Warm-up is a fundamental component of competitive sports, contributing to performance optimization through physiological and neuromuscular adaptations. Despite its extensive use, the ideal structure of a warm-up remains poorly defined. In team sports, such as basketball and futsal, which involve frequent explosive efforts, it is important to understand the influence of warm-up, the post-warm-up period, and re-warm-up on performance. However, periods of inactivity before the start of the game, during substitutions, or at half-time may reduce athletes’ readiness and compromise explosive performance. The general objective of this thesis was to investigate the acute effects of different warm-up, post-warm-up, and re-warm-up strategies on explosive performance in team sports. To this end, four studies were conducted: (i) a systematic review of the effects of warm-up, post-warm-up, and re-warm-up strategies on explosive performance in team sports; (ii) an analysis of warm-up and re-warm-up practices of basketball coaches; (iii) an assessment of the effects of a warm-up protocol and different post-warm-up transition times; and (iv) an analysis of the effects of a re-warm-up protocol following different transition periods. The results indicated that short, progressive, high-intensity warm-ups may enhance explosive performance, and that brief re-warm-up protocols may help restore readiness during longer transitions. Overall, this thesis demonstrates that the warm-up, post-warm-up, and re-warm-up phases are complementary stages in an integrated preparatory process.

An unusual self-assembly pattern is observed for highly ordered 1500-nm-thick films of monodisperse 13-nm-sized colloidal PbSe quantum dots, originating from their faceted truncated cube-like shape. Specifically, self-assembled PbSe dots exhibited attachment to the substrate by <001> planes followed by an interconnection through the {001} facets in plan-view and {110}/{111} facets in cross-sectional-view, thus forming a cubic superlattice. The thermoelectric properties of the PbSe superlattice thin films are investigated by means of frequency domain thermoreflectance, scanning thermal probe microscopy, and four-probe measurements, and augmented by computational efforts. Thermal conductivity of the superlattice films is measured as low as 0.7 W m−1 K−1 at room temperature due to the developed nanostructure. The low values of electrical conductivity are attributed to the presence of insulating oleate capping ligands at the dots’ surface and the small contact area between the PbSe dots within the superlattice. Experimental efforts aiming at the removal of the oleate ligands are conducted by annealing or molten-salt treatment, and in the latter case, yielded a promising improvement by two orders of magnitude in thermoelectric performance. The result indicates that the straightforward molten-salt treatment is an interesting approach to derive thermoelectric dot superlattice thin films over a centimeter-sized area.

Polymer biomaterials are being considered for tissue regeneration due to the possibility of resembling different extracellular matrix characteristics. However, most current scaffolds cannot respond to physical-chemical modifications of the cell microenvironment. Stimuli-responsive materials, such as electroactive smart polymers, are increasingly gaining attention once they can produce electrical potentials without external power supplies. The presence of piezoelectricity in human tissues like cartilage and bone highlights the importance of electrical stimulation in physiological conditions. Although poly(vinylidene fluoride) (PVDF) is one of the piezoelectric polymers with the highest piezoelectric response, it is not biodegradable. Poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate) (PHBV) is a promising copolymer of poly(hydroxybutyrate) (PHB) for tissue engineering and regeneration applications. It offers biodegradability, piezoelectric properties, biocompatibility, and bioactivity, making it a superior option to PVDF for biomedical purposes requiring biodegradability. Magnetoelectric polymer composites can be made by combining magnetostrictive particles and piezoelectric polymers to further tune their properties for tissue regeneration. These composites convert magnetic stimuli into electrical stimuli, generating local electrical potentials for various applications. Cobalt ferrites (CFO) and piezoelectric polymers have been combined and processed into different morphologies, maintaining biocompatibility for tissue engineering. The present work studied how PHBV/CFO microspheres affected neural and glial response in spinal cord cultures. It is expected that the electrical signals generated by these microspheres due to their magnetoelectric nature could aid in tissue regeneration and repair. PHBV/CFO microspheres were not cytotoxic and were able to impact neurite outgrowth and promote neuronal differentiation. Furthermore, PHBV/CFO microspheres led to microglia activation and induced the release of several bioactive molecules. Importantly, magnetically stimulated microspheres ameliorated cell viability after an in vitro ROS-induced lesion of spinal cord cultures, which suggests a beneficial effect on tissue regeneration and repair.

