conteúdo versa, sobre o “estado da arte” da avaliação em educação no cruzamento com a pedagogia da infância, depois de revisitados os autores que se têm debruçado sobre esta temática, bem como o corpus de conhecimento produzido até ao momento atual. A metodologia assentou num modelo global de pesquisa que visou captar, identificar, compreender, analisar e interpretar o processo que os atores organizam, vivenciam e operacionalizam nas práticas de avaliação nas salas de atividade da educação pré-escolar. A natureza qualitativa e a feição etnográfica foram vincadas pela posição analítica e interpretativa de pôr em diálogo, através de entrevistas, as palavras dos atores e da investigadora, bem como a realização de observação participante. Os resultados mostram práticas de avaliação convergentes e divergentes que configuram diferentes possibilidades, face às diferentes opções curriculares para a educação infância em presença. Verificou-se uma interdependência entre avaliação e a regulação do processo educativo construído. Os resultados não apontam para qualquer tese geral e generalizável, sustentam, apenas lições e reflexões de conhecimento sobre modos e estratégias de operacionalizar práticas de avaliação na educação pré-escolar, emergindo num quadro global de exterioridade, entre o referencial normativo e o referencial teórico e ético da educação de infância. Em suma, a investigação mostra possibilidades de avaliação na educação pré-escolar, através da leitura e do cruzamento dos modos e estratégias de avaliação em presença nos três contextos educativos investigados. Os resultados encaminham-nos no sentido de um paradigma renovado e congruente com os desafios que se colocam à educação de infância num contexto cada vez mais globalizado e caracterizado pelo destaque crescente das orientações prescritivas e normativas na educação.

Palatability and swallowability in the pediatric population are perceived as true challenges in the oral administration of medication. Pediatric patients have high sensitivity to taste and reduced ability to take solid dosage forms, which can often lead to a poor therapeutic compliance. It is crucial to find new strategies to simplify the oral administration of drugs to children. The present paper reports the development of a new hydrogel vehicle adapted to the pediatric population. Several polymers with similar properties were selected and adjustments were made to obtain the desired characteristics of the final product. The developed formulations were studied for organoleptic properties, rheology, mucoadhesion properties, preservative efficacy, and stability. Physical and chemical compatibilities between the vehicle and several drugs/medicines, at the time of administration, were also studied. Six final formulations with different polymers, odor, and color were chosen, and no known interactions with medications were observed. The proposed new oral vehicles are the first sugar-free vehicle hydrogels designed to make the intake of oral solid forms a more pleasant and safer experience for pediatric patients.

Concepções de poder em teóricos europeus e práticas políticas transmigram-se naturalmente para o Novo mundo com a Expansão europeia. Experiências e vicissitudes no terreno, contudo, conduzem à redefinição de normas e influenciam controvérsias e reformulações sobre o estatuto jurídico de indivíduos e comunidades. Programas de acção em solo ultramarino, nomeadamente em missões americanas, não sem confrontos e debates, ocasionam toda uma informação actualizada que origina por vezes alterações em documentação legislativa e actua em reflexões doutrinárias. Da teologia ao direito, da ética à política, tudo parece conectar-se na procura de soluções para uma paz social em comunidades sob a lei portuguesa marcadas pelo multiculturalismo.

O clima da Terra é dinâmico, e muitas das mudanças passadas são atribuídas a causas naturais, mas as mudanças climáticas mais recentes estão associadas ao aumento das atividades antropogénicas. Estima se até 2100 se agravem os fenómenos de aquecimento (Aq) e acidificação (A) no oceano global, assim como processos de desoxigenação que levem à expansão de zonas hipóxicas (H). No oceano global, as comunidades zooplanctónicas são fundamentais em todas as teias tróficas marinhas. Sendo o zooplâncton sensível a alterações ambientais de curto-prazo, constituí um bom indicador da saúde dos ecossistemas, especialmente no contexto de alterações climáticas. O objetivo da presente dissertação foi realizar uma metanálise sequencial hierárquica de modelos mistos, para compreender como o zooplâncton marinho é afetado pelas alterações climáticas. Na metanálise foram incluídos trabalhos que cumprissem os seguintes critérios para os stressors selecionados: (A) - Δ de pH ≤ -0,41; (Aq) - Δ de 4°C; (H) - 0,5 e 4,5 O2 mg/l. No final do processo de seleção, foram incluídos 192 artigos científicos dos quais fizeram parte 1175 experiências. De forma geral, os stressors A+H (p = 0,426) e H (p = 0,918) não revelaram diferenças significativas, ao contrário dos stressors Aq+A (p = 0,036), A (p < 0,001) e Aq (p < 0,001), tendo o último stressor obtido a maior magnitude de efeito na amostra. O zooplâncton foi afetado negativamente pelo Aq e A e Aq+A. Os filos mais afetados foram o Chordata e Mollusca, especialmente nas fases inicial (ovos) e final (adultos) da ontogenia das espécies. Relativamente às respostas biológicas analisadas, a sobrevivência, o crescimento e desenvolvimento foram as mais afetadas pelos stressors analisados. Sendo estes organismos elos vitais em teias tróficas e serviços marinhos, é essencial a expandir o conhecimento sobre os efeitos das alterações climáticas, para melhor mitigar os seus efeitos.

