ISEP - Instituto Superior de Engenharia do Porto
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Browsing ISEP - Instituto Superior de Engenharia do Porto by Sustainable Development Goals (SDG) "03:Saúde de Qualidade"
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- Assistente pessoal para apoio à saúde mental com análise de sentimentoPublication . OLIVEIRA, RODRIGO DIAS CORREIA DE; Martins, António Constantino LopesPerturbações de saúde mental como ansiedade, depressão, perturbação bipolar e ideação suicida continuam a representar desafios significativos para a saúde pública. Esta dissertação investiga de que forma o processamento de linguagem natural (PLN) pode apoiar a deteção precoce de sinais e a prestação de apoio empático, dentro de um escopo não-diagnóstico e com preservação da privacidade. Desenvolve-se um assistente conversacional chat-first que classifica indícios relacionados com saúde mental no texto do utilizador e enriquece as respostas com uma base de conhecimento curada através de Retrieval-Augmented Generation (RAG), usando pesquisa semântica densa (incorporações MiniLM com FAISS). Um corpus précategorizado é utilizado para treinar e comparar várias arquiteturas de aprendizagem profunda (LSTM, Bi-LSTM, Bi-GRU, CNN e um híbrido CNN-LSTM). Os melhores modelos LSTM e Bi-LSTM atingem macro-F1 ≈ 0,70 em categorias como ansiedade, depressão, perturbação bipolar e ideação suicida. A implementação privilegia reprodutibilidade e segurança: pré-processamento determinístico, divisões estratificadas, mitigação de desequilíbrio de classes, artefactos versionados (pesos .keras, tokenizer, label encoder) e registo experimental leve. Em inferência, um esquema de limiares calibrados regula linguagem de cautela; as guardrails impõem uma postura não diagnóstica, minimizam a retenção de dados e acionam sinalização de crise quando os indicadores de risco excedem limites pré-definidos. A interface apresenta respostas transparentes com atribuição de fontes e permite exportar ou eliminar conversas. Os resultados sugerem que assistentes baseados em PLN podem ajudar a evidenciar sinais precoces de saúde mental mantendo uma interação empática. Em paralelo, o trabalho sublinha a necessidade de um desenho ético, com privacidade, transparência e afirmações de escopo limitado para uma adoção responsável. A dissertação encerra com prioridades para alargar o uso de datasets clinicamente validados, explorar extensões multimodais e conduzir estudos controlados com utilizadores para avaliar o impacto no mundo real.
- Avaliação da estabilidade físico-química de um colutório hospitalar destinado ao tratamento da mucosite oralPublication . NETO, MARIANA MARTINS; Garrido, Jorge Manuel Pinto de Jesus; Garrido, Ermelinda Manuela Pinto Jesus; Almeida , IsabelA mucosite oral é uma doença inflamatória e ulcerativa que afeta doentes submetidos a tratamentos oncológicos, comprometendo de forma significativa a sua qualidade de vida. Apesar da elevada incidência e do impacto clínico, as opções terapêuticas efetivas são limitadas, o que reforça a necessidade de explorar novos medicamentos. Neste contexto, o Instituto Português de Oncologia do Porto Francisco Gentil, E.P.E (IPO-Porto) desenvolveu duas formulações de um colutório inovador: a formulação A, contendo fosfato sódico de dexametasona (DSP), ácido ascórbico (AA) e hialuronato de sódio (HS); e a formulação B, que inclui, além destes componentes, bicarbonato de sódio (BC). O objetivo deste trabalho consistiu em avaliar a estabilidade físico-química destas formulações, assegurando a sua qualidade e segurança para utilização como medicamento manipulado hospitalar. Foram realizados estudos exploratórios em condições de envelhecimento acelerado (40 ± 2 °C), seguidos de um estudo de estabilidade em condições de tempo real (20 ± 2 °C) e condições de refrigeração (4 ± 2 °C). Para avaliar o impacto da exposição ao ar na estabilidade do fármaco, foram realizados estudos envolvendo a simulação do uso (“in use stability”). Todas as formulações foram armazenadas em frasco de vidro âmbar tipo III. Em cada tempo de amostragem foi efetuada a caracterização físico-química (pH e características organolépticas: cor, odor e formação de precipitados) e o doseamento do DSP através de cromatografia líquida de alta eficiência, recorrendo ao método de referência descrito na Farmacopeia Europeia 11.0. Os resultados mostraram que a formulação B apresentava alterações precoces e progressivas da cor, devido