Os lípidos constituem uma porção significativa do cérebro e desempenham um papel crítico na sua função e estrutura, com alterações lipídicas importantes observadas em doenças neurodegenerativas, como a doença de Alzheimer (AD), em que os estudos implicam a via da fosfolipase D (PLD). A isoenzima PLD1 da PLD foi demonstrada ser a principal fonte de ácido fosfatídico no hipocampo, uma estrutura cerebral vulnerável à degeneração no contexto neuropatológico. Além disso, foi demonstrado que a sua ablação perturba a organização do hipocampo, afetando particularmente o lipidoma do hipocampo dorsal (DH), bem como a diferenciação da arborização dendrítica nos neurónios piramidais de CA1. Esta descoberta implica o papel da PLD1 na manutenção da estrutura do hipocampo. Dada a importância de compreender o contexto celular da atividade da PLD1 na integridade neuronal do hipocampo, surgiu a necessidade de caraterizar histologicamente as diferentes populações de células gliais no hipocampo, tanto na presença como na ausência de PLD1, bem como os processos dependentes da PLD1 nestas mesmas células. A compreensão da relação entre os neurónios e as células gliais - especificamente os oligodendrócitos e os astrócitos - na garantia da integridade neuronal através da via da PLD1 forneceria informações valiosas sobre os mecanismos celulares subjacentes à função hipocampal. No entanto, abordagens prévias não captaram totalmente a extensão da atividade da PLD1, suscitando a necessidade de métodos que não só quantifiquem a atividade da PLD1, mas também a avaliem a nível celular e subcelular. O presente estudo apresenta os desafios da aplicação de uma abordagem desenvolvido pela nossa equipa com base no método IMPACT, revelando que, embora a incubação ex vivo com 5-hexyn-1-ol tenha melhorado a distribuição espacial do álcool, o sinal inespecífico salienta a necessidade de otimizações adicionais. A análise histológica da região CA1 do DH implica que a ablação da PLD1, embora não influencie a densidade populacional de astrócitos e oligodendrócitos, afeta negativamente a sua maturação. Além disso, a ablação de PLD1 parece perturbar os processos de mielinização no CA1 do DH. Estes resultados abrem perspetivas para uma caraterização mais aprofundada da estrutura morfológica dos astrócitos e dos oligodendrócitos para compreender a extensão do papel que a PLD1 desempenha na diferenciação destas células e, em última análise, na proteção da integridade neuronal.

Cork and rubber are prized for their thermal and acoustic insulation, but sunlight exposure can lead to ageing. This can be mitigated by UV-filter coatings like TiO2 and ZnO, though their performance against mechanical wear remains unexplored. Three rubber substrates, differing in roughness, shape, and color, were coated with dense amorphous TiO2 films and nanocolumnar ZnO films. Tribological tests revealed the friction coefficient (CoF) depends on rubber type, influenced by film thickness and substrate roughness. Coated substrates showed lower CoF and improved wear resistance compared to uncoated ones. ZnO coatings, especially thicker ones on low roughness substrates, exhibited the lowest CoF. Strong adhesion was indicated by residue after testing and stretching, suggesting enhanced tribological performance and broader applications.

Recent advancements in biomedicine and tissue regeneration have profoundly impacted the entire healthcare spectrum. These advancements have enabled the development of applications for repairing damaged tissues, thereby restoring their functionality. One fundamental aspect of living structures is their ability to accurately respond to a specific stimulus. Due to their versatile and function-specific designs and active responses, stimuli-responsive materials have gained significant interest in the field of biomedical applications, namely for muscle tissue engineering and regenerative medicine. This chapter presents different stimuli-responsive materials and their applications in the field of skeletal and cardiac muscle tissue regeneration. Additionally, it addresses some challenges associated with the clinical translation of these materials.