Integrase inhibitors (INIs) are an important class of drugs for treating HIV-2 infection, given the limited number of drugs active against this virus. While the clinical efficacy of raltegravir and dolutegravir is well established, the clinical efficacy of bictegravir for treating HIV-2 infected patients has not been determined. Little information is available regarding the activity of bictegravir against HIV-2 isolates from patients failing raltegravir-based therapy. In this study, we examined the phenotypic and matched genotypic susceptibility of HIV-2 primary isolates from raltegravir-naïve and raltegravir-failing patients to raltegravir, dolutegravir, and bictegravir, and to the new spiro-β-lactam BSS-730A. The instantaneous inhibitory potential (IIP) was calculated to help predict the clinical activity of bictegravir and BSS-730A. Isolates from raltegravir-naïve patients were highly sensitive to all INIs and BSS-730A. Combined integrase mutations E92A and Q148K conferred high-level resistance to raltegravir, and E92Q and T97A conferred resistance to raltegravir and dolutegravir. The antiviral activity of bictegravir and BSS-730A was not affected by these mutations. BSS-730A displayed strong antiviral synergism with raltegravir. Mean IIP values at Cmax were similar for all INIs and were not significantly affected by resistance mutations. IIP values were significantly higher for BSS-730A than for INIs. The high IIP values of bictegravir and BSS-730A for raltegravir-naïve and raltegravir-resistant HIV-2 isolates highlight their potential value for treating HIV-2 infection. Overall, the results are consistent with the high clinical efficacy of raltegravir and dolutegravir for HIV-2 infection and suggest a promising clinical profile for bictegravir and BSS-730A.

O envelhecimento ativo e a qualidade de vida são assuntos prementes, em escala global, decorrentes do aumento da longevidade. A preocupação com os idosos tende a ser um tema recorrente nos próximos anos onde deve-se objetivar uma vida com satisfação pessoal e felicidade. Este trabalho visa aprofundar conhecimentos relativos aos contributos de um centro de dia para a qualidade de vida dos idosos. Inicialmente serão abordados alguns conceitos de envelhecimento, envelhecimento ativo, qualidade de vida, serviços de apoio às pessoas idosas, dando ênfase ao centro de dia. A opção metodológica desta investigação está alicerçada numa abordagem qualitativa de estudo de caso. Os participantes são idosos de ambos os sexos, familiares e funcionários num total de oito sujeitos, sendo três idosos, três familiares e duas funcionárias da instituição. Os dados foram recolhidos a partir de observações e entrevistas semiestruturadas presenciais. Os principais resultados mostram que o centro de dia tem fundamental relevância na contribuição para a qualidade de vida dos idosos através dos serviços prestados proporcionando autonomia, independência e relações interpessoais, dentre outros, corroborando a literatura revista.

The molecular architecture of spirocyclic compounds has been widely explored within the medicinal chemistry field to obtain new compounds with singular three-dimensional pharmacophoric features and improved bioactivity. Herein, the synthesis of 68 new spirocyclopentene-β-lactams is described, resulting from a rational drug design and structural modulation of a highly promising lead compound BSS-730A, previously identified as having dual antimicrobial activity associated with a novel mechanism of action. Among this diverse library of new compounds, 22 were identified as active against HIV-1, with eight displaying an IC50 lower than 50 nM. These eight compounds also showed nanomolar activity against HIV-2, and six of them displayed micromolar antiplasmodial activity against both the hepatic and the blood stages of infection by malaria parasites, in agreement with the lead molecule’s bioactivity profile. The spirocyclopentene-β-lactams screened also showed low cytotoxicity against TZM-bl and Huh7 human cell lines. Overall, a family of new spirocyclopentene penicillanates with potent activity against HIV and/or Plasmodium was identified. The present structure–activity relationship open avenues for further development of spirocyclopentene-β-lactams as multivalent, highly active broad spectrum antimicrobial agents.

As Coleções de História Natural e Herbários são alvo de interesse renovado depois de décadas de relativo esquecimento por parte da comunidade científica. Continuam a ser a principal fonte de descoberta e subsequente descrição formal de novas espécies para a ciência. As Coleções Ficológicas têm mais de um milhão e 700 mil espécimes preservados em Herbários europeus, número significativamente mais baixo comparativamente ao das plantas vasculares, devido a fatores como a maior dificuldade de amostragem e menor número de especialistas. Estudos reportam que os sistemas costeiros têm sofrido alterações ecológicas dramáticas nos últimos 150 anos, consequência dos impactos antropogénicos e alterações climáticas, sendo as macroalgas um grupo particularmente afetado. Os herbários de macroalgas são fontes essenciais de estudo e conservação da biodiversidade, bem como um pilar que responde a diversas questões ecológicas. Apesar da grande extensão costeira de Portugal, as Coleções Ficológicas do país são escassas, pouco desenvolvidas e praticamente inacessíveis digitalmente. O conjunto de exemplares ficológicos existentes em LISI foram alvo de projeto exploratório em 2021/2022. O seu objetivo era catalogar e rever taxonomicamente os exemplares colocando-os ao serviço da comunidade científica através da constituição de coleções e incorporação dos vouchers digitalizados em bases de dados online. Foram constituídas 3 subcolecções sendo a mais significativa a Coleção de Macroalgas da Costa Continental Portuguesa. As subcoleções estudadas contabilizaram um total de 852 vouchers e mais de 1800 espécimes preparados, o dataset encontra-se disponível na plataforma GBIF. A utilização de DNA barcode em espécimes de macroalgas da coleção resultou na produção de sequências barcode de 10 espécimes para duas regiões genómicas, rbcL e UPA que permitiram a confirmação da sua identificação e foram publicadas no repositório BOLD. Este projeto fornecerá uma oportunidade de outras instituições de ensino abraçarem também as suas coleções há muito negligenciadas.

