Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2015-04-07T14:04:08Z No. of bitstreams: 1 thesis_RLC.pdf: 14146223 bytes, checksum: 3e764cd68f4c65f0572940fb339e5708 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2015-04-07T14:04:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 thesis_RLC.pdf: 14146223 bytes, checksum: 3e764cd68f4c65f0572940fb339e5708 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-07T14:04:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 thesis_RLC.pdf: 14146223 bytes, checksum: 3e764cd68f4c65f0572940fb339e5708 (MD5) Previous issue date: 2014-10-31 / Recent developments in molecular assays to study the transcriptome associated with statistical, mathematics and computational methods, introduced great advances in the comprehension of biological systems, in understanding the viral infectious process associated with immune response and the choice of targets for the development of vaccines and antiviral therapies. On one hand side, the modelling process involves different stages, including transcriptome acquisition, the integration with information available in biological databases and the visualization and analysis of networks therein obtained. On the other hand side, during the modelling process, many software systems are employed with differences in structure, design assumptions and heterogeneity in input data, making the whole analysis process, besides laborious and fragmented, error-prone. In this context, infrastructure to support e-science such as scientific workflows and databases are used in automating, structuring, execution, organization and management of scientific experiments in silico. In this thesis, we studied gene expression data (DNA microarray) of primates infected with SIV (Simian Virus Imunodeficiency) composing a time-series reflecting the evolution of infection. SIV infects more than 40 species in African continent that are known as natural hosts, as they do not develop the immunodeficiency syndrome (AIDS). However, when SIV strains infect non African primates, known as non-natural hosts, among them Asian rhesus monkey (Macaca mulatta), they develop a syndrome similar to the human immunodeficiency virus HIV. The evolutionary closeness of the virus, SIV and HIV, and between the hosts, human and non-human primates, enables biological studies in non-human models relevant to understanding the biological mechanisms of various innate and adaptive immunity in the host. Thus, we used data corresponding to sampling points in three different stages of SIV infection: before infection, acute and chronic phases of infection. Data process analysis was based on systems biology approaches. These analyzes included steps such as, data normalization, filtering, annotation, clustering, enrichment, interactions biological database and visualizations of the results in gene interaction networks. Among the main biological results, we selected: identification of co-expressed genes; functional characterization profiles from ontologies related to biological processes; interactions between genes host-host and virus-host and differences in the timing of immune responses during acute phase of infection between the different types of hosts. We implemented the analytical process described above in a framework denominated GenNet that consisting of a scientific workflow, GenNet.W, responsible for the automation of scientific experiments in silico and a database, GenNet.DB. The database adopted a graph data model, within a NoSQL based system, to store the inferred gene interaction networks, as well as other information generated by the scientific workflow. The graph data model natively supports the representation of gene interaction networks and enables the comparison between different inferred networks, as much as path explorations such as co??-expression genes in high-level declarative query language. / O recente desenvolvimento de ensaios moleculares para estudo do transcriptoma, associados a métodos estatísticos, matemáticos e computacionais, trouxeram grandes avanços no entendimento de sistemas biológicos, dentre os quais, a compreensão de processos infecciosos virais associados à resposta imune e escolha de alvos para o desenvolvimento de vacinas e terapias antivirais. De um lado, o processo de modelagem envolve diferentes etapas, desde a aquisição dos dados de transcriptoma, integração de informações disponíveis em bancos de dados biológicos até visualizações e análises das redes obtidas. Por outro lado, durante o processo de modelagem, são utilizados diversos sistemas de software com diferentes pressupostos de organização e forma de dados de entrada, fazendo com que todo esse processo seja, além