The present study describes macroinvertebrate assemblages in three Zostera noltei meadows, following a salinity gradient along the Aveiro lagoon (Portugal). The main environmental descriptors and Z. noltei biometrics were studied to provide a model of the multivariate macroinvertebrate assemblage structure. The macroinvertebrate assemblage structure in the meadow close to the lagoon opening was significantly different. This could be explained by its higher organic matter content and salinity values. Our model highlighted that 72% of the variation on macroinvertebrate assemblage structure was explained by the studied variables, being organic matter, salinity and sediment median grain size the most relevant factors. Moreover, the number of Z. noltei shoots, and cover of the invasive species Agarophyton aff. vermiculophyllum were also significant. The strong relationship between macroinvertebrates, environmental descriptors and Z. noltei biometrics validates the usefulness of macroinvertebrates as indicators of the seagrass condition in intertidal environments. This study provides baseline data that will be crucial to detect anthropogenic disturbances and preserve Z. noltei meadows, including their associated biodiversity. These data will also allow focusing on certain environmental factors and Z. noltei biometrics that have proved shaping the macroinvertebrate assemblages’ structure.

A colite ulcerosa (CU) é uma doença inflamatória crónica que afeta principalmente o cólon e o reto. Embora a sua etiologia permaneça desconhecida, a CU é considerada uma doença multifatorial que envolve suscetibilidade genética e alterações do sistema imunológico desencadeadas por alterações no microbioma e fatores ambientais. Esta tese investiga o impacto do microbioma nas manifestações clínicas da CU e o efeito da suplementação de aminoácidos de cadeia ramificada (BCAA) na gravidade da doença, com foco no efeito das diferenças entre sexos e nas alterações da microbiota intestinal que influenciam as manifestações da doença. Uma coorte clínica de 105 pacientes com CU em remissão permitiu correlacionar espécies bacterianas intestinais com a recidiva da doença. Os níveis fecais de Akkermansia muciniphila e Parabacteroides distasonis foram integrados com dados demográficos e clínicos para desenvolver um modelo preditivo do tempo de remissão, que revelou uma correlação negativa entre estas espécies bacterianas e o período de remissão. As diferenças entre sexos associadas à suplementação com BCAA utilizando modelo de colite induzida com dextrano sulfato de sódio (DSS) foram investigadas na segunda parte deste trabalho. A suplementação com BCAA exacerbou a severidade da colite em murganhos machos, evidenciada pelo pior índice de atividade da doença (DAI) e aumento do dano histológico. A análise da microbiota revelou uma modulação prejudicial com diminuição de Lactobacillus spp. e aumento de patobiontes, enquanto o perfil metabólico revelou a redução de fumarato no colon e um aumento de metabolitos pró-inflamatórios. Notavelmente, a reposição dos níveis de fumarato reverteu o fenótipo adverso induzido pelos BCAA. Em fêmeas, a suplementação com BCAA teve um efeito protetor, associado ao aumento de Th17 e células linfoides inatas tipo 3 (ILC3), produtoras de IL-17A e IL-22. Fêmeas ovariectomizadas perderam esse fenótipo protetor, mostrando a importância das hormonas sexuais neste fenótipo, assim como do microbioma modulado pelas hormonas. Em conclusão, estes resultados sublinham o impacto significativo do microbioma na CU e destacam a importância de considerar as diferenças entre os sexos nas estratégias terapêuticas. Esta investigação fornece novo conhecimento e potenciais abordagens para o tratamento da CU, enfatizando a necessidade de tratamentos personalizados e específicos para cada sexo que considerem a complexa interação entre microbiota, metabolismo e fatores do hospedeiro.

