Percorrer por autor "Mestre, Ana Luísa Garcias"
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- Cellular behaviour of neuronal and glia cells in electronic devicesPublication . Mestre, Ana Luísa Garcias; Gomes, Henrique L.; Araújo, InêsO objetivo desta tese foi estudar o comportamento celular em células neurais em dispositivos electrónicos criando uma ponte entre a electrónica e a biologia. Para este trabalho, células neurais (Neuro-2a) e células da glia (C6) foram cultivadas numa diversidade de componentes electrónicos. Um grande número de dispositivos protótipos foram fabricados e optimizados para interagir com diferentes tipos de células. O tempo de vida, a sensibilidade do componente e o desempenho global foram também avaliados. Foram utilizadas técnicas elétricas de forma a monitorizar as células in vitro, como medições da impedância eléctrica de forma a adquirir informação acerca da adesão celular e viabilidade. As experiências realizadas forneceram conhecimentos fundamentais: como medir sinais celulares eléctricos utilizado bioelectrónica e também como desenvolver novos transdutores com aplicação nas ciências vivas. Também surgiram aplicações interessantes aplicadas ao mesmo ramo, como é o caso de criar uma plataforma de rastreio de drogas. Por fim, foi também possível observar sinais quase periódicos que nós supomos tratarem-se de ondas de cálcio intracelulares. Com esta tese, foi possível optimizar materiais e dispositivos para fabricar dispositivos electrónicos capazes de adquirir biosinais extracelulares muito fracos. Este trabalho está integrado no Projecto Europeu iONE-FP7[1] cujo objetivo é criar um componente para reparar lesões na medula espinhal. O componente dá-se pelo nome de “Active Multifunctional Implantable Device” - AMID. O AMID é fabricado numa estrutura biocompatível e biodegradável. O objetivo do grupo de investigação da Universidade do Algarve é desenvolver e optimizar componentes individuais antes de serem incorporados no AMID. Lesão na medula espinhal é uma doença neurodegenerativa que afecta aproximadamente 4 milhões de pessoas em todo o mundo. Esta doença é caracterizada pela desconexão dos axónios, perda de neurónios e de células da glia e desmielinização associada a um processo degenerativo de inflamação secundária relacionado com extensão variável da área lesionada e, como tal, encontra-se relacionada também com diferentes défices funcionais.
- Ultra-sensitive bioelectronic transducers to monitor electrical activity in cell populationsPublication . Mestre, Ana Luísa Garcias; Gomes, Henrique Leonel; Power, Deborah MaryO avanço na área da microeletrónica tem permitido a fabricação de matrizes de microeléctrodos (MEAs) planares, que são elétrodos individuais com dimensões tão pequenas quanto uma célula individual. Estas matrizes são comumente utilizadas para medir sinais extracelulares em neurónios, permitindo entender mecanismos de comunicação entre redes de milhares de neurónios. Os neurónios, os cardiomiócitos e as células nervosas têm a capacidade de despoletar potenciais de ação. Este tipo de células, conhecidas como células eletrogénicas ou excitáveis, passam a informação a alta velocidade e desenvolvem a capacidade de gerar oscilações viajantes, conhecidas como potenciais de ação, que podem deslocar-se a uma velocidade de metros por segundo. Por outro lado, células não eletrogénicas ou não excitáveis, como é o exemplo de células epiteliais, utilizam oscilações químicas que viajam a uma velocidade muito lenta através dos tecidos. Um exemplo típico destas flutuações são as ondas ou oscilações de cálcio. As ondas de cálcio são flutuações internas de cálcio que viajam a micrómetros por segundo numa população de células conectada. A flutuação gerada é frequentemente produzida por muitas células que sincronizaram o seu comportamento. As células são classificadas como células não excitáveis ou não eletrogénicas. Esta tese está focada nos sinais bioelétricos extracelulares produzidos por células não eletrogénicas. Este estudo coloca a hipótese que oscilações iónicas, como ondas de cálcio e outras flutuações iónicas geradas por células não eletrogénicas possam induzir flutuações iónicas extracelulares. As flutuações iónicas extracelulares podem ser detetadas por elétrodos extracelulares como oscilações em voltagem. Esta tese examina e discute as propriedades das flutuações elétricas medidas por elétrodos extracelulares em vários tipos de populações de células não eletrogénicas, nomeadamente fibroblastos dérmicos (células da pele) e células C6 gliais. As propriedades destes sinais, como a frequência, duração, forma e sinais com padrões específicos são discutidos em detalhe. Os sinais gerados por células não eletrogénicas tem propriedades especificas, incluindo encontrarem-se dentro da banda de frequência dos milihertz (f<1 Hz), tendo durações no intervalo de segundos e sendo quase-periódicos quando ocorrem atividades intensas. Treinos de sinais padronizados quase periódicos frequentemente apresentam padrões de modulação em amplitude e na frequência. As propriedades dos sinais gerados por populações de células não eletrogénicas estabeleceram dois requisitos no design dos sensores elétricos para medições de eletrofisiologia que são discutidos nesta tese. Primeiramente, na banda de frequência dos milihertz, o ruído base é imposto pelo ruído rosa, também conhecido como 1/f noise. Este tipo de ruído determina o limite de deteção dos sensores elétricos. Estratégias para minimizar este ruído, como a utilização de elétrodos micro-estruturados são discutidas. Em segundo lugar, os sinais de células não eletrogénicas são um resultado de um processo de sincronização celular. A área do elétrodo necessita ser otimizada para medir o número de células envolvidas na sincronização, prevenindo assim medir outros eventos que vão resultar em ruído elétrico. Os resultados eletrofisiológicos são apenas relevantes se fornecerem informação acerca de processos nos quais as células estão envolvidas. Portanto, esta tese induziu tarefas celulares especificas e mediu alterações correspondentes a resultados eletrofisiológicos. Por exemplo, a migração celular foi monitorizada após uma ferida ser feita numa população de células. Esta tese demonstra que diferentes tipo celulares tem diferentes processos migratórios quando estes são medidos em eletrofisiologia. O padrão de migração de células cancerosas pode estar relacionados com a velocidade de migração, enquanto que nas células da pele, o padrão de migração medido através de sinais eletrofisiológicos revela informação acerca dos sinais bioelétricos utilizados pelas células para coordenarem a reparação de uma ferida. Por fim, esta tese discute como é que os sensores elétricos utilizados em eletrofisiologia podem ser utilizados em estudos biológicos fundamentais em células não eletrogénicas e em dispositivos terapêuticos.