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Dissertações |
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JULIANA TOLEDO FARIA
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Avaliação biológica in vitro de extratos de Lafoensia glyptocarpa Koehne (Lythraceae)
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Orientador : CHRISTIANE BERTACHINI LOMBELLO
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Data: 13/02/2023
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Apesar da importância do uso de modelos animais nas pesquisas científicas os debates éticos que envolvem estes usos vêem direcionando diversas áreas à busca de alternativas a esta prática, visto que em alguns casos os animais são tratados da forma bárbara durante os experimentos. Já são realizados diversos testes in vitro que se mostraram muito eficientes, como testes de toxicidade em culturas celulares e de viabilidade celular, porém uma barreira são os testes regulatórios, pois cada organismo reage de uma forma diferente. Todo novo dispositivo médico ou fármaco deve ser submetido a uma avaliação dos efeitos biológicos de sua exposição ao corpo humano, que inclui testes de citotoxicidade. Estes testes são priorizados como indicadores de toxicidade, pois são simples, rápidos e possuem alta sensibilidade. A realização de testes de citotoxicidade é importante para os extratos de espécies vegetais nativas brasileiras com potencial medicinal, e que estão ainda em fase de identificação e padronização de seus usos. Devido ao uso no Brasil de plantas medicinais como tratamentos alternativos diversos é fundamental que a população seja previamente avisada sobre os riscos envolvidos com os usos destes extratos naturais. Este projeto visa à aplicação de testes de citotoxicidade in vitro, avaliando os efeitos de extratos de Lafoensia glyptocarpa em células, buscando demonstrar os níveis de sensibilidade destes testes de forma a contribuir para a redução (e possível substituição) de modelos animais.
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Apesar da importância do uso de modelos animais nas pesquisas científicas os debates éticos que envolvem estes usos vêem direcionando diversas áreas à busca de alternativas a esta prática, visto que em alguns casos os animais são tratados da forma bárbara durante os experimentos. Já são realizados diversos testes in vitro que se mostraram muito eficientes, como testes de toxicidade em culturas celulares e de viabilidade celular, porém uma barreira são os testes regulatórios, pois cada organismo reage de uma forma diferente. Todo novo dispositivo médico ou fármaco deve ser submetido a uma avaliação dos efeitos biológicos de sua exposição ao corpo humano, que inclui testes de citotoxicidade. Estes testes são priorizados como indicadores de toxicidade, pois são simples, rápidos e possuem alta sensibilidade. A realização de testes de citotoxicidade é importante para os extratos de espécies vegetais nativas brasileiras com potencial medicinal, e que estão ainda em fase de identificação e padronização de seus usos. Devido ao uso no Brasil de plantas medicinais como tratamentos alternativos diversos é fundamental que a população seja previamente avisada sobre os riscos envolvidos com os usos destes extratos naturais. Este projeto visa à aplicação de testes de citotoxicidade in vitro, avaliando os efeitos de extratos de Lafoensia glyptocarpa em células, buscando demonstrar os níveis de sensibilidade destes testes de forma a contribuir para a redução (e possível substituição) de modelos animais.