de trabalhoso e fragmentado, passível de erros. Nesse sentido, infraestruturas de apoio a e-science como workflows científicos e banco de dados são utilizados na automação, estruturação, execução, organização e gerenciamento de experimentos científicos in silico. Nessa tese, utilizamos diferentes dados de séries temporais de expressão gênica (microarranjo de DNA) em primatas infectados pelo SIV (do inglês, Simian Imunodeficiency Virus). O SIV infecta várias espécies de primatas africanos, conhecidos como hospedeiros naturais, que não desenvolvem doença. Entretanto, quando linhagens de SIV infectam primatas não africanos, conhecidos como hospedeiros não naturais, dentre os quais o macaco asiático rhesus (Macaca mulatta), esses desenvolvem uma imunodeficiência semelhante a que ocorre em humanos pelo HIV. A proximidade evolutiva entre os vírus, SIV e HIV, e entre os hospedeiros, humanos e primatas não humanos, possibilitam estudos em modelos biológicos não humanos relevantes na compreensão dos diferentes mecanismos da imunidade inata e adaptativa nos hospedeiros. Os dados utilizados corresponderam a pontos amostrais em três diferentes fases da infecção pelo SIV: antes da infecção, fase aguda e fase crônica. O processo de análise desses dados baseou-se em abordagens de biologia de sistemas. Tais análises incluíram etapas de normalização dos dados, filtragem, anotação, agrupamento, enriquecimento, integração com base de dados biológicas e visualização dos resultados em redes de interações gênicas. Dentre os principais resultados biológicos obtidos, selecionamos: a identificação dos genes co-expressos nos perfis de expressão gênica, caracterização funcional a partir das ontologias relacionadas aos processos biológicos, interações entre os genes hopedeiro-hospedeiro e vírus-hospedeiro e diferenças nos tempos das respostas imunes na fase aguda da infecção entre os tipos de hospedeiros. Inserimos o processo analítico descrito acima em uma framework chamada GenNet consistindo de um workflow científico GenNet.W responsável pela automação do experimento científico in silico e um banco de dados GenNet.DB. O banco de dados adotou um modelo de dados em grafos, NoSQL, para armazenar as redes de interações gênicas inferidas, bem como outras informações geradas pelo workflow científico. O modelo de dados em grafo suporta nativamente a representação das redes de interações gênicas e permite a comparação entre diferentes redes inferidas e a exploração de vias de como co-expressão gênica, usando consultas que expressam em alto nível de linguagem que o sistema suporta.

A modelagem farmacocinética permite prever a concentração de medicamentos em diferentes tecidos do organismo humano. O desenvolvimento de modelos matemáticos é importante para verificar a adequação de certos procedimentos realizados na administração de medicamentos. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um modelo farmacocinético capaz de prever a concentração plasmática de drogas no organismo para diversas formas de infusão. Foram utilizados dois tipos de abordagem. Inicialmente, na abordagem monocompartimental, considerou-se que a droga adentra ao organismo diretamente no compartimento sanguíneo, que representa todo o corpo humano. Já na abordagem bicompartimental foram considerados os seguintes compartimentos: um representando o meio pelo qual a droga é infundida no organismo (podendo ser via gastrointestinal, transdermal ou pulmonar) e outro representando o plasma sanguíneo. Em ambos os casos, foi considerada a hipótese de concentração homogênea da droga nos compartimentos em questão. O modelo foi estruturado na forma de diagramas de blocos e a solução foi feita com a utilização da Transformada de Laplace. Foi feita a validação dos modelos e verificou-se que os resultado gerados foram muito próximos dos resultados presentes na literatura. A utilização do modelo monocompartimental permitiu comparar os resultados da administração da mesma quantidade de droga por infusão constante e por infusão periódica. A análise dos resultados gerados pelo modelo mostrou que as concentrações atingidas pelos dois métodos não são as mesmas. O modelo bicompartimental permitiu simular administrações orais e transdermais, e inalação. Foi possível prever a concentração sanguínea após a interrupção da terapia com anti-concepcionais e anti-depressivos e foi verificado o tempo necessário para que esta concentração seja atingida novamente. Foram propostos métodos para que esta concentração fosse atingida em um menor período de tempo. Outra aplicação foi na comparação entre o tratamento com comprimidos inteiros e tomados pela metade em um intervalo menor de tempo. Verificou-se que a