The biological properties of sixteen structurally related monoanionic gold (III) bis(dithiolene/diselenolene) complexes were evaluated. The complexes differ in the nature of the heteroatom connected to the gold atom (AuS for dithiolene, AuSe for diselenolene), the substituent on the nitrogen atom of the thiazoline ring (Me, Et, Pr, iPr and Bu), the nature of the exocyclic atom or group of atoms (O, S, Se, C(CN)2) and the counter-ion (Ph4P+ or Et4N+). The anticancer and antimicrobial activities of all the complexes were investigated, while the anti-HIV activity was evaluated only for selected complexes. Most complexes showed relevant anticancer activities against Cisplatin-sensitive and Cisplatin-resistant ovarian cancer cells A2780 and OVCAR8, respectively. After 48 h of incubation, the IC50 values ranged from 0.1–8 µM (A2780) and 0.8–29 µM (OVCAR8). The complexes with the Ph4P+ ([P]) counter-ion are in general more active than their Et4N+ ([N]) analogues, presenting IC50 values in the same order of magnitude or even lower than Auranofin. Studies in the zebrafish embryo model further showed that, despite their marked anticancer effect, the complexes with [P] counter-ion exhibited low in vivo toxicity. In general, the exocyclic exchange of sulfur by oxygen or ylidenemalononitrile (C(CN)2) enhanced the compounds toxicity. Most complexes containing the [P] counter ion exhibited exceptional antiplasmodial activity against the Plasmodium berghei parasite liver stages, with submicromolar IC50 values ranging from 400–700 nM. In contrast, antibacterial/fungi activities were highest for most complexes with the [N] counter-ion. Auranofin and two selected complexes [P][AuSBu(=S)] and [P][AuSEt(=S)] did not present anti-HIV activity in TZM-bl cells. Mechanistic studies for selected complexes support the idea that thioredoxin reductase, but not DNA, is a possible target for some of these complexes. The complexes [P] [AuSBu(=S)], [P] [AuSEt(=S)], [P] [AuSEt(=Se)] and [P] [AuSeiPr(=S)] displayed a strong quenching of the fluorescence intensity of human serum albumin (HSA), which indicates a strong interaction with this protein. Overall, the results highlight the promising biological activities of these complexes, warranting their further evaluation as future drug candidates with clinical applicability.

The high burden of malaria and HIV/AIDS prevents economic and social progress in developing countries. A continuing need exists for development of novel drugs and treatment regimens for both diseases in order to address the tolerability and long-term safety concerns associated with current treatment options and the emergence of drug resistance. We describe new spiro-β-lactam derivatives with potent (nM) activity against HIV and Plasmodium and no activity against bacteria and yeast. The best performing molecule of the series, BSS-730A, inhibited both HIV-1 and HIV-2 replication with an IC50 of 13 ± 9.59 nM and P. berghei hepatic infection with an IC50 of 0.55 ± 0.14 μM with a clear impact on parasite development. BSS-730A was also active against the erythrocytic stages of P. falciparum, with an estimated IC50 of 0.43 ± 0.04 μM. Time-of-addition studies showed that BSS-730A potentially affects all stages of the HIV replicative cycle, suggesting a complex mechanism of action. BSS-730A was active against multidrug-resistant HIV isolates, with a median 2.4-fold higher IC50 relative to control isolates. BSS-730A was equally active against R5 and X4 HIV isolates and displayed strong synergism with the entry inhibitor AMD3100. BSS-730A is a promising candidate for development as a potential therapeutic and/or prophylactic agent against HIV and Plasmodium.

The synthesis and antimicrobial activity of new spiro-β-lactams is reported. The design of the new molecules was based on the structural modulation of two previously identified lead spiro-penicillanates with dual activity against HIV and Plasmodium. The spiro-β-lactams synthesized were assayed for their in vitro activity against HIV-1, providing relevant structure-activity relationship information. Among the tested compounds, two spirocyclopentenyl-β-lactams were identified as having remarkable nanomolar activity against HIV-1. Additionally, the same molecules showed promising antiplasmodial activity, inhibiting both the hepatic and blood stages of Plasmodium infection.