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MONIQUE RODRIGUES
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LASERS Q-SWITCHED NA REMINERALIZAÇÃO DA CÁRIE DE RADIAÇÃO RADICULAR: EFEITOS DO COMPRIMENTO DE ONDA, ASSOCIAÇÃO COM FLUORETO OU VITROCERÂMICA
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Orientador : PATRICIA APARECIDA DA ANA
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Data: 17/05/2023
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A cárie de radiação é uma das complicações mais prevalentes da radioterapia de cabeça e pescoço, e sua rápida progressão pode levar à perda do elemento dental em poucos meses. Para evitar seu desenvolvimento e progressão, estratégias como aplicação profissional de fluoreto, uso de bochechos com fluoreto ou clorexidina, assim como de dentifrícios remineralizantes têm se mostrado eficientes. Contudo, isso requer muita cooperação do paciente, o que pode ser difícil em pacientes em fase de reabilitação. Assim, estratégias que modifiquem a estrutura do tecido dentário, tais como o uso de lasers em alta intensidade, se mostram promissoras. Ainda, alguns biomateriais, como as vitrocerâmicas, também podem ser eficientes neste processo devido à formação de hidroxiapatita carbonatada sobre as superfícies. Portanto, o presente estudo in vitro objetivou avaliar a ação do laser de Nd:YAG Q-switched (com duração de pulso de 5 ns), emitido no infravermelho (1064 nm) ou no ultravioleta (355 nm), seja isoladamente ou em associação com a aplicação de flúor fosfato acidulado (FFA) ou de Biosilicato®, na remineralização de lesões incipientes de cárie de radiação radicular. Para tal, foram empregados blocos de dentina radicular bovina sadia, submetidos à radioterapia in vitro e, após, desmineralizados por 32h para desenvolvimento de lesão incipiente de cárie. Para a realização dos tratamentos, as amostras foram distribuídas em 9 grupos experimentais e, em seguida, a ativação da remineralização foi feita por meio de ciclagem de pH com duração de 8 dias. As avaliações das amostras foram feitas por espectroscopia de absorção no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), tomografia por coerência óptica (OCT) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) em dois momentos distintos: antes e após a ciclagem de pH. Para todas as variáveis resposta, foi efetuada análise estatística ao nível de significância de 5%. Observou-se que ambos os lasers isoladamente modificam a microestrutura da dentina, tais como alterações na matriz orgânica e inorgânica, assim como derretimento e ressolidificação da superfície da dentina; porém, as modificações são mais evidentes no uso do comprimento de onda de 1064nm. Na associação com Biosilicato®, a radiação laser aumentou sua bioatividade e, como consequência, a formação de hidroxiapatita carbonatada. A associação da irradiação laser, seja com Biosilicato® ou com FFA, aumentou a remineralização das lesões incipientes de cárie. Portanto, foi possível concluir que o laser de Nd:YAG Q-switched pode aumentar a bioatividade do Biosilicato®, assim como modificar a microestrutura da dentina irradiada. Para isso, o comprimento de onda de 1064 nm é o mais recomendado.
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A cárie de radiação é uma das complicações mais prevalentes da radioterapia de cabeça e pescoço, e sua rápida progressão pode levar à perda do elemento dental em poucos meses. Para evitar seu desenvolvimento e progressão, estratégias como aplicação profissional de fluoreto, uso de bochechos com fluoreto ou clorexidina, assim como de dentifrícios remineralizantes têm se mostrado eficientes. Contudo, isso requer muita cooperação do paciente, o que pode ser difícil em pacientes em fase de reabilitação. Assim, estratégias que modifiquem a estrutura do tecido dentário, tais como o uso de lasers em alta intensidade, se mostram promissoras. Ainda, alguns biomateriais, como as vitrocerâmicas, também podem ser eficientes neste processo devido à formação de hidroxiapatita carbonatada sobre as superfícies. Portanto, o presente estudo in vitro objetivou avaliar a ação do laser de Nd:YAG Q-switched (com duração de pulso de 5 ns), emitido no infravermelho (1064 nm) ou no ultravioleta (355 nm), seja isoladamente ou em associação com a aplicação de flúor fosfato acidulado (FFA) ou de Biosilicato®, na remineralização de lesões incipientes de cárie de radiação radicular. Para tal, foram empregados blocos de dentina radicular bovina sadia, submetidos à radioterapia in vitro e, após, desmineralizados por 32h para desenvolvimento de lesão incipiente de cárie. Para a realização dos tratamentos, as amostras foram distribuídas em 9 grupos experimentais e, em seguida, a ativação da remineralização foi feita por meio de ciclagem de pH com duração de 8 dias. As avaliações das amostras foram feitas por espectroscopia de absorção no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), tomografia por coerência óptica (OCT) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) em dois momentos distintos: antes e após a ciclagem de pH. Para todas as variáveis resposta, foi efetuada análise estatística ao nível de significância de 5%. Observou-se que ambos os lasers isoladamente modificam a microestrutura da dentina, tais como alterações na matriz orgânica e inorgânica, assim como derretimento e ressolidificação da superfície da dentina; porém, as modificações são mais evidentes no uso do comprimento de onda de 1064nm. Na associação com Biosilicato®, a radiação laser aumentou sua bioatividade e, como consequência, a formação de hidroxiapatita carbonatada. A associação da irradiação laser, seja com Biosilicato® ou com FFA, aumentou a remineralização das lesões incipientes de cárie. Portanto, foi possível concluir que o laser de Nd:YAG Q-switched pode aumentar a bioatividade do Biosilicato®, assim como modificar a microestrutura da dentina irradiada. Para isso, o comprimento de onda de 1064 nm é o mais recomendado.
