Caracterização das qualidades de radiação de uma ampola de raios X com ânodo de tungsténio no âmbito da mamografia

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Otimização da técnica de micro Fluorescência de Raios- X para o estudo de ossos

Nos países desenvolvidos, as doenças reumáticas são o grupo de doenças mais fre-quentes da espécie humana, sendo por isso o primeiro motivo de consulta nos cuidados de saúde primários e a principal causa de incapacidade temporária para o trabalho e de reformas antecipadas por doença/invalidez (Canhão & Branco, 2013). O estudo destas doenças torna-se cada vez mais urgente visto que estas têm tendência crescente, tendo em conta os atuais esti-los de vida e o aumento da longevidade da população. Nesta dissertação foi estudada e otimi-zada a técnica de Micro Fluorescência de Raios-X (μ-XRF) de forma a permitir um estudo de elementos maioritários e elementos traço em ossos com doenças reumáticas, tendo em espe-cial atenção a razão Ca/P, já que, por estudos até agora efetuados, esta razão é considerada um biomarcador adequado para a avaliação da saúde dos ossos. Foram então verificados os erros aleatórios e sistemáticos existentes nesta técnica e concluiu-se quais os tipos de parâme-tros que devem ser tidos em conta para este estudo, tais como corrente, tensão do tubo, filtros, entre outros. As amostras foram ainda analisadas com a técnica de PIGE (Particle Induced Gamma-ray Emission) e comparados os resultados com os de μ-XRF de forma a avaliar a in-fluência da topologia da amostra. Pretende-se que este estudo seja o início do desenvolvimen-to de um método alternativo de diagnóstico precoce de doenças reumáticas, conduzindo a um tratamento mais eficaz e melhorando assim a qualidade de vida da população.

Requalificação de um espectrómetro Kratos XSAM 800 para espectroscopia de fotoelectrões de Raios-X

A espectroscopia de fotoelectrões de raios-X (XPS - X-ray Photoelectron Spectroscopy)é uma das técnicas de análise de superfícies mais importantes e mais usadas em diversasáreas científico-tecnológicas e industriais. Com ela é possível determinar quantitativa equalitativamente a composição elementar e a composição química aproximada, respectivamente,e estrutura electrónica dos elementos presentes para diferentes tipos de materiais. O laboratório de ciência de superfícies do Departamento de Física da FCT-UNL encontra-se equipado com um sistema de ultra-alto vácuo Kratos XSAM 800 contendo a instrumentação necessária para se realizar XPS. No entanto, o equipamento precisava de uma requalificação. O controlo e aquisição de dados do espectrómetro era feito por um computador PDP11 de 16-bits que actualmente não é comercializado e não tem qualquer suporte técnico por parte do fabricante. Foi substituído por um computador moderno e por uma placa genérica de aquisição de dados. Para que a análise quantitativa pela técnica de XPS seja precisa, é necesssário fazer a caracterização do sistema. Isso implica o conhecimento de parâmetros como a função de transmissão do espectrómetro e a linearidade da resposta do sistema de detecção. Foi feito um estudo da linearidade da resposta do sistema de detecção e determinou-se experimentalmente a função de transmissão do espectrómetro. Os resultados obtidos para a função de transmissão mostraram estar qualitativamente de acordo com os resultados obtidos por outros na literatura. A transmissão da coluna óptica do analisador de energia de electrões foi posteriormente submetida a um processo de optimização, através da implementação de um algoritmo evolutivo diferencial para optimização de funções, recorrendo a linguagem de programação gráfica LabVIEWTM.

