Construction of a mathematical model based on a genetic algorithm for an aptitude program in high school student optimization / Construção de modelo matemático baseado no algoritmo genético para otimização de um programa de aptidão em estudantes do ensino medio / Construcción de un modelo matemático basado en un algoritmo genético para la optimización de un programa de aptitudes en estudiantes de secundaria

ABSTRACT Introduction: The genetic algorithm is one of the essential theoretical mathematical models for simulating biological development. It is widely used in many fields such as engineering, medicine, and economics. Objective: Use the genetic algorithm as a mathematical model basis for optimization in the high school students' aptitude program. Methods: The selection method by competition is adopted to elect the random crossover of male crossover probability with high similarity to generate a new population. A genetic algorithm was proposed to adjust the crossover probability and dynamic mutation according to fitness, aiming to solve the problem of dynamic changes. A comparative analysis is performed between the nonlinear differential equations and the Levenberg-Marquardt method algorithm. Results: The algorithm improvement was obtained after analyzing the operation process and structuring of the traditional genetic algorithm; the mathematical model application revealed improvement in the motion accuracy model established by the genetic algorithm. Conclusion: The physical enhancement optimization scheme was tested and verified by a genetic algorithm and proves the research results hold theoretical feasibility. Evidence Level II; Therapeutic Studies - Investigating the results.

RESUMO Introdução: O algoritmo genético é um dos mais importantes modelos matemáticos teóricos para simulação de desenvolvimento biológico. É amplamente utilizado em muitos campos, tais como engenharia, medicina e economia. Objetivo: Utilizar o algoritmo genético como base de um modelo matemático para otimização no programa de aptidão nos estudantes do ensino médio. Método: Adota-se o método de seleção por competição para eleger o cruzamento aleatório da probabilidade de crossover masculino com grande semelhança para gerar uma nova população. Um algoritmo genético foi proposto para ajustar a probabilidade de crossover e mutação dinâmica de acordo com a aptidão física, visando resolver o problema das alterações dinâmicas. Efetua-se uma análise comparativa entre os resultados das equações diferenciais não-lineares e o algoritmo de Levenberg-Marquardt de quarta ordem. Resultados: O aperfeiçoamento do algoritmo foi obtido após a análise do processo de operação e estruturação do algoritmo genético tradicional, a aplicação do modelo matemático revelou melhora na precisão do modelo de movimento estabelecido pelo algoritmo genético. Conclusão: O esquema de otimização do aprimoramento físico foi testado e verificado por um algoritmo genético provando que os resultados da pesquisa possuem praticabilidade teórica.Nível de evidência II; Estudos Terapêuticos - Investigação de Resultados.

RESUMEN Introducción: El algoritmo genético es uno de los modelos matemáticos teóricos más importantes para la simulación del desarrollo biológico. Se utiliza ampliamente en muchos campos como la ingeniería, la medicina y la economía. Objetivo: Utilizar el algoritmo genético como base de un modelo matemático de optimización en el programa de aptitud para estudiantes de secundaria. Método: Se adopta el método de selección por competencia para elegir el cruce aleatorio de probabilidad de crossover masculino con alta similitud para generar una nueva población. Se propuso un algoritmo genético para ajustar la probabilidad de cruce y la mutación dinámica en función de la aptitud, con el fin de resolver el problema de los cambios dinámicos. Se realiza un análisis comparativo entre los resultados de las ecuaciones diferenciales no lineales y el algoritmo de Levenberg-Marquardt de cuarto orden. Resultados: La mejora del algoritmo se obtuvo tras el análisis del proceso de funcionamiento y estructuración del algoritmo genético tradicional, la aplicación del modelo matemático reveló la mejora de la precisión del modelo de movimiento establecido por el algoritmo genético. Conclusión: El esquema de optimización de la mejora física se probó y verificó mediante un algoritmo genético, demostrando que los resultados de la investigación tienen viabilidad teórica. Nivel de evidencia II; Estudios terapéuticos - Investigación de resultados.

Same-day discharge percutaneous coronary intervention. Where are we? / Intervenção coronária percutânea com alta no mesmo dia. Onde estamos?