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THIAGO NERI
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PROTÓTIPO DE PRÓTESE DE MEMBRO SUPERIOR ACIONADO POR TENSOR DE FORÇA GRADUAL
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Data: 21/09/2023
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INTRODUÇÃO: Indivíduos com amputação de membro superior podem ter melhor qualidade de vida com uso de próteses que podem ser do tipo estética, mecânica, mioelétrica ou híbrida. Segundo os usuários de próteses, os modelos atuais produzidos por métodos convencionais são desconfortáveis e pesados, por isso existe uma taxa de abandono de uso muito alta. Na última década, modelos open source de próteses personalizadas de membro superior têm sido disponibilizados para produção com o uso da tecnologia de manufatura aditiva. No entanto, apesar desses modelos serem mais leves, funcionais, acessíveis e oferecerem opção de cores, as próteses mecânicas ativas acionadas pelo movimento do punho ou cotovelo requerem esforço contínuo dessa articulação para realizar a preensão de objetos. OBJETIVO: Desenvolver e avaliar um protótipo de prótese mecânica transradial acionado pelo cotovelo, com um dispositivo tensor de força, para regular a tração exercida na preensão de objetos e diminuir o esforço do usuário em relação as próteses convencionais e próteses produzidas por manufatura aditiva. MATERIAL E MÉTODOS: A metodologia adotada na pesquisa foi a Design Science Research, método adequado para projetar artefatos de engenharia que possam solucionar um problema real. As etapas de desenvolvimento do artefato incluíram a realização de um ciclo de prototipagem de modelos de prótese, com aquisição das medidas antropométricas, modelagem 3D, manufatura e montagem da prótese e tensor de força, avaliação da prótese montada em testes de bancada e simulações. RESULTADOS: Os protótipos de prótese equipados com o dispositivo mecânico tensor de força permitiram o acionamento gradual das funções de abrir e fechar a mão, bem como permanecer com a mão fechada para preensão de objetos com dosagem gradual da força aplicada e menor esforço para o usuário. O quarto protótipo possibilitou uma preensão palmar variada, com a centralização e articulação do dedo polegar, possibilitou preensões do tipo pinça e cilíndrica, favorecendo também na diminuição de massa e menor tempo de impressão do arquivo 3D. As principais limitações da pesquisa estão relacionadas a diminuição da resistência mecânica de algumas peças, por possuírem um tamanho relativamente menor quando comparadas a peças com tamanhos maiores. Para melhorar o rendimento do tensor de força gradual, conforto, segurança e uso da prótese, outras opções de acionamentos precisam ser testadas com voluntários.