Fluorescência de raios-X aplicada ao estudo de ossadas humanas

O trabalho desenvolvido nesta dissertação visa o estudo da composição elementar de restos humanos (séculos XVIII-XIX) por fluorescência de raios-X dispersiva em energia (EDXRF). Os tecidos analisados, ossos, dentes, cabelos e massa encefálica, pertenciam a um conjunto de corpos exumadosda Ermida do Espírito Santo, em Almada (Portugal). Os resultados foram obtidos pela análise complementar de duas montagens experimentais: EDXRF com geometria triaxial e -EDXRF com geometria convencional. A primeira técnica permite obter melhores limites de deteção para matrizes de baixo Z. A configuração com um micro feixe e a análise em condições de vácuo permite melhorar os limites de deteção para os elementos mais leves. Os resultados obtidos para os indivíduos analisados puderam ser correlacionados, em alguns casos, com os hábitos alimentares e com o habitat, nomeadamente a exposição a elementos tóxicos. Adicionalmente, foi também avaliada a possibilidade de contaminação post-mortem dos corpos, a partir do local de inumação. Os elementos detetados em ambas as técnicas foram Ca, Fe, Cu, Zn, Br, Sr e Pb. Observaram-se níveis elevados de Zn e Sr para os ossos, que são indicativos de uma dieta rica em carne e peixe, respetivamente. Alguns indivíduos revelaram concentrações elevadas de Pb e Zn na polpa do dente. Estes elementos poder~ao ter sido resultado de uma da acumulação o ante-mortem e indicar o hábito do tabaco. Os resultados mostram um indivíduo que apresenta concentrações bastante elevadas de Pb, especialmente na massa encefálica, polpa do dente e ossos esponjosos. A contaminação poderá ter sido resultado da exposição ante-mortem de Pb, eventualmente devida ao trabalho efetuado numa fundição. Ademais, outro indivíduo apresentou uma concentração elevadíssima de Hg no cabelo. Neste caso, a hipótese proposta mais provável é a aplicação de um composto à base de Hg, para fins medicinais, possivelmente para a desinfestação de piolhos.

Produção e caracterização de microesferas compósitas de quitosano/fosfatos de cálcio para aplicações terapêuticas no tecido osseo

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Monitorização e otimização da deposição de filmes de óxidos mistos por RF-sputtering

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Física

Desenvolvimento de fármacos: melhoria do desempenho de princípios farmacologicamente ativos por síntese supramolecular

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Bioorgânica

Produção de microesferas de nanocompósitos de quitosano e argila para libertação controlada de fármacos

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Alumina recoberta por carbono como suporte de catalisadores de hidrodessulfurização

O presente trabalho consistiu no estudo do uso do etilenoglicol como fonte de carbono visando o recobrimento de uma alumina comercial, produzindo uma alumina recoberta por carbono (ARC). Os materiais preparados foram utilizados como suporte de molibdénio e usados na reação modelo de HDS do tiofeno. De modo a avaliar a influência da fonte de carbono na atividade e seletividade dos catalisadores preparados, foi estudada a variação da temperatura de carbonização e a variação do número de monocamadas teóricas de carbono impregnadas na superfície da γ-alumina. Os diferentes suportes e catalisadores sintetizados foram caraterizados por análise da cor, difração de raios X (DRX), fisissorção de N2, espetroscopia Raman, espetroscopia de refletância difusa na região do IV com transformada de Fourier (DRIFTS), Dessorção a temperatura programada (TPHe) e avaliação catalítica. Os resultados mostraram que com uma monocamada teórica, e para temperaturas inferiores a 700 ºC, a carbonização da fonte de carbono foi incompleta e que apenas para a temperatura de 700 ºC se originou carbono amorfo. Porém, verificou-se ainda que uma monocamada teórica de carbono não foi suficiente para recobrir a superfície da alumina, o que originou a necessidade de estudar a variação do número de monocamadas teóricas. A variação do número de monocamadas teóricas de carbono permitiu concluir que com um número inferior a 3 monocamadas teóricas não se verificou qualquer alteração nas propriedades da alumina. A impregnação de 3, 4, ou 5 monocamadas teóricas foi suficiente apenas para diminuir a área específica, porém não foi possível recobrir totalmente a superfície do suporte. Estes resultados indicam que o motivo pelo qual não foi possível recobrir a superfície do suporte se deve provavelmente à natureza da fonte de carbono utilizado, o etilenoglicol.