A poluição ambiental induzida por substâncias químicas é considerada um grave problema a nível mundial e o uso generalizado de pesticidas é, talvez, o tipo de poluição química mais preocupante da actualidade, afectando todo o planeta, incluindo a saúde humana. A agricultura é uma importante actividade na economia de muitos países, mas é, ao mesmo tempo, a grande responsável pelo aumento do consumo de pesticidas a que temos vindo a assistir, ao longo dos tempos. Em Portugal, de acordo com o Eurostat, aproximadamente 17000 toneladas de pesticidas foram vendidos em 2008, contrastando com menos de 13000 toneladas vendidas em 1997. Pode considerar-se que os pesticidas são uma ferramenta económica, eficiente e racional no controlo de pragas pois, teoricamente, são desenvolvidos através de processos de regulamentação muito rígidos para que funcionem com segurança e mínimo impacto na saúde humana e no ambiente. No entanto, a maioria das vezes, os estudos publicados não estão em concordância com este facto e surgem, cada vez mais, preocupações relativamente aos riscos para saúde, decorrentes não só da exposição ocupacional aos pesticidas, mas também da exposição a resíduos destes químicos, presentes nos alimentos, que vão atingir toda a população. Consequentemente, nos últimos anos, procuram-se alternativas viáveis ao uso de pesticidas e a agricultura biológica pode ser uma opção a considerar. De facto, este tipo de agricultura não usa qualquer tipo de produto químico, sendo baseada na utilização de inimigos naturais para o combate de pragas. Todavia, esta prática é muito controversa, pois parece não ter ainda o potencial para responder a uma produção em massa, necessária para alimentar toda a humanidade. Assim, é essencial que se faça mais investigação nesta área de forma a entender as verdadeiras potencialidades, constrangimentos e limitações desta prática, que pode ser a chave para a resolução do grande problema do uso de pesticidas. O Mancozeb é um dos fungicidas mais usados a nível mundial, principalmente devido à sua baixa toxicidade aguda para os mamíferos e escassa permanência no meio ambiente. Apesar disto, o Mancozeb, principalmente através de um dos seus produtos de degradação, a etilenotiureia (ETU), tem efeitos toxicológicos ao nível da tiróide, sistema imunitário, reprodutivo e nervoso. Para além disto, o Mancozeb parece ter actividade mutagénica, teratogénica e ainda carcinogénica, tendo-se verificado que induz uma variedade de tumores de diferentes origens em ratos, após uma exposição crónica. Há ainda a referir que o manganês (Mn), constituinte deste pesticida, também é um agente mutagénico comprovado, causando danos no material genético. Apesar de tudo isto, o Mancozeb está incluído na lista (Anexo I da directiva 91/414/EEC, 1991) de substâncias activas consideradas aceitáveis, tendo em conta o seu impacto no ambiente, saúde animal e humana, sendo o seu uso legalmente autorizado na formulação de pesticidas dentro da Comunidade Europeia. A avaliação ambiental da toxicidade dos pesticidas pode ser feita através da utilização de pequenos mamíferos roedores, que vivem nos campos, uma vez que estes são bons bioindicadores, acumulando um vasto espectro de poluentes presentes nos ecossistemas. Particularmente em relação aos pesticidas, existem já algumas correlações significativas entre exposição e a ocorrência de danos genéticos nestes animais. Por outro lado, estes animais têm a vantagem de ter grandes semelhanças genéticas e fisiológicas com os humanos, permitindo a extrapolação dos efeitos dos pesticidas. Assim, o principal objectivo deste trabalho foi avaliar a toxicidade dos pesticidas, in situ, comparando o estado de saúde de duas espécies de roedores (Mus spretus e Apodemus sylvaticus), provenientes de uma zona de agricultura convencional em contraste com os de uma zona de agricultura biológica. Para isto, foi necessária a colaboração dos agricultores em causa, que se mostraram sempre disponíveis, e forneceram toda a informação necessária. Assim, o agricultor responsável pelo campo de agricultura biológica garantiu que não eram usados quaisquer tipos de substâncias químicas, tratando-se de uma zona que sofreu conversão há cerca de 5 anos. Da agricultura convencional foi fornecida uma lista de pesticidas usados, onde os insecticidas organofosforados, carbamatos, juntamente com alguns EDBCs eram os principais grupos químicos de pesticidas usados. Para além disto, o agricultor da zona convencional informou que mais de 50% das aplicações eram baseadas num fungicida EDBC, o Mancozeb, sendo então este o pesticida maioritariamente aplicado. Depois de capturados e sacrificados, os animais foram avaliados do ponto de vista morfofisiológico, através das medidas biométricas, peso relativo dos órgãos internos e parâmetros hematológicos. Foram ainda sujeitos a três testes de forma a avaliar os danos ao nível do material genético: ensaio do cometa nos linfócitos, teste dos micronúcleos na medula óssea e teste das anomalias nos espermatozóides. Para além disto, foi feita a determinação da actividade da acetilcolinesterase no cérebro, que é um biomarcador da exposição a insecticidas organofosforados e carbamatos, e a quantificação do manganês (Mn) no fígado, que pode servir para avaliar a exposição ao Mancozeb, uma vez que este metal entra na sua constituição. Foi, ainda, iniciada uma análise molecular no intuito de determinar polimorfismos do gene CYP1A1, que está envolvido no processo de desintoxicação de agentes xenobióticos, como os pesticidas. Como resultado, o presente estudo demonstrou claramente que a exposição a uma mistura de pesticidas, onde o Mancozeb representa mais de 50% dessa mistura, tem a capacidade de causar danos genéticos em pequenos mamíferos, avaliados pelos ensaios do cometa, micronúcleos e anomalias nos espermatozóides. Para além disto, de forma a provar que, de facto, o Mancozeb era o agente genotóxico em causa, foi feita a quantificação do manganês no fígado dos animais, através da técnica de Espectrofotometria de Absorção Atómica com Câmara de Grafite. Assim, concluiu-se que os animais de ambas as espécies da zona da agricultura convencional, expostos a pesticidas, com maiores níveis de danos genéticos, tinham também maiores níveis de Mn no fígado, comparativamente aos animais da zona de agricultura biológica. Ou seja, o Mancozeb, sendo a fonte destes níveis de Mn mais elevados, será o agente genotóxico em causa. Por outro lado, foi feita a avaliação da actividade do enzima acetilcolinesterase, no cérebro, para despistar possíveis efeitos de insecticidas organofosforados e carbamatos, que também podiam ser a causa das diferenças nos danos genéticos encontrados entre as duas zonas analisadas. No entanto, verificou-se que não havia diferenças significativas nos valores da actividade deste enzima, entre os animais das duas zonas, que pudessem justificar os valores superiores de danos genéticos encontrados na zona de agricultura convencional. Foi ainda feita uma análise morfofisiológica para verificar se os animais expostos aos pesticidas tinham esses parâmetros alterados, mas apenas os baços aumentados foram reveladores da infecção provocada pela exposição aos pesticidas. Por outro lado, foi feita uma análise genética preliminar, no intuito de encontrar polimorfismos no gene CYP1A1, mas não foi possível conclui-la e, futuramente, será necessário continuar esta abordagem molecular do estudo. Tendo em conta as diferentes sensibilidades das duas espécies bioindicadoras analisadas, este estudo mostra como é importante usar pelo menos duas espécies simpátricas para detectar a presença de agentes genotóxicos e utilizar vários testes de avaliação dos danos genéticos, porque a variabilidade em espécies selvagens é bastante mais elevada relativamente a animais de laboratório. Por outro lado, verificou-se que, de facto, a quantificação do Mn, tem potencial para ser um biomarcador da exposição e este tipo de pesticidas, que têm metais na sua constituição. Este estudo fornece ainda valores de referência para os biomarcadores utilizados em estudos futuros e demonstra como M. spretus e Apodemus sylvaticus são duas espécies indicadas para serem usadas como bioindicadores de poluição provocada pelos pesticidas. Concluindo, o presente estudo demonstra que a prática agrícola convencional representa um maior risco genotóxico comparativamente à agricultura biológica e contribuiu para alertar acerca dos efeitos prejudiciais que advêm da exposição aos pesticidas a longo prazo, particularmente, da exposição ao Mancozeb, que é um pesticida de uso legalmente autorizado na Comunidade Europeia. Apesar de vários estudos indicarem uma elevada toxicidade do Mancozeb, este continuará a ser um dos pesticidas mais usados no mundo, devido á sua eficácia, baixo custo e baixa persistência no ambiente relativamente a outros pesticidas. Assim, grande parte da população vai continuar a ser exposta e a problemática dos seus efeitos a longo prazo continuará a existir, enquanto não forem feitos investimentos na descoberta de alternativas ao uso de pesticidas.