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INTRODUÇÃO: Indivíduos com amputação de membro superior podem ter melhor qualidade de vida com uso de próteses que podem ser do tipo estética, mecânica, mioelétrica ou híbrida. Segundo os usuários de próteses, os modelos atuais produzidos por métodos convencionais são desconfortáveis e pesados, por isso existe uma taxa de abandono de uso muito alta. Na última década, modelos open source de próteses personalizadas de membro superior têm sido disponibilizados para produção com o uso da tecnologia de manufatura aditiva. No entanto, apesar desses modelos serem mais leves, funcionais, acessíveis e oferecerem opção de cores, as próteses mecânicas ativas acionadas pelo movimento do punho ou cotovelo requerem esforço contínuo dessa articulação para realizar a preensão de objetos. OBJETIVO: Desenvolver e avaliar um protótipo de prótese mecânica transradial acionado pelo cotovelo, com um dispositivo tensor de força, para regular a tração exercida na preensão de objetos e diminuir o esforço do usuário em relação as próteses convencionais e próteses produzidas por manufatura aditiva. MATERIAL E MÉTODOS: A metodologia adotada na pesquisa foi a Design Science Research, método adequado para projetar artefatos de engenharia que possam solucionar um problema real. As etapas de desenvolvimento do artefato incluíram a realização de um ciclo de prototipagem de modelos de prótese, com aquisição das medidas antropométricas, modelagem 3D, manufatura e montagem da prótese e tensor de força, avaliação da prótese montada em testes de bancada e simulações. RESULTADOS: Os protótipos de prótese equipados com o dispositivo mecânico tensor de força permitiram o acionamento gradual das funções de abrir e fechar a mão, bem como permanecer com a mão fechada para preensão de objetos com dosagem gradual da força aplicada e menor esforço para o usuário. O quarto protótipo possibilitou uma preensão palmar variada, com a centralização e articulação do dedo polegar, possibilitou preensões do tipo pinça e cilíndrica, favorecendo também na diminuição de massa e menor tempo de impressão do arquivo 3D. As principais limitações da pesquisa estão relacionadas a diminuição da resistência mecânica de algumas peças, por possuírem um tamanho relativamente menor quando comparadas a peças com tamanhos maiores. Para melhorar o rendimento do tensor de força gradual, conforto, segurança e uso da prótese, outras opções de acionamentos precisam ser testadas com voluntários.
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JACKELINE SUEMI KATAYOSE
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DIFERENCIAÇÃO CONDROGÊNICA DE CÉLULAS TRONCO MESENQUIMAIS OBTIDAS A PARTIR DE POLPA DE DENTE
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Orientador : CHRISTIANE BERTACHINI LOMBELLO
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Data: 26/09/2023
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Devido ao seu alto potencial proliferativo e capacidade de diferenciação, as células tronco mesenquimais vêm sendo amplamente estudadas na aplicabilidade da terapia celular em conjunto com a engenharia biomédica como, por exemplo, no reparo do tecido cartilaginoso articular. Dentre as diversas fontes de Células- Tronco Mesenquimais, a polpa do dente têm sido uma opção de escolha na engenharia de tecido devido ao fácil processo de obtenção celular e a alta capacidade de expansão. A engenharia de tecidos é uma área interdisciplinar que têm como pilar, três componentes: as células, os scaffolds ou arcabouços e os fatores indutores, sendo que os arcabouços devem apresentar uma estrutura biocompatível. Protocolos foram estabelecidos e seguidos para direcionar a diferenciação celular nas linhagens condrogênica, osteogênica e adipogênica, garantindo deste modo o seu potencial de diferenciação de células tronco mesenquimais obtidas por meio de dente decíduo e adulto do terceiro molar. A caracterização celular se deu pelo acompanhamento da análise morfológica por meio de microscopia de luz sem contraste de fase, caracterização por marcação de citometria de fluxo, com os anticorpos CD90, CD44 e CD73, além de controle negativo, as curvas de crescimento também foram aplicadas. As células-tronco mesenquimais foram obtidas pelo processamento de polpa de dente decíduo e permanente do terceiro molar. Os resultados obtidos resultaram em adesão ao plástico e boa capacidade proliferativa, apresentando maior proliferação celular nas células provenientes dos dentes decíduos, a análise morfológica de ambos seguiu os padrões esperados de células em formato mais alongado, como de fibroblasto.