concentração atingida é diferente mesmo que a massa ingerida seja a mesma. O modelo também foi utilizado para calcular a concentração de nicotina após o consumo de cigarros e verificou-se que, o indivíduo que fuma a cada três horas não consegue eliminar totalmente a nicotina de seu organismo. Além disso, foi possível simular a sobredosagem de um anti-inflamatório e verificar o tempo em que a concentração fica acima do nível terapêutico. Foi proposto um método para obtenção do parâmetro farmacocinético relacionado à absorção, que pode ser obtido facilmente a partir de dados presentes nas bulas dos medicamentos. Este método é muito mais simples e preciso do que e proposto na literatura, que utiliza análise gráfica e dados clínicos que não são obtidos com tanta facilidade. / The pharmacokinetic modeling can predict the concentration of drug in different tissues of the human body. The development of mathematical models is an important tool to verify the appropriateness of certain procedures performed in medication administration. The objective of this work is to develop a pharmacokinetic model able to predict the plasma concentration of drug in the body after various forms of infusion. Two approaches were used. Initially, in the one-compartment approach it was considered that the drug enters the body directly into the blood compartment, which represents the entire human body. In the two-compartment approach it was considered the following compartments: one representing the means by which the drug is infused into the body (either via the gastrointestinal tract, lung, or transdermal) and one representing the blood plasma. In both cases, it was considered homogeneous concentration of the drug in the compartments. The model was built by using block diagrams and the solution was obtained using the Laplace Transform. The model was validated by comparing its results to literature data, with very good agreement. The model allowed comparing the one-compartment constant infusion of drug in the body with the periodic infusion. The analysis of the results generated by the model showed that the concentrations achieved by these methods are not the same. The two-compartment model allowed simulating oral and transdermal administration, and inhalation. It was possible to predict blood concentration after interruption of therapy with anti-depressants and anti-conceptional drugs. The model was able to verify the time it takes to reach the former level. Methods have been proposed to achieve the same concentration in a shorter period of time. Another application was the comparison of the treatment with whole tablets and taken by half in a smaller interval of time. It was found that the concentration achieved is different even though the same mass is ingested in both cases. The model was also used to calculate the concentration of nicotine after cigarette smoking and it was found that the individual who smokes every three hours, nicotine is not entirely eliminated from body. Furthermore, it was possible to simulate overdose of an anti-inflammatory and the period of time when the concentration is above the therapeutic level. It has been proposed a method to obtain pharmacokinetic parameter related to absorption, which can be easily obtained based on data present in the drug bull. This method is much simpler and more accurate than the method proposed in the, which uses graphical analysis and clinical data that are not so easy to be obtained.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:50:23Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5724_1.pdf: 9403132 bytes, checksum: 06713767069f211cc46548d76721a7d6 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Pontos quânticos (PQs ou QDs quantum dots) são nanopartículas de semicondutores da ordem de 1 a 10 nm que apresentam propriedades óticas dependentes do tamanho devido a efeitos de confinamento quântico. Neste trabalho destacamos metodologias para síntese de PQs de sulfeto de cádmio (CdS/Cd(OH)2) e telureto de cádmio (CdTe/CdS) que são materiais semicondutores tipo II-VI. Estes materiais vêm sendo utilizados como marcadores de células e tecidos devido às suas propriedades luminescentes na região do visível. Métodos de síntese coloidal das nanopartículas são baseados na redução química de sais ou na decomposição controlada de compostos organometálicos metaestáveis em soluções orgânicas. Para aplicações biológicas, a síntese em meio orgânico torna-se desvantajosa. Para a obtenção de PQs de CdS passivados com Cd(OH)2 utilizamos duas metodologias diferentes quanto a fonte de enxofre: na primeira, utilizamos o gás sulfídrico (H2S), metodologia já bem estabelecida no grupo. Mas, devido à toxicidade