A mobilidade suave, caracteriza-se pelo seu baixo impacto ambiental e por ser uma opção viável para o acesso à rede de transportes públicos. Esta dissertação teve como objetivo diagnosticar a utilização de bicicletas e trotinetas, por parte dos membros da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (FCUL). Apresentava como perguntas de investigação, qual a frequência de utilização de bicicletas e trotinetas diariamente na FCUL e que tipo de arquitetura de monitorização utilizar. O método de análise, partiu da identificação da localização das docas de estacionamento de bicicletas e trotinetas no campus da FCUL e na sua proximidade. De seguida, procurou-se selecionar o equipamento de monitorização e definir a localização dos postos de monitorização, para se efetuar as contagens das entradas e saídas das bicicletas e trotinetas. Assumindo que os utilizadores mantêm o comportamento de mobilidade, no período letivo, estimou-se que diariamente entram 161 bicicletas, 11 trotinetas por dia na FCUL e na época de exames, 99 bicicletas, 11 trotinetas. Verificando-se uma preferência pela utilização de bicicletas. Também se verificou um aumento de cerca de 20% da utilização médiade bicicletas GIRA (bicicletas partilhadas da cidade de Lisboa) entre 2020 e 2022. Este aumento expressivo e o facto das bicicletas GIRA representarem mais de 75% dos modos de mobilidade suave contados, sugere que a instalação de duas novas docas de estacionamento GIRA junto ao perímetro da FCUL estimulou a utilização deste meio de transporte entre os membros desta comunidade universitária. Analisando o número de acessos wireless diários, por dispositivos de uso pessoal, à rede Wi-Fi local (eduroam), assumindo que na sua maioria, os frequentadores da FCUL são utilizadores da rede local. Calculou-se que para o período letivo, 8% dos frequentadores optaram por deslocar-se até à FCUL utilizando um mecanismo de mobilidade suave e 9%, durante a época de exames.