Na procura por soluções restauradoras estéticas e minimamente invasivas, as facetas ultrafinas em zircónia surgem como uma abordagem promissora. Esta tese de doutoramento aborda o desenvolvimento, a produção CAD/CAM e a avaliação funcional de facetas ultrafinas produzidas a partir de zircónia tetragonal estabilizada com 3 mol% de ítria (3Y-TZP). Estas restaurações visam aliar elevada translucência, excelente resistência mecânica com o intuito de se promover as restaurações minimamente invasivas, respondendo assim às exigências clínicas atuais. Foi desenvolvido um programa experimental abrangente e multidisciplinar, estruturado em quatro áreas principais: comportamento ao desgaste, resistência adesiva e influência da pressão de cimentação e desempenho ótico em espessuras ultrafinas. Os resultados demonstraram que a zircónia 3Y-TZP apresenta elevada resistência ao desgaste, mantendo a rugosidade superficial abaixo do limiar clínico de retenção bacteriana, mesmo após 16 anos de simulação de escovagem. Os ensaios de adesão revelaram uma forte correlação inversa entre a pressão aplicada e a espessura da camada de cimento, com os melhores valores de resistência obtidos sob pressão controlada e camadas finas. A análise ótica confirmou que, em espessuras ≤ 0,15 mm, a zircónia 3Y-TZP atinge níveis de translucência comparáveis ou mesmo superiores aos da zircónia altamente translúcida 5Y-PSZ. Adicionalmente, foi validado um fluxo digital completo para a produção de uma faceta com 0,15 mm de espessura, confirmando a sua precisão dimensional e viabilidade para aplicações clínicas sem preparação. Conclui-se que as facetas ultrafinas em 3Y-TZP, com espessuras entre 0,15 0,30 mm, são viáveis do ponto de vista clínico, permitindo a preservação da estrutura dentária saudável, ao mesmo tempo que garantem estabilidade funcional e estética a longo prazo. A abordagem proposta está totalmente alinhada com os princípios da odontologia minimamente invasiva e abre novas perspetivas para restaurações anteriores à base de zircónia.

A ataxia cerebelar é uma condição neurológica caracterizada por descoordenação dos membros inferiores, variabilidade da marcha e instabilidade postural, que resulta em perda de equilíbrio e redução da mobilidade. Atualmente, a reabilitação física intensiva é o principal tratamento da ataxia, envolvendo equipas multidisciplinares e exigindo um enorme esforço e dedicação por parte dos terapeutas, Assim, torna-se necessário encontrar meios complementares que promovam a recuperação da capacidade motora e reduzam o ónus da terapia manual, atenuando os impactos socioeconómicos. A terapia assistida por robô tem vindo a desempenhar um papel fundamental na terapia física, não só por se revelar eficaz, mas também porque permite o alivio na carga dos terapeutas, oferecendo uma abordagem colaborativa. Esta tese de doutoramento apresenta a próxima geração do ASBGo Smart Walker, um andarilho robótico desenvolvido para o treino da marcha atáxica. Esta tese visa otimizar o dispositivo, agora designado por WALKit, dotando-o de funcionalidades inovadoras que maximizam o envolvimento do utilizador na terapia. Esta tese está estruturada em cinco partes, Primeiro, optimizou-se o software do dispositivo, tornando- o mais intuitivo e funcional, considerando requisitos técnicos e clínicos. Segundo, realizou-se um estudo profundo sobre a descodificação do movimento do utilizador de forma indireta e intuitiva com base em deep learning. O modelo revelou ser preciso, mas, ocasionalmente, desvia o foco do utilizador, Em terceiro lugar, foram introduzidas duas estratégias de controlo: uma abordagem Human-in-the-loop que presta assistência de acordo com as intenções de movimento do utilizador e uma estratégia Assist-as- Needed que supervisiona os comandos do utilizador, assistindo, de forma inteligente, em caso de ne- cessidade. Quarto, foi desenvolvida uma estratégia integrada de biofeedback audiovisual e um jogo sério baseado em realidade virtual não imersiva, que visam maximizar a participação ativa do utilizador e tornar a terapia com o WALKit mais envolvente e diversificada. Por fim, foi realizado um estudo clínico de in- tervenção para determinar a eficácia do WALKit na reabilitação da ataxia, Os resultados globais indicam que o WALKit promove uma melhoria na velocidade e qualidade da marcha, e no controlo do equilibrio.