Projetos Ser Cientista 2022

Projeto 1: A estrutura interna das células humanas
Ciências da Vida e da Saúde 

Os mecanismos básicos da vida e das patologías humanas podem ser estudados em células em cultura,  minimizando o número de animais mortos no laboratório durante a nossa investigação, e facilitando assim uma maior sustentabilidade dos nossos estudos e um maior respeito pelos organismos vivos. O nosso laboratório está especializado em desenvolver modelos celulares de doenças neurodegenerativas tais como o Alzheimer, o Parkinson ou diversas ataxias. Observamos a estrutura e o comportamento dinâmico de diversas proteínas relacionadas com patologías humanas por técnicas de microscopia. Os estudantes irão fazer uma técnica de detecção de proteínas em células em cultura para elas ser visualizadas pelo microscopio de fluorescência.

Responsáveis: Federico Herrera, Fernanda Murtinheira, Mickael Diallo (Departamento de Química e Bioquímica).
 

Projeto 2: Células ao microscópio: os seus organelos e o que eles nos ensinam sobre os novos fármacos 
Ciências da Vida e da Saúde 

Todos os seres vivos são constituídos por células, a maior parte pequena demais para ser visível a olho nu. No entanto, o seu pequeno tamanho esconde uma maravilhosa complexidade: as células eucatióticas são compostas por vários organelos, que são responsáveis pelo cescimento e multiplicação das células, produção de biomoléculas, interação com o meio externo, entre outras funções essenciais à vida. Por isso, o funcionamento incorreto dos organelos pode originar doenças.

Nesta atividade vais utilizar microscopia de fluorescência para estudar células humanas e tentar compreender como uma nova molécula inibidora pode contribuir para melhorar a terapêutica da doença genética fibrose quística. Terás a oportunidade de aprender a cultivar células humanas no laboratório, fazer um ensaio de inibição de uma via de sinalização, introduzir moléculas fluorescentes em organelos como o núcleo e o retículo endoplasmático e observar as células ao microscópio. No final, vais utilizar programas de análise de bioimagem para apresentar os resultados e medir o efeito do inibidor na estrutura microscópica das células.

Responsáveis: Hugo Botelho (Departamento de Química e Bioquímica).

Projeto 3: Identificação de plantas através de fingerprinting molecular
Ciências da Vida e da Saúde 

Como podemos identificar plantas recorrendo à biologia molecular? Que informação podemos retirar do DNA de forma rápida?

Este trabalho insere-se na área da biologia molecular, e os alunos irão desenvolver trabalho laboratorial que permitirá a identificação por fingerprinting molecular de exemplares de plantas.

Este projecto começa pela extracção de DNA a partir de folhas de acácias e eucaliptos. Após quantificação de ácidos nucleicos, será feito a amplificação de regiões do genoma recorrendo à técnica de Polymerase Chain Reaction (PCR) através de primers específicos. Os produtos de PCR serão separados através de um gel de agarose, obtendo-se um perfil de fingerprinting característico das diferentes amostras, permitindo reconhecer a espécie por comparação com perfis previamente conhecidos.

Responsáveis: Helena Trindade, Joana Jesus e Sara Vicente (Departamento de Biologia Vegetal).
 

Projeto 4: Utilização do ADN para caracterizar populações de espécies ameaçadas de peixes de água doce
Ciências da Vida e da Saúde 

Para monitorizar e estudar espécies ameaçadas utilizam-se muitas vezes ferramentas genéticas, de modo a permitir avaliar a diversidade genética das populações e a sua relação com outras espécies e populações próximas. Neste projeto, os participantes irão utilizar um marcador genético para estudar vários indivíduos de uma espécie ameaçada de peixes de água doce, com o objetivo de determinar a que espécie pertencem e como se relacionam com outros indivíduos de populações da mesma espécie. No decorrer do projeto, os participantes poderão aprender e aplicar técnicas de biologia molecular, nomeadamente: a) obter ADN a partir de amostras de tecidos, b) amplificar fragmentos do ADN através de reação em cadeira de polimerase (PCR). Os participantes irão também familiarizar-se com a análise de sequências de ADN no computador e aprender a construir uma árvore filogenética que relaciona os seus indivíduos com outros já estudados anteriormente.

Responsável: Sofia L. Mendes (Departamento de Biologia Animal).