Stroke is the leading cause of severe disability in adults, often resulting in mobility, balance, and coordination deficits. For this reason, walking recovery techniques significantly impact stroke patients’ quality of life. To improve rehabilitation, robotic exoskeletons are increasingly used during physiotherapy sessions. Robotic exoskeletons enhance conventional poststroke rehabilitation via intense and task-oriented training. To restore the gait function, it is essential to restore the correct activation timing of the lower limb muscles. Designed by Ekso Bionics, EksoNR is the first exoskeleton device that received Food and Drug Administration (FDA) clearance for rehabilitation use with patients with acquired brain injury, multiple sclerosis, and stroke patients. EksoNR has several settings that can be adapted to provide individualspecific training and the best user experience possible. This study is being proposed to understand better the impact of each setting on stroke recovery and user experience. There are two key outcomes: 1) to decipher the relationship between EksoNR robotic control settings and the biomechanics of walking; and 2) to uncover the psychological experiences during EksoNR use. To achieve these outcomes, the effects of Swing Assist EKSONR settings on gait kinematics, spatiotemporal parameters; muscle activity; and user experience were measured. The study registration is discussed in the first section of this thesis, focusing on the protocol, user experience questionnaire and ethical committee approval. This thesis’s second section consists of a gait analysis pipeline, focusing on muscular activity and spatiotemporal parameters. This pipeline starts by processing and filtering the data for each trial, then analysing the differences between settings for specific parameters and ending with statistical analysis for all the subjects. For pipeline testing and validation, a new protocol was created. Five participants were evaluated to test the pipeline, and a single analysis was done on one subject. The results showed that maximum trajectory control (MTC) was the setting with the lowest amplitude values, and neutral swing assistance (NSA) was the setting with a higher value in most muscles. On the contrary, MTC was also the setting with the highest median frequency value. Regarding spatiotemporal parameters, stance and swing time did not present any significant difference between the settings, and the other parameters presented significant differences between some pairs of settings. Since the results are based on just one participant, data of more participants need to be evaluated to have a global overview and global results. The experiments were conducted at the Brubotics Rehabilitation Research Center at the Vrije Universiteit Brussel (VUB) ’s Brussels health campus, led by Prof. Eva Swinnen and Prof. Nina Lefeber.

Pre-surgical mapping relies on neuroimaging techniques, such as Functional Magnetic Resonance (fMRI). Resting-State Functional Magnetic Resonance Imaging (rs-fMRI) enables the detection of brain spontaneous activity which have formed coherent Resting-State Networks (RSNs). Multiple techniques have been used to map the representation of function using rsfMRI, among these are Deep Learning (DL) methods. Based on current literature, we studied the feasibility of implementing a 3D Convolutional Neural Network for mapping RSNs. To create and evaluate our model, we used the Autism Brain Imaging Data Exchange I (ABIDE-I) dataset. An additional dataset from Hospital da Luz (HL) was used in testing stages. After data and Regions of Interest (ROIs) selection, brain maps of correlation were obtained and assigned to their respective RSNs. Subsequently, the main core architecture of our model was defined. In order to achieve better classification performance results, several trials were required. These varied according to the number of filters or neurons presented in each convolutional and fully connected layers, as well as the set of hyperparameters implemented. After performing model training, it was time to test our model. Together with accuracy results, AUC values and confusion matrices were obtained, allowing a better insight of the predictions for all classes. In addition, several model evaluation measures, such as precision, sensitivity and F1-score were acquired. All the results gathered allowed an overall comparison between the two datasets implemented at this stage. The results of this dissertation revealed that the proposed pipeline was able to classify RSNs. Overall, it demonstrated the feasibility of implementing a 3D CNN to map several RSNs, elucidating the relevance of both rs-fMRI and DL in mapping brain regions.