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Devido ao seu alto potencial proliferativo e capacidade de diferenciação, as células tronco mesenquimais vêm sendo amplamente estudadas na aplicabilidade da terapia celular em conjunto com a engenharia biomédica como, por exemplo, no reparo do tecido cartilaginoso articular. Dentre as diversas fontes de Células- Tronco Mesenquimais, a polpa do dente têm sido uma opção de escolha na engenharia de tecido devido ao fácil processo de obtenção celular e a alta capacidade de expansão. A engenharia de tecidos é uma área interdisciplinar que têm como pilar, três componentes: as células, os scaffolds ou arcabouços e os fatores indutores, sendo que os arcabouços devem apresentar uma estrutura biocompatível. Protocolos foram estabelecidos e seguidos para direcionar a diferenciação celular nas linhagens condrogênica, osteogênica e adipogênica, garantindo deste modo o seu potencial de diferenciação de células tronco mesenquimais obtidas por meio de dente decíduo e adulto do terceiro molar. A caracterização celular se deu pelo acompanhamento da análise morfológica por meio de microscopia de luz sem contraste de fase, caracterização por marcação de citometria de fluxo, com os anticorpos CD90, CD44 e CD73, além de controle negativo, as curvas de crescimento também foram aplicadas. As células-tronco mesenquimais foram obtidas pelo processamento de polpa de dente decíduo e permanente do terceiro molar. Os resultados obtidos resultaram em adesão ao plástico e boa capacidade proliferativa, apresentando maior proliferação celular nas células provenientes dos dentes decíduos, a análise morfológica de ambos seguiu os padrões esperados de células em formato mais alongado, como de fibroblasto.
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BRUNO LEONARDO BIANQUETI
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Análise da Parametrização Espectral em Potenciais de Campo Local do Núcleo Subtalâmico para Caracterização do Estado Motor de Pacientes com Doença de Parkinson
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Orientador : DIOGO COUTINHO SORIANO
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Data: 16/10/2023
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A doença de Parkinson (DP) é uma doença neurodegenerativa crônica que afeta o complexo dopaminérgico nigroestriatal, causando uma variedade de sintomas motores e não-motores. Uma das principais formas de tratamento da doença no seu estágio avançado é a neurocirurgia para estimulação cerebral profunda (DBS), a qual visa reduzir sobretudo os sintomas motores. O avanço dos protocolos de estimulação para neurocirurgia de DBS possibilitou acesso à eletrofisiologia de estruturas cerebrais profundas relacionadas à DP, em especial, os núcleos da base, tais como o núcleo subtalâmico (STN) e globo pálido interno (GPi). O presente estudo visa caracterizar os sinais eletrofisiológicos de pacientes com DP utilizando métodos clássicos de estimação da densidade espectral de potência (PSD) e métodos mais recentes que se baseiam em uma parametrização mais elaborada do espectro em frequência explorando suas características elétricas particulares (e.g., perfil de decaimento). O objetivo principal é identificar possíveis biomarcadores do estado motor (i.e., repouso ou movimento) em pacientes com DP e elucidar possíveis mecanismos da doença, permitindo futuramente um ajuste mais preciso dos protocolos de DBS alinhados com as necessidades individuais dos pacientes. Os resultados obtidos demonstram que existem diferenças nos atributos dos sinais entre os estados de repouso e movimento tanto na análise em frequência clássica quanto na parametrização espectral, mas ocorrem em diferentes intervalos do ritmo beta presente nos potenciais de campo local, a depender do método de análise. Em especial, a inclinação da reta aperiódica, parâmetro obtido por meio da parametrização espectral, foi o melhor indicador individual do estado motor quando analisado na frequência central na faixa estreita de 24 a 32 Hz, com a área abaixo da curva Característica de Operação do Receptor (AUROC) de 0,7, demonstrando seu potencial como biomarcador do estado motor da doença de Parkinson. A combinação de atributos, incluindo a inclinação da reta com atributo da análise em frequência clássica, aumentou a acurácia da classificação para 71%, destacando a importância dos métodos de parametrização espectral baseados no perfil de decaimento para discriminar estados motores da DP. Dessa maneira, uma profunda discussão da interpretação desses parâmetros para a análise das características eletrofisiológicas da DP pode contribuir na busca por biomarcadores e estratégias terapêuticas mais precisas e protocolos de DBS mais personalizados e eficazes.