Projeto 5: Distrofia muscular: navegar na estrutura da célula
Ciências da Vida e da Saúde 

As distrofias musculares são um conjunto de doenças causadas por mutações em genes, os quais estão geralmente envolvidos na manutenção da estrutura da célula. Com este projeto pretendemos comparar células normais e células de um modelo de distrofia muscular e perceber de que modo a estrutura está alterada. Para tal o aluno irá detetar diferentes proteínas/estruturas da célula e comparar células normais e distróficas, usando microscopia de fluorescência.
Este pequeno projeto poderá permitir a identificação de diferenças importantes na estrutura das células distróficas.

Responsável: Ana Rita Carlos (Departamento de Biologia Animal).

Projeto 6: As partículas que andam pelos ares
Ciências da Terra e do Ambiente

Um dos poluentes atmosféricos que levanta maiores preocupações, pelos seus efeitos nefastos a nível do clima e da saúde dos seres vivos é o chamado Material Particulado, ou aerossois atmosféricos (PM – particulate matter, em inglês). As partículas têm diferentes origens, tamanhos e constituição quimica e dependendo das suas características assim os efeitos que provocam.

Neste trabalho propõe-se que o participante proceda a uma recolha de aerossóis, seguida da sua análise química. Para além disso tentaremos perceber qual a sua proveniência (de curta ou longa distância) recorrendo a ferramentas que permitem obter as trajectórias de massas de ar que as poderão ter transportado até ao local de recolha.

Responsáveis: Cristina R. Oliveira (Departamento de Química e Bioquímica).
 

Projeto 7: Estatística e Optimização: dois trunfos que nos podem ajudar a ganhar dinheiro (e não só!)
Matemática e Estatística

Neste projecto, vamos aplicar ficticiamente 10.000€ e iremos descobrir a melhor forma para fazer crescer esse montante.

Responsáveis: Filipe Ramos, Raquel João Fonseca, João Telhada (Departamento de Estatística e Investigação Operacional).

Projeto 8: Gestão de Estações de bicicletas partilhadas: da Teoria dos Grafos à Investigação Operacional
Matemática e Estatística

A utilização de bicicletas públicas num ambiente urbano tem vindo a crescer nos últimos anos. Hoje em dia, existem diversas empresas que disponibilizam este tipo de serviço de aluguer de bicicletas, quer sejam bicicletas que podem ser levantadas/depositadas em qualquer lugar na via pública ou bicicletas que só podem ser levantadas/depositadas em locais específicos, designados por estações. As empresas que trabalham com este último tipo de serviço encaram um problema grave: a gestão das estações no que diz respeito à quantidade de bicicletas existentes nas estações. Situações em que uma estação esteja cheia ou vazia são de evitar. No primeiro caso, nenhum utilizador pode terminar a sua viagem depositando a bicicleta na estação e no segundo caso nenhum utilizador pode iniciar a sua viagem nessa estação. As consequências destas situações são a redução da utilização do serviço, o aumento dos casos de reclamação e eventual cancelamento do serviço. É necessário então definir rotas de visita às estações, onde se recolhem bicicletas de estações quase cheias e se entregam em estações quase vazias, balanceando o número de bicicletas existentes em cada estação, em cada período de tempo.
Este problema, designado de Problema de Otimização de Rotas de Recolha e Entrega (PRRE), faz parte de problemas de determinação de rotas ótimas que são estudados em Investigação Operacional.
No Projeto de investigação que propomos, será feito um enquadramento deste problema no contexto da Teoria de Grafos, apresentado primeiro alguns conceitos clássicos, como o conceito de ciclo Hamiltoniano num grafo, e também problemas clássicos de Otimização como o Problema do Caixeiro Viajante (PCV). Serão estudados alguns algoritmos para determinar "boas" soluções para o PCV que serão depois adaptados para o PRRE.
Os candidatos a investigadores terão assim a oportunidade de desenvolver trabalho de investigação nesta área e utilizar os algoritmos propostos para obter soluções para conjuntos de dados.

Responsáveis: Luís Gouveia, Pedro Moura, Miguel Constantino (Departamento de Estatística e Investigação Operacional).