A Síndrome de Rett (RTT) é uma perturbação rara do neurodesenvolvimento causada maioritariamente por mutações no gene que codifica a proteína MeCP2, localizado no cromossoma X. Embora seja uma doença genética, as mutações que causam a RTT são praticamente todas esporádicas, com menos de 1% dos casos sendo hereditários. A incidência da RTT é mais elevada em indivíduos do sexo feminino, aproximadamente 91% dos casos reportados, afetando cerca de 1 em cada 10 000 a 23 000 mulheres mundialmente. Estes doentes podem apresentar uma ampla gama de sintomas, determinados pela localização, tipo e gravidade da mutação, ou, no caso dos indivíduos do sexo feminino, também pela inativação do cromossoma X. A doença progride em quatro fases e resulta principalmente em perturbações graves do desenvolvimento e função cerebrais, mas também numa miríade de problemas não neurológicos, nomeadamente anormalidades cardíacas, respiratórias, gastrointestinais, metabólicas e ósseas. Efetivamente, quase todos os aspetos da vida destes doentes são afetados, desde a sua capacidade de falar, andar, comer e até de respirar normalmente. Dada a gravidade dos sintomas, a expectativa de vida das pessoas com RTT é reduzida, havendo uma maior incidência de morte súbita, cerca de 26% das mortes. Tem-se especulado que o intervalo QT corrigido (QTc) prolongado, um parâmetro que representa um prolongamento da repolarização cardíaca, poderá potenciar estas mortes súbitas verificadas nos doentes RTT. Apesar desta conexão, ainda é desconhecido se um intervalo QTc prolongado nestas pessoas será um efeito direto da doença no coração ou um efeito secundário das manifestações do sistema nervoso. Dada a raridade e a natureza multissistémica da RTT, a modelação com precisão dos fenótipos associados a esta doença, assim como o desenvolvimento de terapias para estes doentes, tem provado ser desafiante. Os modelos animais têm contribuído significativamente para a superação destas limitações. No entanto, a sua relevância clínica é afetada pelas diferenças entre espécies e a diversidade de fenótipos entre doentes dificilmente pode ser modelada usando essas estratégias. Mais recentemente, as características das células estaminais pluripotentes humanas (hPSCs), nomeadamente a sua capacidade de autorrenovação e o seu potencial para se diferenciarem em qualquer tipo de célula do corpo humano, têm despertado um entusiasmo geral para o desenvolvimento de novos modelos de doenças humanas. De facto, com o aumento do conhecimento sobre este tipo de células, as hPSCs têm surgido como uma alternativa promissora para o estudo da RTT, através de modelos alternativos que mimetizam com maior precisão a gravidade e as características da doença. Uma vez que as mutações no MeCP2 afetam especialmente diferentes estágios de desenvolvimento e função cerebrais, independentemente do tipo de modelo utilizado, as anormalidades neurológicas têm sido a componente da doença mais investigada. Por outro lado, muito poucos estudos recapitulam a RTT noutros órgãos afetados, como o coração. Neste contexto, apenas modelos animais, maioritariamente de murganho, têm sido utilizados para o estudo da componente cardíaca da RTT até à data. Desta forma, este projeto teve como objetivo modelar, pela primeira vez, a RTT com modelos cardíacos 3D derivados de células estaminais pluripotentes induzidas (hiPSCs) específicas de doentes, assim como identificar alterações derivadas da doença que pudessem contribuir para fornecer novos alvos para estratégias terapêuticas para a RTT. Para tal, o estudo foi dividido em duas partes principais. A primeira parte teve como objetivo estudar as alterações derivadas da RTT no processo de diferenciação cardíaca, após otimização da diferenciação de hiPSCs em cardiomiócitos (CMs) como agregados 3D, usando tanto linhas celulares mutadas como saudáveis. A segunda parte centrou-se no estudo de alterações morfológicas dos agregados de CMs derivados de hiPSCs RTT, tendo-se explorado as diferenças na arquitetura estrutural e composição celular dos agregados 3D de CMs. Para além destes aspetos de organização macroestrutural, foram também estudadas as alterações microestruturais dos sarcómeros dos CMs. Em primeiro lugar, demonstrou-se ser possível diferenciar com sucesso hiPSCs RTT e saudáveis em CMs como agregados 3D. A otimização do processo de diferenciação cardíaca para cada linha celular foi realizada através da variação de dois parâmetros, nomeadamente do tamanho do agregado no início da diferenciação e da concentração da molécula de baixo peso molecular CHIR99021, modeladora da via de sinalização wingless integrated (Wnt). Os resultados obtidos sugerem que esses parâmetros variam dependentemente da linha celular e não são um parâmetro de distinção entre linhas celulares RTT e saudáveis. No entanto, foi possível observar alterações derivadas da RTT nesses agregados 3D de CMs, incluindo diferenças no tamanho e grau de compactação dos agregados, sendo estes maior e menor, respetivamente, nos agregados RTT. Em segundo lugar, os agregados 3D de CMs derivados de hiPSCs RTT foram estudados face aos agregados derivados de hiPSCs saudáveis, tendo-se avaliado a sua morfologia, bem como a estrutura dos sarcómeros dos CMs. Além de CMs, outros tipos de células cardíacas naturalmente presentes in vivo no coração humano também foram encontrados em minoria nos agregados diferenciados RTT e saudáveis, incluindo células endoteliais e uma subpopulação de células progenitoras cardíacas. Tanto a caracterização das cavidades dos agregados como a dos sarcómeros dos CMs revelou alterações morfológicas dos agregados RTT comparativamente aos saudáveis. Os nossos resultados evidenciaram uma percentagem muito maior da área dos agregados RTT ocupada por cavidades, comparativamente com os controlos, não estando relacionada com o número de cavidades por agregado, parâmetro que foi semelhante entre as condições. Verificou-se ainda uma variação na proporção de cavidades de acordo com o seu tamanho entre agregados RTT e saudáveis, com os agregados RTT a apresentarem uma maior proporção de cavidades de maiores dimensões. Foi possível demonstrar que estas disparidades encontradas entre as cavidades dos agregados RTT e saudáveis não foram causadas por diferenças na proliferação dos CMs. Este trabalho sugeriu ainda a existência de um comprometimento estrutural dos sarcómeros dos CMs RTT, tendo-se verificado uma menor densidade de miofibrilhas, que se encontravam mais pronunciadas perto do núcleo dos CMs, assim como um comprimento menor dos sarcómeros, comparativamente com CMs saudáveis. Futuramente, para além de mais replicados, será também fundamental utilizar linhas celulares adicionais nas experiências, incluindo linhas hiPSCs derivadas de doentes com mutações associadas à RTT diferentes, para a validação dos nossos resultados. Além disso, será necessário continuar a análise das alterações derivadas da RTT nos agregados de CMs, nomeadamente para melhor compreender os mecanismos associados às alterações morfológicas dos agregados, bem como às anomalias estruturais dos CMs RTT. O processo de diferenciação cardíaca a partir de hiPSCs RTT e saudáveis deverá ser caracterizado nomeadamente em termos de níveis de expressão génica dos principais genes envolvidos quer na diferenciação cardíaca a partir de hPSCs, quer na maturação dos CMs. Relativamente à análise morfológica das cavidades dos agregados, será interessante avaliar, entre outros, o nível de expressão de HAND1 em agregados RTT e saudáveis, já que foi sugerido anteriormente a sua necessidade para a auto-organização estrutural. Adicionalmente, para complementar o estudo da formação das cavidades dos agregados, deverá ser realizado um ensaio de imunomarcação para o marcador apoptótico CASPASE, de forma a compreender se a morte celular poderá ser um mecanismo associado à formação das cavidades. Por outro lado, será relevante avaliar as alterações funcionais nos agregados RTT. Através de uma análise do transiente de cálcio intracelular, deverão ser estimados parâmetros como a duração da contração e frequência cardíaca, tanto em condições padrão, como sob exposição a estimulação elétrica e química. No entanto, a cultura de CMs por si só pode não permitir observar as anormalidades funcionais cardíacas já descritas em humanos. Assim sendo, uma vez que os CMs e os neurónios sofrem comaturação durante a inervação do coração na embriogénese, o estudo das interações entre estes tipos celulares é essencial, principalmente na modelação de doenças multissistémicas como esta. Por este motivo, numa outra fase, seria interessante co-cultivar CMs e neurónios do sistema nervoso autónomo, ambos derivados de hiPSCs. Esta abordagem permitiria captar potenciais alterações funcionais dos CMs RTT promovidas pelos neurónios RTT e desvendar informações sobre uma potencial interferência anormal entre essas duas populações celulares que, até à data, permanecem desconhecidas. Adicionalmente, seria também relevante recriar a heterogeneidade de células cardíacas presentes no coração humano, através da geração quer de um microtecido cardíaco, quer de um organoide. Para além de possivelmente possibilitarem o estudo da maturação celular e da função geral dos CMs em comparação com o modelo saudável mais simples, permitiriam compreender se as principais etapas que ocorrem durante o processo de desenvolvimento cardíaco na embriogénese, a forma como as diferentes populações celulares são especificadas e a função dos CMs são ou não afetadas pela RTT. Posteriormente, estes modelos poderiam ser ainda co-cultivados com neurónios, estabelecendo um modelo neuro-cardíaco 3D complexo para o estudo desta doença.