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A doença de Parkinson (DP) é uma doença neurodegenerativa crônica que afeta o complexo dopaminérgico nigroestriatal, causando uma variedade de sintomas motores e não-motores. Uma das principais formas de tratamento da doença no seu estágio avançado é a neurocirurgia para estimulação cerebral profunda (DBS), a qual visa reduzir sobretudo os sintomas motores. O avanço dos protocolos de estimulação para neurocirurgia de DBS possibilitou acesso à eletrofisiologia de estruturas cerebrais profundas relacionadas à DP, em especial, os núcleos da base, tais como o núcleo subtalâmico (STN) e globo pálido interno (GPi). O presente estudo visa caracterizar os sinais eletrofisiológicos de pacientes com DP utilizando métodos clássicos de estimação da densidade espectral de potência (PSD) e métodos mais recentes que se baseiam em uma parametrização mais elaborada do espectro em frequência explorando suas características elétricas particulares (e.g., perfil de decaimento). O objetivo principal é identificar possíveis biomarcadores do estado motor (i.e., repouso ou movimento) em pacientes com DP e elucidar possíveis mecanismos da doença, permitindo futuramente um ajuste mais preciso dos protocolos de DBS alinhados com as necessidades individuais dos pacientes. Os resultados obtidos demonstram que existem diferenças nos atributos dos sinais entre os estados de repouso e movimento tanto na análise em frequência clássica quanto na parametrização espectral, mas ocorrem em diferentes intervalos do ritmo beta presente nos potenciais de campo local, a depender do método de análise. Em especial, a inclinação da reta aperiódica, parâmetro obtido por meio da parametrização espectral, foi o melhor indicador individual do estado motor quando analisado na frequência central na faixa estreita de 24 a 32 Hz, com a área abaixo da curva Característica de Operação do Receptor (AUROC) de 0,7, demonstrando seu potencial como biomarcador do estado motor da doença de Parkinson. A combinação de atributos, incluindo a inclinação da reta com atributo da análise em frequência clássica, aumentou a acurácia da classificação para 71%, destacando a importância dos métodos de parametrização espectral baseados no perfil de decaimento para discriminar estados motores da DP. Dessa maneira, uma profunda discussão da interpretação desses parâmetros para a análise das características eletrofisiológicas da DP pode contribuir na busca por biomarcadores e estratégias terapêuticas mais precisas e protocolos de DBS mais personalizados e eficazes.
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FABRIZIO MANOEL RODRIGUES
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Desenvolvimento de um hidrogel à base de gelatina associado ao fosfato tricálcico e azul de metileno para uso em enxertia óssea da cavidade oral
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Orientador : PATRICIA APARECIDA DA ANA
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Data: 17/10/2023
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A busca por biomateriais e técnicas que minimizem o número de intervenções cirúrgicas e que propiciem um reparo eficiente ainda se faz necessária. Neste sentido, biomateriais que promovam o reparo de tecidos duros e moles, e que associem a atividade de descontaminação simultânea do sítio cirúrgico se tornam interessantes principalmente nos procedimentos de enxertia óssea intraorais, considerando que a cavidade bucal possui microrganismos que podem comprometer o sucesso do procedimento. Assim, este estudo objetivou desenvolver um biomaterial que facilite um procedimento de enxertia óssea com descontaminação simultânea local. O biomaterial proposto possui base de gelatina associado ao fosfato tricálcico (TCP), um potente agente que promove a remineralização óssea, e ao azul de metileno, um fotossensibilizador empregado em terapia fotodinâmica antimicrobiana (aPDT). Para tal, filmes densos de gelatina com TCP foram preparados usando a técnica de dissolução da gelatina em solvente 2,2,2 trifluoretanol-TFE 5%. Após, a incorporação de azul de metileno a 0,005% foi efetuada por meio de intumescimento. A caracterização dos filmes foi efetuada por microscopia eletrônica de varredura (MEV), testes de intumescimento, espectroscopia de absorção no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e análise termogravimétrica (TGA). Também foram efetuados testes de citotoxicidade, usando células Vero, assim como testes de redução microbiana com S. aureus. Foi possível notar a formação de um filme estável, com o predomínio de TCP na porção inferior, e de coloração azul uniforme, o que sugere a incorporação de ambos os solutos na membrana de gelatina. A comprovação desta incorporação foi confirmada pelas análises de FTIR e de MEV. Tais filmes não se apresentaram citotóxicos na ausência de luz; contudo, após a irradiação dos filmes com laser vermelho, de comprimento de onda de 660 nm, observou-se mais de 90% de redução bacteriana. Pode-se concluir que o hidrogel desenvolvido apresenta-se promissor para futura aplicação clínica.