do H2S e a falta de reprodutibilidade na quantificação do gás utilizado na síntese (pois o gás é incolor), realizamos novas sínteses utilizando a tioacetamida (C2H5NS), sólido cristalino branco, solúvel em água. Os resultados mostram que a tioacetamida pode ser utilizada para obter íons sulfeto, substituindo assim, o uso do H2S. Também sintetizamos nanopartículas de CdTe passivadas com CdS utilizando diferentes estabilizantes. Todas as sínteses de CdTe foram realizadas em meio aquoso ou tampão salino fosfato trazendo ainda mais vantagens para aplicações biológicas. Sintetizamos PQs de CdTe com emissão no verde e no vermelho, dependendo das condições sintéticas e do estabilizador utilizado. Na tentativa de melhorar a estabilidade dos PQs de CdS/Cd(OH)2 em meio aquoso e proteger a camada de passivação da ação do pH e enzimas (quando aplicados nos sistema biológicos), recobrimos estes PQs com sílica (SiO2) utilizando duas metodologias distintas: silicato de sódio e processo sol-gel. Por último, utilizamos PQs CdTe/CdS e CdS/Cd(OH)2 para marcações biológicas em culturas de Tripanossoma cruzi e Leishmania amazonensis, parasitas causadores da Doença de Chagas e Leishmaniose, respectivamente. Para estas marcações também conjugamos os PQs com poli(etileno glicol) e transferrina (proteína modelo para estudos da via endocítica em parasitas). Com estes resultados poderemos ampliar a aplicação destes nanomateriais tanto em novas tecnologias como no desenvolvimento de novos protocolos para marcação celular. Estudos e aplicações de PQs demonstram que essas partículas são eficazes como novas sondas luminescentes para finalidades diagnósticas

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:51:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5265_1.pdf: 13873428 bytes, checksum: 26bf6010c60d0c91b603763e90054607 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Nos últimos anos, os efeitos de confinamento quântico em nanocristais semicondutores (pontos quânticos) têm atraído bastante interesse devido às suas novas propriedades ópticas e também ao grande potencial para aplicações em sistemas biológicos. Neste trabalho utilizamos pontos quânticos como marcadores fluorescentes em amostras biológicas. Adaptamos protocolos para marcação de cromossomos humanos, neurônios e glioblastomas e formas infectantes do Trypanosoma cruzi, causador da doença de Chagas. As nanopartículas de sulfeto de cádmio (CdS) foram sintetizadas em solução aquosa e passivadas com Cd(OH)2. A agregação das partículas foi evitada com íons de polifosfato. As nanopartículas de CdS/Cd(OH)2 foram funcionalizadas com poli(etileno glicol) (PEG) e glutaraldeído para verificarmos seu desempenho como marcadores biológicos. As propriedades ópticas das amostras foram estudadas por espectroscopia de absorção, excitação e emissão e a caracterização morfológica foi realizada por microscopia eletrônica de transmissão. Obtivemos imagens de fluorescência por microscopia confocal mostrando claramente a marcação fluorescente em cromossomos humanos, neurônios, glioblastomas e formas infectantes do Trypanosoma cruzi. Utilizando diferentes funcionalizantes foi possível comparar diferentes marcações para as amostras biológicas estudadas. Com isso, podemos indicar o melhor protocolo, utilizando nanopartículas de semicondutores para marcações de diferentes sistemas biológicos. Os quantum dots funcionalizados com glutaraldeído apresentou bons resultados para amostras fixadas (cromossomos), enquanto que o poli(etileno glicol) (PEG) foi essencial para marcações de amostras vivas (neurônios, glioblastomas e formas infectantes de T. cruzi)

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-02-23T18:21:07Z No. of bitstreams: 1 fernandootavianocampos.pdf: 5082597 bytes, checksum: 81326c730e87b763a5713913d092e0bf (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-02-24T12:08:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 fernandootavianocampos.pdf: 5082597 bytes, checksum: 81326c730e87b763a5713913d092e0bf (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-24T12:08:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 fernandootavianocampos.pdf: 5082597 bytes, checksum: 81326c730e87b763a5713913d092e0bf (MD5) Previous issue date: 2008-04-04 / A modelagem da atividade elétrica do coração é de grande interesse médico-científico, pois possibilita uma melhor compreensão dos fenômenos biofísicos envolvidos na atividade cardíaca, permite o desenvolvimento de novas técnicas de diagnóstico e de novas drogas. Infelizmente, os modelos matemáticos modernos são de alta complexidade e computacionalmente muito custosos. Este trabalho tem como objetivos: 1) O desenvolvimento de um modelo