ao seu carácter alcalino associado à presença de BC, pelo que não foi submetida a qualquer estudo de estabilidade. Por outro lado, os ensaios realizados com a formulação A a 40 °C permitiram concluir que exposições curtas (≤ 6 h) a esta temperatura não afetavam a sua estabilidade, já que não se observaram alterações significativas do teor de DSP. Em condições de refrigeração (4 °C), verificou-se que a formulação se mantinha estável, com teor de DSP superior a 90 % após 30 dias de armazenamento em frasco fechado. Durante o estudo in use de mais 7 dias, o teor permaneceu acima de 90 %. A extensão do armazenamento até 2 meses, em condições de refrigeração, permitiu concluir que a formulação deixa de ser considerada estável, apresentando partículas em suspensão e uma diminuição do teor de DSP superior a 10 %. O armazenamento da formulação A em condições de tempo real (20 °C) originou resultados inconsistentes para os 3 lotes testados, pelo que não permitiu obter dados concludentes. Assim, este estudo revelou que a formulação A poderá ser utilizada como alternativa terapêutica para o tratamento da mucosite oral, desde que conservada sob condições de refrigeração (4 °C). Nestas condições, mantém-se estável durante 30 dias em frasco fechado e até 7 dias de utilização (3 aplicações diárias) após a abertura.
- Calibration and Modeling of the Semmes–Weinstein Monofilament for Diabetic Foot ManagementPublication . Martins, Pedro; Coelho, Luis; Campilho, Raul Duarte Salgueiral GomesDiabetic foot is a serious complication that poses significant risks for diabetic patients. The resulting reduction in protective sensitivity in the plantar region requires early detection to prevent ulceration and ultimately amputation. The primary method employed for evaluating this sensitivity loss is the 10 gf Semmes–Weinstein monofilament test, commonly used as a first-line procedure. However, the lack of calibration in existing devices often introduces decision errors due to unreliable feedback. In this article, the mechanical behavior of a monofilament was analytically modeled, seeking to promote awareness of the impact of different factors on clinical decisions. Furthermore, a new device for the automation of the metrological evaluation of the monofilament is described. Specific testing methodologies, used for the proposed equipment, are also described, creating a solid base for the establishment of future calibration guidelines. The obtained results showed that the tested monofilaments had a very high error compared to the 10 gf declared by the manufacturers. To improve the precision and reliability of assessing the sensitivity loss, the frequent metrological calibration of the monofilament is crucial. The integration of automated verification, simulation capabilities, and precise measurements shows great promise for diabetic patients, reducing the likelihood of adverse outcomes.
- An electrochemically synthesized molecularly imprinted polymer for highly selective detection of breast cancer biomarker CA 15-3: a promising point-of-care biosensorPublication . Oliveira, Daniela; Romaguera Barcelay, Yonny; Moreira, FelisminaIn this study, a molecularly imprinted polymer film (MIP) was prepared on the surface of a disposable carbon screen-printed electrode (C-SPE) using (3-acrylamidopropyl)trimethylammonium chloride (AMPTMA) as a functional monomer and the cancer biomarker carbohydrate antigen 15-3 (CA 15-3) as a template. The MIP was synthesized by in situ electropolymerization (ELP) of the AMPTMA monomer in the presence of the CA 15-3 protein on the C-SPE surface. The target was subsequently removed from the polymer matrix by the action of proteinase K, resulting in imprinted cavities with a high affinity for CA 15-3. Electrochemical techniques such as cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) were used to characterize the different phases of the sensor assembly. Chemical and morphological analysis was performed using RAMAN and scanning electron microscopy (SEM). CA 15-3 was successfully detected in a wide working range from 0.001 U mL−1 to 100 U mL−1 with a correlation coefficient (R2) of 0.994 in 20 min. The MIP sensor showed minimal interference with other cancer proteins (CEA and CA 125). Overall, the developed device provides a rapid, sensitive, and cost-effective response in the detection of CA 15-3. Importantly, this comprehensive approach appears suitable for point-of-care (PoC) use, particularly in a clinical context.