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A busca por biomateriais e técnicas que minimizem o número de intervenções cirúrgicas e que propiciem um reparo eficiente ainda se faz necessária. Neste sentido, biomateriais que promovam o reparo de tecidos duros e moles, e que associem a atividade de descontaminação simultânea do sítio cirúrgico se tornam interessantes principalmente nos procedimentos de enxertia óssea intraorais, considerando que a cavidade bucal possui microrganismos que podem comprometer o sucesso do procedimento. Assim, este estudo objetivou desenvolver um biomaterial que facilite um procedimento de enxertia óssea com descontaminação simultânea local. O biomaterial proposto possui base de gelatina associado ao fosfato tricálcico (TCP), um potente agente que promove a remineralização óssea, e ao azul de metileno, um fotossensibilizador empregado em terapia fotodinâmica antimicrobiana (aPDT). Para tal, filmes densos de gelatina com TCP foram preparados usando a técnica de dissolução da gelatina em solvente 2,2,2 trifluoretanol-TFE 5%. Após, a incorporação de azul de metileno a 0,005% foi efetuada por meio de intumescimento. A caracterização dos filmes foi efetuada por microscopia eletrônica de varredura (MEV), testes de intumescimento, espectroscopia de absorção no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e análise termogravimétrica (TGA). Também foram efetuados testes de citotoxicidade, usando células Vero, assim como testes de redução microbiana com S. aureus. Foi possível notar a formação de um filme estável, com o predomínio de TCP na porção inferior, e de coloração azul uniforme, o que sugere a incorporação de ambos os solutos na membrana de gelatina. A comprovação desta incorporação foi confirmada pelas análises de FTIR e de MEV. Tais filmes não se apresentaram citotóxicos na ausência de luz; contudo, após a irradiação dos filmes com laser vermelho, de comprimento de onda de 660 nm, observou-se mais de 90% de redução bacteriana. Pode-se concluir que o hidrogel desenvolvido apresenta-se promissor para futura aplicação clínica.
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ALEXANDRE DAVI SANTOS DIAS
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Modelagem de um Sistema para Gerenciamento e Análise de Dados sobre Insuficiência Cardíaca
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Orientador : FERNANDA NASCIMENTO ALMEIDA
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Data: 18/10/2023
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As doenças cardiovasculares representam uma ameaça significativa à saúde global, contribuindo com aproximadamente 15 milhões de óbitos em todo o mundo. Essas enfermidades complexas são influenciadas por diversos fatores, e sua gestão eficaz é de extrema importância. Na busca por um entendimento abrangente dessas condições, a comunidade médica identificou fatores desencadeantes que desempenham um papel crucial no acompanhamento de pacientes, particularmente aqueles com Insuficiência Cardíaca. Esses fatores incluem elementos inalteráveis, como gênero, idade e predisposição genética, bem como fatores passíveis de intervenção, como tabagismo, hipertensão, diabetes e consumo de álcool. Alguns estudos têm destacado que pacientes com Insuficiência Cardíaca frequentemente enfrentam desafios significativos em relação ao autocuidado, ressaltando a necessidade de soluções inovadoras. A integração da tecnologia tornou-se uma prática comum tanto para profissionais de saúde quanto para pacientes no gerenciamento de diversas condições médicas. Quando aplicada à Insuficiência Cardíaca, essa abordagem oferece oportunidades valiosas para enfrentar os desafios associados ao manejo dessa enfermidade complexa. Nesse contexto, o monitoramento regular do paciente assume um papel crucial para manter a estabilidade da doença e garantir uma melhor qualidade de vida. Neste estudo, foi feita uma análise abrangente da literatura disponível, com o objetivo de estabelecer os critérios essenciais para a construção de um modelo de dados eficaz. Esse conjunto de critérios inclui variáveis prognósticas fundamentais para a gestão de pacientes com Insuficiência Cardíaca. Com base nesses requisitos bem definidos, este estudo descreve a implementação de um banco de dados relacional projetado para gerenciar as informações provenientes de um sistema dedicado ao monitoramento de indivíduos afetados por essa condição médica complexa.