computacional para a eletrofisiologia de células cardíacas do Nodo Sinoatrial de camundongos; 2) A comparação de diferentes técnicas numéricas para a resolução de equações diferenciais ordinárias associadas à modelagem da eletrofisiologia cardíaca. Para o desenvolvimento do modelo, técnicas de otimização são adotadas para as tarefas de ajuste de curvas e de estimativa de parâmetros, as quais visam a reprodução de medições experimentais descritas na literatura. Os desempenhos de métodos explícitos e implícitos são avaliados, assim como o impacto de técnicas computacionais para a otimização de código. / The modeling of the electrical activity of the heart is of great medical and scientific interest, because it provides a way to get a better understanding of the related biophysical phenomena, allows the development of new techniques for diagnoses as well as new drugs. Unfortunately, the modern mathematical models are of high complexity and computational costly. This study aims to: 1) The development of a computer model for the electrophysiology of cardiac cells from the mouse Sinoatrial Node; 2) To compare different numerical techniques for solving the ordinary differential equations associated to the cardiac models. During the development of the model, optimization techniques were used for all curve fitting procedures and parameter tuning in order to reproduce the experimental measurements described in the literature. The performance of explicit and implicit methods are evaluated, as well as the impact of computational techniques for code optimizations.

El proyecto de tesis trata sobre el desarrollo de simulación de la tasa de absorción específica (SAR) bajo distintas condiciones de exposición a radiaciones no ionizantes. El primer capítulo presenta la definición del problema, en él se explican los motivos de elección del presente trabajo, considerando el incremento de estaciones base y el uso de dispositivos inalámbricos. Posteriormente, se justifica la importancia de dar solución al problema mediante este proyecto de investigación. El segundo capítulo muestra el estado del arte, en el cual se detallan los estudios de investigación y técnicas desarrolladas a la fecha. Luego se presenta el marco teórico, donde se han resumido conceptos básicos de la radiación electromagnética; esta información será de gran importancia para poder entender lo desarrollado y expuesto en los resultados del trabajo. El tercer capítulo consiste en el análisis de diferentes modelos realizados para la región pélvica y la zona de la cadera, luego de una exhaustiva investigación. Asimismo, se detallan los parámetros y propiedades a considerar en la elaboración del modelo de la zona de interés. Posteriormente se desarrolla el modelo de siete capas para la región pélvica y la zona de la cadera utilizando el programa EMPro Agilent. El cuarto capítulo presenta los resultados de Tasa de Absorción Específica (SAR) W/Kg para los diferentes casos de exposición a radiaciones no ionizantes. El desarrollo de este capítulo permite determinar y explicar el valor de SAR por medio del programa EMPro Agilent, dentro del cual se simula que un elemento radiante emite energía sobre la estructura de la región pélvica y cadera. Por último, se destacan las conclusiones y recomendaciones del presente trabajo, luego de haber revisado los estándares de la ICNIRP y haber considerado experiencias previas. Además, se proponen algunos trabajos futuros de acuerdo al análisis de los resultados obtenidos, de modo que se puedan evaluar nuevos alcances no incluidos en el presente trabajo, así como utilizar los resultados para la realización de nuevos proyectos.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Neste trabalho apresentamos as etapas para a utilização do método da Programação Dinâmica, ou Princípio de Otimização de Bellman, para aplicações de controle ótimo. Investigamos a noção de funções de controle de Lyapunov (FCL) e sua relação com a estabilidade de sistemas autônomos com controle. Uma função de controle de Lyapunov deverá satisfazer a equação de Hamilton-Jacobi-Bellman (H-J-B). Usando esse fato, se uma função de controle de Lyapunov é conhecida, será então possível determinar a lei de realimentação ótima; isto é, a lei de controle que torna o sistema globalmente assintóticamente controlável a um estado de equilíbrio. Como aplicação, apresentamos uma modelagem matemática adequada a um problema de controle ótimo de certos sistemas biológicos. Este trabalho conta também com um breve histórico sobre o desenvolvimento da Teoria de Controle de forma a ilustrar a importância, o progresso e a aplicação das técnicas de controle em diferentes áreas ao longo do tempo. / This