- Engineering a Sustainable Future with EPS@ISEPPublication . Malheiro, Benedita; Guedes, Pedro; Leal Filho, Walter; Gasparetto Rebelatto, Bianca; Annelin, Alice; Boström, Gert-OlofThe challenge of engineering education is to transform engineering students into agents of innovation and well-being. In addition to solid scientific and technical knowledge, critical thinking, problem-solving and interpersonal competencies, it implies the ability to design and implement solutions supported by ethical and sustainability principles. With this goal in mind, the European Project Semester (EPS) provides a student-centred project-based learning framework. It is offered by a group of European higher education institutions, including the Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP), the engineering school of the Polytechnic of Porto. Students work in teams of four to six, from different fields of study and nationalities, to design solutions to problems that affect individuals, society or the planet, taking into account the state of the art, the market and the ethical and sustainability implications of their decisions. These solutions are then implemented in a proof-of-concept prototype. Most of the projects address problems in education, the environment, food production and smart cities and have a strong educational, ethical and sustainability drive, encouraging students to develop sustainability competencies. This work analyses team papers of illustrative EPS@ISEP projects searching for evidences of the development of sustainability competencies. The proposed method maps keywords related to the sixteen United Nations Sustainable Development Goals to the contents of team papers by applying natural language processing and reusing the list of SDG keywords proposed by Auckland University. The results confirm EPS@ISEP fosters sustainability competencies in engineering undergraduates.
- Enzimas da rede do NAD na EndometriosePublication . FURTADO, INÊS PATRÍCIA DA SILVA; Gueiral, Nuno Eduardo Dias; Pereira , Sara Priscila de Matos DuarteA endometriose é uma doença inflamatória crónica que afeta cerca de 10 % das mulheres em idade reprodutiva e cuja fisiopatologia permanece parcialmente compreendida. O metabolismo do NAD (dinucleótido de nicotinamida e adenina) tem sido associado a processos de inflamação, stress oxidativo e remodelação tecidular, podendo desempenhar um papel relevante na doença. Este trabalho aplicou abordagens computacionais de bioinformática à análise de dados públicos de expressão genética (GEO) para investigar a relação entre o metabolismo do NAD e a endometriose. Foi desenvolvida uma pipeline em Python para o processamento, análise estatística e integração dos resultados, identificando genes diferencialmente expressos e o seu cruzamento com enzimas do metabolismo do NAD e proteínas de ligação ao NAD (NADBPs). Os resultados revelaram alterações mais marcadas em tecidos ectópicos, destacando-se a sub-expressão do gene QPRT, associado à via de novo de síntese do NAD. Estes achados sugerem um possível desequilíbrio no metabolismo do NAD, contribuindo para fenótipos inflamatórios e fibróticos característicos da endometriose. Conclui-se que a integração de métodos bioinformáticos permite identificar padrões moleculares relevantes e potenciais biomarcadores e alvos terapêuticos, reforçando a importância das abordagens computacionais na investigação biomédica.
- Fructose-Derived Carbon Dots as Selective Antitumor Agents in Breast Cancer Therapy: Synthesis, Characterization, and Biological EvaluationPublication . Magalhães, Sofia; Luís, Carla; Duarte, Abel J.; Adams, James DavidThis study explored a novel method using fructose-derived carbon dots (FCDs) for antitumor therapy in breast cancer (BC), marking a pioneering use of fructose as a carbon source for nanoparticle synthesis. BC, known for its complexity and heterogeneity, was chosen as a model due to its increasing mortality and incidence rates. The FCD synthesis involved the decomposition of fructose through microwave irradiation, followed by purification and characterization using techniques such as transmission electron microscopy, dynamic light scattering, fluorescence spectrophotometry, and Fourier-transform infrared spectroscopy. The FCDs, ranging in size from 2 to 6 nm, presented a hydrodynamic diameter below 2 nm, a spherical morphology, and a crystalline structure. As expected, FCDs were composed by carbon, oxygen, and hydrogen, and exhibited fluorescence with absorption and emission spectra at 405 nm and around 520 nm, respectively. Cell-based assays on breast epithelial and tumor cell lines demonstrated a dose-dependent response, with a decreased viability rate more pronounced in breast tumor cells. In conclusion, FCDs showed significant potential as selective antitumor agents for breast cancer therapy. The comprehensive characterization and cell-based assay evaluations provided valuable insights into the applications of these nanoparticles in breast cancer treatment, highlighting their selective toxicity and impact on tumor cells.