Projeto 9: Como se desloca para a FCUL?
Matemática e Estatística

Pretende-se analisar o modo como a população que trabalha na FCUL se desloca de sua casa até ao local de trabalho. Este estudo será feito com base na análise estatística dos resultados obtidos através de um questionário elaborado para o efeito.
Assim, este projeto engloba o seguinte:
- construção de um inquérito;
- aplicação do inquérito a um conjunto de pessoas que trabalham na FCUL;
- organização e análise dos dados recolhidos, utilizando metodologia estatística (com o auxílio do software estatístico SPSS);
- discussão dos resultados obtidos.

Responsáveis: Maria Fernanda Nunes Diamantino (Departamento de Estatística e Investigação Operacional).

Projeto 10: Polinómios e criptografia: uma ligação secreta
Matemática e Estatística

Neste projeto, os participantes irão aprofundar os seus conhecimentos sobre polinómios e perceber de que modo a estrutura interna destes entes matemáticos permite criar códigos corretores de erros e outros mecanismos de criptografia.

Responsável: Maria Manuel Torres (Departamento de Matemática).

Projeto 11: O FADO das galáxias
Ciências Físicas

As galáxias são os blocos de construção do Universo, e por isso são muito estudadas, utilizando vários métodos e instrumentos. Um desses métodos consiste em decompor a luz proveniente das estrelas da galáxia para obter um espectro. Através da análise do espectro observado é possível calcular a massa da galáxia, o número de estrelas que forma e várias outras propriedades físicas.
O problema principal deste tipo de estudo é que uma galáxia além das estrelas contém também uma camada de gás com diferentes densidades e temperaturas. A compreensão da contribuição desse gás na análise dos dados é um problema em aberto no estudo das galáxias.
Nesta atividade os alunos irão estudar um conjunto de galáxias com diferentes atividades de formação estelar, observadas com um telescópio ótico situado no Novo México.
A atividade consiste em comparar os resultados obtidos com um código que não tem em conta o gás das galáxias, chamado STARLIGHT, e outro que tem em conta esse gás, chamado FADO.
Através desta análise será possível determinar o impacto do gás na evolução das galáxias, e também quantificar como uma abordagem que tem em conta o gás interestelar pode mudar a nossa visão da evolução das galáxias.

Responsáveis: Henrique Miranda, Rodrigo Carvajal, Ciro Pappalardo, Israel Matute, José Afonso (Departamento de Física).

Projeto 12: Modelação computacional de matéria mole
Ciências Físicas

A matéria mole é um dos temas mais ativos da física, onde novas ideias são muitas vezes convertidas em tecnologia. Por esse motivo, teóricos e experimentalistas trabalham sempre lado a lado.
Os participantes irão explorar um problema em aberto no campo da matéria.

Os dois problemas de investigação disponíveis consistem em:
- Movimento de matéria ativa (bacterias, robots, pedestres, etc...) . (Não necessita de noções prévias de programação)
- Dinâmica de material granular (brazilian nut effect). (Necessita de noções prévias de programação).
O participante irá aprender a criar programas de simulação de raíz (como primeira abordagem usando Python por simplicidade). Irá aprender a analisar resultados numéricos e apresentar esses resultados.

Responsáveis: Cristóvão Dias, Daniel Passos, Danne van Roon, e Manuel Cárdenas (Departamento de Física).

Projeto 13: O microscópio com maior resolução do planeta
Ciências Físicas

O Microscópio de Força Atómica utiliza a interação entre átomos para mapear superfícies e criar imagens tridimensionais com resolução espacial comparável à dimensão do átomo. Nesta atividade observaremos cuidadosamente um cristal de grafite (uma das formas cristalinas do carbono) até ao ponto de ser possível observar planos com a espessura de um único átomo!

O projeto consiste na determinação cuidadosa da espessura de várias folhas de grafite, com um ou mais átomos de espessura e na análise estatística dos dados. Da perspetiva oposta, tais medidas são úteis na calibração deste tipo de microscópio.

Responsáveis: Mário S. Rodrigues (Departamento de Física).