dissertation presents the steps for using the method of Dynamic Programming or Bellman Optimization Principle for optimal control applications. We investigate the notion of control-Lyapunov functions (CLF) and its relation to the stability of autonomous systems with control. A control-Lyapunov function must satisfy the Hamilton-Jacobi- Bellman equation (H-J-B). Using this fact, if a control-Lyapunov function is known, it is possible to determine the optimal feedback law, in other words, the control law which makes the system globally asymptotically controllable at an equilibrium state. As an application, we present a mathematical model suitable for an optimal control problem of certain biological systems. This dissertation also presents a brief historic about the development of the Control Theory in a way of illustrate the importance and the progress of the control techniques, specially where it can be applied, according to the diverse areas and different times that this techniques were discovered and used.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Neste trabalho apresentamos as etapas para a utilização do método da Programação Dinâmica, ou Princípio de Otimização de Bellman, para aplicações de controle ótimo. Investigamos a noção de funções de controle de Lyapunov (FCL) e sua relação com a estabilidade de sistemas autônomos com controle. Uma função de controle de Lyapunov deverá satisfazer a equação de Hamilton-Jacobi-Bellman (H-J-B). Usando esse fato, se uma função de controle de Lyapunov é conhecida, será então possível determinar a lei de realimentação ótima; isto é, a lei de controle que torna o sistema globalmente assintóticamente controlável a um estado de equilíbrio. Como aplicação, apresentamos uma modelagem matemática adequada a um problema de controle ótimo de certos sistemas biológicos. Este trabalho conta também com um breve histórico sobre o desenvolvimento da Teoria de Controle de forma a ilustrar a importância, o progresso e a aplicação das técnicas de controle em diferentes áreas ao longo do tempo. / This dissertation presents the steps for using the method of Dynamic Programming or Bellman Optimization Principle for optimal control applications. We investigate the notion of control-Lyapunov functions (CLF) and its relation to the stability of autonomous systems with control. A control-Lyapunov function must satisfy the Hamilton-Jacobi- Bellman equation (H-J-B). Using this fact, if a control-Lyapunov function is known, it is possible to determine the optimal feedback law, in other words, the control law which makes the system globally asymptotically controllable at an equilibrium state. As an application, we present a mathematical model suitable for an optimal control problem of certain biological systems. This dissertation also presents a brief historic about the development of the Control Theory in a way of illustrate the importance and the progress of the control techniques, specially where it can be applied, according to the diverse areas and different times that this techniques were discovered and used.

Orientador: Sérgio Santos Mühlen / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-23T00:55:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernandes_LearddeOliveira_M.pdf: 4852939 bytes, checksum: 7a95fc7f08613cf9187cb12b3e4b3f50 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Em experimentos que envolvem estimulação de preparações biológicas e cuja resposta é representada por um ou mais sinais, o controle do processo de estimulação e o monitoramento dos sinais resultantes são essenciais para um melhor entendimento de como o sistema biológico responde à estimulação. Assim, este trabalho foi realizado com o objetivo de desenvolver um instrumento virtual para uso em experimentos com preparações biológicas, capaz de gerar estímulos, adquirir e processar os sinais biológicos decorrentes dos estímulos, a fim de propiciar um único ambiente que atenda ao máximo os requisitos de qualquer protocolo experimental que possa envolver estimulação, aquisição e análise de sinais. Foi então desenvolvida uma plataforma virtual para experimentos em preparações biológicas de modo a automatizar o protocolo experimental de um setup. Todo o desenvolvimento dos sistemas de controle, estimulação, aquisição e processa-mento do sinal do instrumento virtual foi concebido de modo a maximizar a flexibilidade no manuseio e a generalidade nas aplicações. O sistema desenvolvido foi capaz de controlar a geração e a aplicação de estímulos (pulsos de ultras-som de potência) em preparações in vitro de corações de ratos, tornando possível automatizar todo o protocolo experimental de estimulação, adquirir os sinais de