Hydroxyapatite porous structures for bone tissue engineering

Esta dissertação teve como objetivo o desenvolvimento de espumas porosas de hidroxiapatite (HA) baseadas em réplicas invertidas de cristais coloidais (ICC) para substituição óssea. Um ICC é uma estrutura tridimensional de elevada porosidade que apresenta uma rede interconectada de poros com elevada uniformidade de tamanhos. Este tipo de arquitetura possibilita uma proliferação celular homogénea e superiores propriedades mecânicas quando comparada com espumas de geometria não uniforme. O cristal coloidal (CC) - o molde da espuma - foi criado por empacotamento de microesferas de poliestireno (270 μm) produzidas por microfluídica e posterior tratamento térmico. O molde foi impregnado com um gel de hidroxiapatite produzido via sol-gel utilizando pentóxido de fósforo e nitrato de cálcio tetrahidratado como percursores de fósforo e cálcio, respectivamente. A espuma cerâmica foi obtida num único passo depois de um tratamento térmico a 1100oC que permitiu a solidificação do gel e a remoção do CC. A análise por espetroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e difração de raios-X (XRD) revelou uma hidroxiapatite carbonatada tipo A com presença de fosfatos tricálcicos. As propriedades mecânicas foram avaliadas por testes de compressão. A biocompatibilidade in vitro foi demonstrada através de testes de adesão e proliferação celular de osteoblastos.

Óxidos supercondutores de ítrio, bário e cobre dopados com granada de ítrio e ferro

O trabalho desenvolvido nesta tese de mestrado teve como objetivo a obtenção e caracterização de amostras de óxido de ítrio, bário e cobre (YBCO) com teor variável de granada de ferro e ítrio (YIG). As amostras obtidas foram caracterizadas quanto à sua estrutura cristalina através da técnica de difração de raios X (DRX). A densidade dos pós e dos compactos de pós foi determinada pelos métodos de Arquimedes, geométrico e picnometria de hélio. Usou-se um sistema de arrefecimento criostático "cryocooler" para estudar a evolução da resistência elétrica com a temperatura das amostras obtidas. Os ensaios de DRX confirmaram a existência das fases pretendidas, tanto na amostra de YBCO puro como na de YBCO com 10% de YIG, antes e após sinterização. Do ensaio de supercondutividade, observou-se que a amostra de YBCO puro possui uma temperatura de transição (

Desenvolvimento e avaliação in vitro de um revestimento multifuncional para possível aplicação em implantes ósseos

As fraturas ósseas têm sido consideradas como um problema sócio económico mundial afetando sobretudo os jovens e idosos. No caso de pequenas correções de fraturas ou defeitos ósseos é necessário a aplicação de implantes biodegradáveis que atuem de forma temporária durante o período de formação do novo tecido ósseo. Uma das grandes vantagens da sua aplicação é evitar uma segunda intervenção cirúrgica para a sua remoção. Para isso, o Magnésio (Mg) e as suas ligas têm vindo a ser considerados como uma boa opção para este tipo de implantes temporários pois para além de serem biodegradáveis e biocompatíveis possuem propriedades semelhantes ao osso. No entanto, a sua elevada taxa de degradação em ambiente biológico é uma desvantagem para a sua utilização que conduz à perda da sua funcionalidade. O objetivo deste trabalho foi desenvolver revestimentos multifuncionais biocompatíveis, para a superfície do implante biodegradável, que permitam controlar a taxa de degradação do Mg e em simultâneo promovam a adesão e proliferação celular no local afetado. Neste trabalho, foram desenvolvidos três tipos de revestimentos biocompatíveis: Fosfatos, Fosfatos com nanopartículas de hidroxiapatite e fosfatos com nanopartículas de hidroxiapatite e óxido de grafeno aplicados na superfície da liga de Mg AZ31 através do método de eletrodeposição/eletroforese química. Foi realizado um tratamento térmico e avaliada a sua influência na resposta celular e na sua resistência à degradação. As propriedades físico-químicas do revestimento foram obtidas por microscopia electrónica de varrimento e de transmissão, microscopia de Raman, difração de raios-X e microscopia de força atómica. Foram ainda analisadas medições do ângulo de contacto da superfície dos revestimentos e realizados ensaios de degradação em soluções fisiológicas. A resposta celular aos revestimentos foi testada in vitro através da avaliação da adesão e proliferação de células osteoblásticas (Saos-2). Os resultados obtidos demonstram que o tratamento térmico modifica a estrutura do revestimento e promove a adesão celular. A incorporação do óxido grafeno no revestimento de fosfatos e hidroxiapatite permite aumentar a resistência à degradação e promover uma melhor resposta celular.