Projeto 14: Nanopartículas de prata suportadas como catalisador de oxidação de álcoois
Ciências Químicas

O crescimento da procura de novos produtos com aplicação industrial torna urgente a investigação de novos métodos de síntese. A oxidação de álcoois a aldeídos e cetonas é uma das reações mais importantes em síntese orgânica:

Os álcoois primários são de especial interesse pois servem de precursores para os aldeídos, que são muito utilizados nas indústrias farmacêutica, alimentar e de fragrâncias.
Actualmente, os nanomateriais têm sido alvo de muitos estudos e são de grande interesse devido a apresentarem caraterísticas que lhes permite serem aplicados em várias áreas da química, especialmente, em catálise heterogénea.
A transformação do álcool benzílico em benzaldeído é de extrema importância uma vez que é um dos aldeídos com maior produção no mundo, senão mesmo o de maior produção, logo a seguir à vanilina (extracto de baunilha). Apresenta-se como um dos compostos com uma elevada diversidade de aplicações, nas indústrias alimentar, farmacêutica e de fragrâncias. No entanto, o benzaldeído, que surge naturalmente no óleo de amêndoa amarga, oxida-se com muita facilidade a outros sub-produtos.
Tendo em atenção estas prioridades os participantes vão realizar a síntese e respetiva caracterização de um nanomaterial de Ag suportado em nanopartículas magnéticas de ferro.
Em seguida vai ser testada a sua potencial atividade catalítica na oxidação do álcool benzílico a benzaldeído. Após a reação serão analisados os produtos da reação por cromatografia gasosa para ser avaliada a viabilidade do processo.

Responsáveis: Carla D. Nunes (Departamento de Química e Bioquímica).

Projeto 15: Conversão de dióxido de carbono em produtos de valor acrescentado: uma viagem com a química inorgânica
Ciências Químicas

O dióxido de carbono tem tido um papel de vilão associado às alterações climáticas irreversíveis que têm preocupado a sociedade. Neste sentido, é importante encontrar novos métodos para a sua conversão noutros produtos de valor acrescentado que possam ser utilizados para a resposta às necessidades de uma crescente população mundial.
A fotocatálise utilizando compostos contendo metais tem sido uma das armas usadas para combater esta crise climática. A possibilidade de usar luz para converter este gás é bastante atrativa do ponto de vista energético.
O participante vai ter a possibilidade de preparar um composto contendo o metal cobalto e usá-lo num processo fotocatalítico que irá converter o dióxido de carbono. Terá contacto direto com diversas técnicas de síntese inorgânica, bem como as técnicas usadas no processo de fotocatálise (p.ex.: reator com luzes LED, cromatografo gasoso para deteção dos produtos obtidos). No final, uma análise da efiência do processo será racionalizada.

Responsáveis: Paulo Nuno Martinho e Sara Realista (Departamento de Química e Bioquímica).

Projeto 16: A Química e os Segredos de um Chocolate Perfeito
Ciências Químicas

Poucas são as pessoas que não gostam de chocolate, cujo consumo remonta às antigas civilizações Azteca e Maia. Ao longo dos anos, muitos produtores de chocolate têm abordado o problema de como produzir um chocolate perfeito.  Essa questão está intimamente ligada à constituição química e ao comportamento térmico do chocolate. A composição do chocolate é, por exemplo, normalmente ajustada para que derreta à temperatura da nossa boca (cerca de 37ºC).  Para além disso, quando o chocolate é sujeito a temperaturas muito diferentes dessa perde a consistência e o brilho pretendidos. No presente projecto serão realizadas experiências para investigar o modo como o aspeto e as propriedades de diversos tipos de chocolate estão relacionadas com a sua composição química e estabilidade térmica.  O trabalho envolve técnicas como a microscopia e a calorimetria.

Responsáveis: Manuel Minas da Piedade/ Ricardo G. Simões (Departamento de Química e Bioquímica).

Projeto 17: Nanomateriais para a remoção de poluentes de águas residuais
Ciências Químicas

O projeto abordará a problemática da poluição de águas residuais e a sua descontaminação usando nanomateriais.
Os alunos irão preparar nanopartículas de um óxido metálico, ex. óxido de tungsténio, simultaneamente modificado com um polímero, poliacetato de vinilo.
De seguida, os materiais híbridos preparados, nanopartículas/polímero, serão caracterizados e usados para a remoção de um poluente orgânico de águas contaminadas.
A partir dos resultados obtidos será avaliada a sua capacidade de remoção e de degradação do poluente em estudo.

Responsáveis: Virgínia Ferreira (Departamento de Química e Bioquímica).