With the evolution of percutaneous coronary intervention techniques and their greater safety, the use of radial access, the greater need to optimize resources in health management and the greater demand from patients for an agile service to solve their problems, the discharge on the same day after percutaneous coronary interventions have been gaining ground in the global scenario as a feasible strategy. The objective of this article was to demonstrate that there is already a scientific basis for this, which extends from the financial aspect, and the patient's experience, to the technical details related to the safety of the strategy. A structured protocol based on evidence and on the most recent recommendations from two major medical societies is also proposed. Selecting patients well, training the multidisciplinary team and educating the patient are fundamental parts for the success of the strategy.

Com a evolução das técnicas de intervenção coronária percutânea e sua maior segurança, o uso do acesso radial, a maior necessidade de otimização dos recursos na gestão em saúde e a maior cobrança por parte dos pacientes por um serviço ágil para resolução de seus problemas, a alta no mesmo dia após as intervenções coronárias percutâneas vem ganhando espaço no cenário global como uma estratégia factível. O objetivo deste artigo foi demonstrar que já há base científica para o assunto, a qual se estende desde a aspectos financeiros, à experiência do paciente até à questão técnica relacionada à segurança da estratégia. Propõe-se, ainda, um protocolo estruturado baseado em evidências e nas recomendações mais recentes de duas grandes sociedades médicas. Selecionar bem os pacientes, treinar a equipe multiprofissional e educar o paciente são partes fundamentais para o sucesso da estratégia.

Desenvolvimento de um corante natural bioativo rico em antocianinas a partir de framboesa vermelha

Atualmente, os corantes alimentares artificiais são alvo de grande controvérsia por parte do consumidor, da comunidade científica e do setor industrial. Estes aditivos, apesar de serem estáveis e baratos, têm sido associados a potenciais problemas de toxicidade, o qual tem vindo a dar preferência a alimentos formulados com corantes de base natural. Neste sentido, várias empresas têm vindo a comprometer-se a utilizar corantes naturais nos seus produtos alimentares para atender a este movimento que se tem intensificado. Contudo, ainda é necessário encontrar novas fontes de pigmentos naturais e otimizar processos de extração para uma recuperação eficiente e ecossustentável. As antocianinas são moléculas muito promissoras para desenvolver este tipo de aditivos alimentares, pois permitem obter diferentes tonalidades de cor, além de proporcionarem efeitos bioativos de interesse para a conservação do alimento e para a saúde do consumidor. As antocianinas podem ser obtidas a partir de diferentes matrizes vegetais, entre as quais a framboesa vermelha (Rubus idaeus L.) é um bom exemplo e uma cultura em franco crescimento em Portugal. Portanto, este trabalho foi realizado com o objetivo geral de desenvolver um corante alimentar bioativo rico em antocianinas a partir de framboesa vermelha (mais concretamente bio-resíduos da sua produção). Para isso, foram estudados e comparados dois métodos de extração assistidos por temperatura (EAT) e ultrassons (EAU) para extrair antocianinas a partir da framboesa vermelha. As variáveis independentes tempo de processamento, percentagem de etanol e temperatura ou potência ultrassónica foram combinadas em desenhos de composto central rotativo (DCCR) de cinco níveis e a metodologia de superfície de resposta (RSM) foi usada no processo de otimização. O rendimento de extração (massa de extrato) e os teores de cianidina-3-O-soforósido (C3S) e cianidina-3-O-glucósido (C3G) foram monitorizados por gravimetria e HPLC-DAD-ESI/MSn, respetivamente, e usados como critérios de resposta na otimização. Os modelos polinomiais construídos foram ajustados com sucesso aos dados experimentais e usados para determinar as condições ótimas de extração. Ao maximizar simultaneamente as variáveis dependentes, o método EAT originou valores de resposta ligeiramente superiores (61% de massa de extrato e 8,7 mg de antocianinas por grama de extrato), mas precisou de 76 min de processamento a 38 °C, usando 21% (v/v) de etanol, enquanto o método EAU exigiu 16 min de sonicação a 466 W de potência, com 38% (v/v) de etanol. Os modelos preditivos foram validados experimentalmente através da produção de extratos de framboesa vermelha nas condições ótimas de EAT e EAU e posterior comparação com os valores previstos pelos modelos matemáticos. Estes novos extratos ricos em antocianinas apresentaram uma cor vermelho-púrpura e atividade antioxidante in vitro pela capacidade de inibir a peroxidação lipídica (avaliada através do ensaio de inibição da formação de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico) e de proteger da hemólise oxidativa provocada por radicais livres de relevância biológica. Esta maior atividade antioxidante foi atribuída ao extrato obtido pelo método EAT, o qual também apresentou o maior teor de antocianinas. Os extratos, quando testados pelo método de microdiluição em placa e pelo ensaio colorimétrico do cloreto de p-iodonitrotetrazólio (INT), também mostraram atividade antimicrobiana contra bactérias transmitidas por alimentos, como Escherichia coli e Enterococcus faecalis. Os resultados deste estudo destacaram o potencial dos extratos de framboesa como corantes alimentares naturais com efeitos bioativos e poderão ser explorados pelo setor industrial interessado na produção de ingredientes à base de antocianinas.