Genomic disorders are pathologies that result from the rearrangement/variations of the human genome, that lead to DNA sequence alteration. These are recurrently manifested as developmental disorders, including developmental delay and intellectual disability. Currently these genetic variations, such like copy number variants (CNVs), are identified via Next Generation Sequencing technologies (NGS), which is a less cumbersome and time-consuming methodology than the previously ones. Nevertheless, NGS data analysis is still prone to errors, which are frequently associated to mapping errors, especially in low complexity regions such as telomeres and centromeres. To identify CNVs through NGS data, the sequenced read-pairs are mapped against the human reference genome. Then, the improper pairs for deletions and duplications (with higher than expected insert size or aligned in an outward facing orientation, respectively) are selected and clustered together, defining the variant regions. Concurrently, CNVs can also be identified by chimeric reads, which overlap the CNV breakpoint, corresponding to a junction fragment, or by differences of sequence coverage along the genome. Nevertheless, as the identification of CNVs depends on the read mapping, genomic characteristics, as low complexity regions, lead to the identification of False positive (FP) CNVs which, without manual verification, are difficult to distinguish from real CNVs (True positives - TP). The manual validation of hundreds of CNVs per study case can be a laborious task, therefore automation is vital. In this study, we proposed the development of an automated validation pipeline, established on Machine Learning Classification Model, able to make predictions based on patterns identified on the input data. Thus, in this project a machine learning model able of distinguish FP and TP CNVs based on the genomic characteristics of the specific mapping regions, such as GC content and distance to telomere and centromere, was developed.

Credit card fraud poses a significant global concern evidenced by Portugal’s expenditure of €1.87B in 2019 alone due to fraudulent transactions. This staggering amount is expected to rise further when considering consequent additional expenses incurred by financial institutions. Existing credit card fraud detection methods still fail to capture numerous occurrences, leading to the continuous pursuit of novel approaches in this domain. Prevailing methods heavily rely on neural networks and supervised/unsupervised learning, where all consider initial independence between the elements in credit card transactions, or require previous knowledge of the correlation degree between the data features. This thesis hypothesis goes against that assumption, proposing a novel fraud detection model that considers an entanglement present in the transaction elements, resulting in their conditional dependence. The model is based on the premise that the data exists within a high-dimensional manifold. The interconnections within the manifold will induce a dimensionality reduction to a Euclidean space, thereby upholding the independence assumption made by the existing models. The reduction is achieved through word2vec, a neural-based word embedding technique, renowned for effectively handling data complexity and capturing its most relevant aspects. Briefly, the method will consist on the junction of a custom data pre-processing, word2vec, and a prediction technique. The transactions classification is made according to its probability of occurrence, which is obtained from the neural network’s output. The system’s behaviour is described with the Ising model, which effectively characterizes real entangled systems. Moreover, the system’s critical point is computed. Derived from the severe data imbalance is established an additional comparison between SMOTE and CT-GAN for the task of synthetic frauds generation. Empirical evaluation of the novel method is conducted on a real-life credit card data set. The overall results show to be comparable to the leading fraud detection methods.