temperatura e força de contração da preparação de forma síncrona ao estímulo e pós-processar os sinais adquiridos. O instrumento virtual pode ser aplicado em diferentes setups experimentais de preparações biológicas / Abstract: In experiments involving stimulation of biological preparations and their response expressed by a given acquired signal, control of the stimulation and monitoring of the signal are essential to better understand how the biological system reacts to the stimulation. This study was conducted with the aim of developing a virtual instrument for use in experiments with biological preparations, capable of generating stimuli, acquire and process the biological signals from stimulation, providing a unique environment that meets the maximum requirements from any experimental protocol that might involve stimulation, acquisition and signal analysis. A virtual platform was developed for controlling experiments with biological preparations, making possible to automate the setup. All the development of control, stimulation and acquisition systems, and signal processing of the virtual instrument was designed to maximize the flexibility in the use, and the generality of the applications. The developed system is capable of controlling the generation and application of stimuli (pulses of power ultrasound) in an in vitro preparation of rat hearts, automating the whole experimental protocol of stimulation, acquisition of temperature and contractile force signals synchronized to the stimuli, and post-process the acquired signals. The virtual instrument can be applied in different experimental setups with biological preparations / Mestrado / Engenharia Biomedica / Mestre em Engenharia Elétrica

Neste trabalho avaliamos a formação de oxigênio singlete in vitro em fagócitos, (células mononucleares e neutrófilos) isolados de sangue periférico humano, e eosinófilos, de lavado bronco alveolar de camundongos balb/c, ativados por estímulo partículado: zimosan opsonizado contendo o 9,10difenilantraceno (DPA) adsorvido como sonda captadora de 1O2. Por este método, a formação do 1O2 pode ser verificada pela formação do 9,10-difenilantraceno endoperóxido (DPAO2), que é detectado por HPLC. Observamos, que os fagócitos formam 1O2 e que esta formação parece ocorrer de forma diferenciada para os dois tipos celulares (neutrófilos e células mononucleares). Visando ampliar os estudos anteriores sobre o papel da melatonina (MLT) no processo inflamatório, foi testado seu efeito em fagócitos e a relação na produção de 1O2 destas células. Observamos que MLT inibe a formação de 1O2 totalmente no caso de neutrófilos e parcialmente no caso de células mononucleares e eosinófilos. Paralelamente, foi desenvolvida a síntese de um novo captador químico de 1O2, o éster 9,10-antracenil-3-bispropionato de etila (ABPE), cuja finalidade principal é o acúmulo no interior da célula, depois de sofrer hidrólise enzimática. Esta sonda, terá facil acesso ao interior das células em sua forma ester. Este novo captador de 1O2 foi testado em células mononucleares e neutrófilos estimulados de formas diferentes: via receptor independente e dependente. Os resultados demonstraram produção equivalente de 1O2 nestes fagócitos. / In this study, we evaluated the singlet oxygen (1O2) formation in vitro from phagocytes (neutrophils and mononuclear cells) isolated from human blood cells and eosinophils isolated from bronchoalveolar lavage fluid of mice balb/c activated, by opsonized zymosan. To determine whether singlet oxygen is produced by phagocytes, zymosan particles were coated with a specific chemical trap for 1O2, 9,10-diphenylanthracene (DPA). The production of 1O2 was followed using HPLC, to measure its product, 9,10-diphenylanthracene endoperoxide (DPAO2). We also noticed that the 1O2 production occurs at different levels of for two cell types, neutrophils and mononuclear cells. In order to broaden previous studies on the role of melatonin (MLT) in inflammatory processes, its effect was tested in phagocytes was tested in relation to 1O2 formation by these cells. We observed that MLT inhibits the 1O2 formation totallymt neutrophils and partiallym mononuclear cells and eosinophils. At the some time, it was also developed the synthesis of a new probe for 1O2, the 9,10-anthracene-bis-3-ethyl-propionate (ABEP), with the purpose to accumulate inside the cells, after its enzymatic hydrolysis. This probe presents easy acess to the inferior of the cells in its ester form. This new probe for trapping 1O2 was tested in mononuclear cells and neutrophils stimulated in two ways: via independent and dependent receptor. The results showed equivalent production of 1O2 for both cell types.