Cerâmicas Medievais e Modernas de Azamor (Marrocos) – Análise textural, mineralógica e química

Entre 2008 e 2011 foi recuperado, por uma missão arqueológica portuguesa na cidade de Azamor (Marrocos), um vasto conjunto de artefactos cerâmicos. Estes foram divididos em dois grupos cronológicos distintos: o medieval (séculos XIV-XV), constituído principalmente por despejos de uma unidade de produção oleira, e o moderno (séculos XVII-XVIII), constituído por fragmentos recuperados em vários contextos domésticos. O presente trabalho é um estudo arqueométrico de 17 fragmentos cerâmicos representativos de todo o espólio. Consiste na caracterização textural, mineralógica e química das pastas e vidrados, tendo por fim determinar se a fonte de matérias-primas e as técnicas de produção se mantiveram as mesmas em ambos os períodos cronológicos. Foi feita a observação à lupa binocular e uma análise petrográfica (lâminas delgadas) dos fragmentos cerâmicos com o objetivo de caracterizar a textura da matriz cerâmica e de identificar os componentes mineralógicos e a sua distribuição espacial. Estas análises foram complementadas por análises de difração de raios X (difração de pós) e microscopia Raman. Para a caracterização química das pastas e vidrados utilizou-se a micro-fluorescência de raios X dispersiva de energias. Os resultados indiciam que, a nível textural, designadamente no que se refere à coesão e porosidade da pasta e à quantidade de elementos não-plásticos, os dois grupos cerâmicos se assemelham bastante. Também são muitas as semelhanças quer a nível mineralógico, tendo sido identificados predominantemente quartzo, calcite, feldspato, gehlenite e piroxena, quer a nível químico, revelando a composição comum de pastas calcíticas. Foi ainda possível estimar uma temperatura de cozedura acima dos 800-950ºC para as cerâmicas dos dois grupos. Os vidrados analisados apresentam as características de vidrados plúmbicos verdes, coloridos com Cu e Fe. Assim, existe uma forte probabilidade de que as fontes de matérias-primas e técnicas de produção empregues em Azamor sejam as mesmas, em ambos os períodos cronológicos.

A descoberta da Dupla Hélice do DNA: contributo para possíveis narrativas

Até ao final dos anos 40, o DNA não era reconhecido como portador da informação genética. Era uma molécula demasiado simples, difícil de isolar e incompatível com os métodos de análise da química orgânica e da biologia. Quando alguns cientistas começam a acreditar na importância do DNA, percebem que são incapazes, tecnicamente, de determinar a sua estrutura. É nesse espírito que James Watson vai para a Europa e, na primavera de 1951, ao assistir à conferência de Maurice Wilkins, da King’s College, onde vê uma fotografia do padrão de difração de raios X, percebe que será esta a técnica chave para a determinação da estrutura do DNA e, subsequentemente, dos segredos da vida. É este o início de uma das possíveis narrativas sobre uma das principais descobertas científicas do séc. XX que muitas vezes se reduz a: “A dupla hélice do DNA foi descoberta em 1953 por Watson e Crick”. Esta dissertação propõe-se a demonstrar que, apesar de em termos estritos, se tratar de uma afirmação verdadeira, não é suficiente para garantir uma experiência pedagógica significativa, nem fazer jus ao que é o funcionamento da ciência, com todas as implicações humanas, contextuais, éticas, consequências e impacto.