- Home Assistive Robot for Alzheimer's PatientsPublication . Nóbrega, Antónia; Portela, Mariana; Tavares, Sofia; Guimarães, Pedro; Marques, Maria Arcelina; Lázaro Jacob, FredericoWith the increase in the senior population, especially patients with dementia and Alzheimer's, healthcare professionals are increasingly overwhelmed. Existing assistive technologies to improve these patients’ quality of life and their caregivers are scarce given the daily challenges they face. To tackle this issue, a domestic assistive robot was developed for Alzheimer's patients – AlzheimerAlly - which encompasses the functionalities of a service robot, and a companion robot. AlzheimerAlly's functionalities involve tracking continuous monitoring of the patient's anatomical points to detect the type of movement and medication intake. The movement of the robot follows the movement of the patient. Additionally, the graphical interface allows cognitive and stimulation tests to be carried out. The medication dispenser, implemented, contains compartments, each with a LED. Finally, there is a website, which allows you to enter and access relevant data about the medication dispenser and cognitive tests. The functionalities described were thoroughly tested, demonstrating effective implementation. However, the prototype still remains subject to improvements. Although AlzheimerAlly requires improvements, it is already a significant and functional contribution to the area of care for Alzheimer's patients. This robot represents innovation and improvement in the quality of life of patients, their caregivers and healthcare professionals.
- Immune profiling of a peptide/hyaluronan injectable matrix for intervertebral disc therapyPublication . MAGALHÃES, INÊS RIBEIRO; Ribeiro, Maria Cristina CastroLumbar disc herniations (LDH) are a leading cause of chronic low back pain, resulting from intervertebral disc degeneration. Conventional treatments focus on symptom relief and are often associated with high recurrence rates and long-term complications. In this context, regenerative medicine offers alternative strategies that aim to restore tissue function and promote healing. This study aimed to evaluate the immune response of human monocyte-derived macrophages in contact with hyaluronic acid (HA)-based injectable matrices. Human monocytes were isolated from healthy donors, differentiated into M0 macrophages, and polarized into M1 (proinflammatory) and M2 (anti-inflammatory) phenotypes. These cells were put in culture with various biomaterials, including HA of different molecular weights, peptide-functionalized HA, and peptides synthetised. Biocompatibility, viability, proliferation, and macrophage phenotype were assessed through fluorescence imaging, cytometry, and ELISA. Results showed that the tested biomaterials were non-cytotoxic and influenced macrophage behaviour by promoting regenerative profiles. This work supports the potential of peptide/HA-based biomaterials as injectable immunomodulatory systems for intervertebral disc repair, offering promising prospects for minimally invasive therapies targeting LDH.
- Otimização e implementação de um protocolo de baixa dose em tomografia computorizada do tóraxPublication . SILVA, FABIANA MARGARIDA OLIVEIRA; Sousa, Antonio Augusto Varejão TeixeiraA tomografia computorizada (TC) é uma técnica fundamental no diagnóstico por imagem, mas está associada a doses elevadas de radiação. Este trabalho teve como objetivo desenvolver e validar um protocolo de baixa dose em TC torácica que reduza a exposição sem comprometer a qualidade diagnóstica. Foram realizados ensaios em fantoma com diferentes combinações de kV, mAs, Pitch e AIDR. A dose foi avaliada pelo CTDIvol e a qualidade através de métricas objetivas e subjetivas. Ajustaram-se modelos de regressão polinomial, permitindo prever relações entre parâmetros técnicos e desempenho. Com base nas previsões, geraram-se combinações adicionais e identificaram-se protocolos otimizados pela análise de Pareto. Os resultados mostraram correlações claras entre kV/mAs e aumento da dose, e efeito redutor do Pitch. O modelo final apresentou bom desempenho (R² ajustado ~0,80), permitindo selecionar protocolos com CTDIvol entre 2,7 e 3,9 mGy e qualidade ≥10. A validação clínica em seis doentes confirmou uma redução média de 42% na dose em relação ao protocolo convencional, mantendo a qualidade de imagem aceitável. Conclui-se que a otimização sistemática de protocolos de TC é eficaz para reduzir a dose mantendo a fiabilidade diagnóstica, em consonância com os princípios de proteção radiológica.