Currently, artificial food colours are the subject of great controversy by the consumer, the scientific community, and the industrial sector. These additives, despite being stable and inexpensive, have been associated with potential toxicity issues for the consumer, who has been giving preference to foods formulated with bio-based colorants. In this sense, several companies have been committed to using natural colorants in their food products to meet this movement that has intensified. However, it is still necessary to find new sources of natural pigments and optimize extraction processes for an efficient and eco-sustainable recovery. Anthocyanins are very promising molecules for developing this type of food additives, as they allow different shades of colour to be obtained, in addition to providing bioactive effects of interest for food conservation and consumer health. Anthocyanins can be obtained from different plant matrices, among which the red raspberry (Rubus idaeus L.) is a good example and an emerging culture in Portugal. Therefore, this work was developed with the general objective of developing a bioactive anthocyanin-rich food colorant from red raspberry (more specifically bio-waste from its production). For that, two extraction methods assisted by temperature (HAE) and ultrasounds (UAE) were studied and compared to extract anthocyanins from the red raspberry. The independent variables processing time, ethanol percentage, and temperature or ultrasonic power were combined in five-level rotatable central composite designs (RCCD) and the response surface methodology (RSM) was used in the optimization process. The extraction yield (extract weight) and levels of cyanidin-3-O-sophoroside (C3S) and cyanidin-3-O-glucoside (C3G) were monitored by gravimetry and HPLC- DAD-ESI/MSn, respectively, and used as response criteria in the optimization. The constructed polynomial models were successfully fitted to the experimental data and used to determine the optimal extraction conditions. When maximizing the dependent variables simultaneously, the HAE method gave slightly higher response values (61% extract weight and 8.7 mg anthocyanins per gram of extract), but it took 76 min of processing at 38 °C, using 21 % (v/v) of ethanol, while the UAE method required 16 min of sonication at 466 W, with 38% (v/v) of ethanol. The predictive models were validated experimentally through the production of red raspberry extracts in the optimal conditions of HAE and UAE and later comparison with the values predicted by the mathematical models. These new extracts rich in anthocyanins showed a purple-red colour and antioxidant activity in vitro due to their ability to inhibit lipid peroxidation (evaluated through thiobarbituric acid reactive substances formation inhibition) and to protect from the oxidative haemolysis caused by biologically relevant free radicals. This greater antioxidant activity was attributed to the extract obtained by the HAE method, which also had the highest anthocyanin content. The extracts, when tested by the microdilution method and by the rapid p- iodonitrotetrazolium chloride (INT) colorimetric assay, also showed antimicrobial activity against food-borne bacteria, such as Escherichia coli and Enterococcus faecalis. The results of this study highlighted the potential of raspberry extracts as natural food colours with bioactive effects and could be explored by the industrial sector interested in the production of anthocyanin-based ingredients.