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As doenças cardiovasculares representam uma ameaça significativa à saúde global, contribuindo com aproximadamente 15 milhões de óbitos em todo o mundo. Essas enfermidades complexas são influenciadas por diversos fatores, e sua gestão eficaz é de extrema importância. Na busca por um entendimento abrangente dessas condições, a comunidade médica identificou fatores desencadeantes que desempenham um papel crucial no acompanhamento de pacientes, particularmente aqueles com Insuficiência Cardíaca. Esses fatores incluem elementos inalteráveis, como gênero, idade e predisposição genética, bem como fatores passíveis de intervenção, como tabagismo, hipertensão, diabetes e consumo de álcool. Alguns estudos têm destacado que pacientes com Insuficiência Cardíaca frequentemente enfrentam desafios significativos em relação ao autocuidado, ressaltando a necessidade de soluções inovadoras. A integração da tecnologia tornou-se uma prática comum tanto para profissionais de saúde quanto para pacientes no gerenciamento de diversas condições médicas. Quando aplicada à Insuficiência Cardíaca, essa abordagem oferece oportunidades valiosas para enfrentar os desafios associados ao manejo dessa enfermidade complexa. Nesse contexto, o monitoramento regular do paciente assume um papel crucial para manter a estabilidade da doença e garantir uma melhor qualidade de vida. Neste estudo, foi feita uma análise abrangente da literatura disponível, com o objetivo de estabelecer os critérios essenciais para a construção de um modelo de dados eficaz. Esse conjunto de critérios inclui variáveis prognósticas fundamentais para a gestão de pacientes com Insuficiência Cardíaca. Com base nesses requisitos bem definidos, este estudo descreve a implementação de um banco de dados relacional projetado para gerenciar as informações provenientes de um sistema dedicado ao monitoramento de indivíduos afetados por essa condição médica complexa.
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SILVIO DE LIMA FERREIRA
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Desenvolvimento de um Equipamento de Tomografia por Impedância Elétrica Escalável e de Baixo Custo para Uso Didático
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Orientador : ERICK DARIO LEON BUENO DE CAMARGO
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Data: 18/10/2023
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A Tomografia por Impedância Elétrica (TIE) é uma técnica não-invasiva utilizada para monitorização da distribuição da ventilação pulmonar. Através de eletrodos fixados no tórax do paciente o equipamento fornece à equipe médica informações sobre a estrutura pulmonar do paciente em tempo real, com a vantagem de poder ser utilizado por longos períodos.
O objetivo deste projeto foi desenvolver um equipamento de TIE modular com baixo custo financeiro utilizando equipamentos e componentes eletrônicos usualmente utilizados e comercialmente viáveis.
A realização de uma pesquisa sobre arquiteturas de equipamentos de TIE possibilitou a construção de uma visão inicial sobre a estrutura básica do equipamento. Cada módulo desenvolvido nesse projeto foi simulado e submetido a testes de funcionamento para posteriormente serem desenvolvidas placas de circuito impresso para integração do equipamento. Com a integração de todos os módulos projetados foi possível realizar testes de desempenho do funcionamento do equipamento de TIE.
Os resultados dos testes mostraram o funcionamento correto das características e das funções projetadas para o equipamento. O protótipo construído possibilita sua utilização em 4 frequências diferentes - 200kHz, 125kHz, 100kHz e 50kHz -, permitindo o acréscimo de outras frequências futuramente sem alteração do hardware. O equipamento, durante sua operação, oferece a possibilidade de alterações nos parâmetros definidos inicialmente, sem a necessidade de interromper a coleta de dados. É possível alterar diversos parâmetros, como frequência da senóide utilizada, número de pontos amostrados utilizados na demodulação, e a alteração no padrão de injeção de corrente dos eletrodos. Durante os testes, o equipamento de tomografia foi utilizado em conjunto com uma interface do usuário já disponível no laboratório, na qual conseguiu gerar imagens em tempo real a uma taxa de aproximadamente 9 frames por segundo.
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A Tomografia por Impedância Elétrica (TIE) é uma técnica não-invasiva utilizada para monitorização da distribuição da ventilação pulmonar. Através de eletrodos fixados no tórax do paciente o equipamento fornece à equipe médica informações sobre a estrutura pulmonar do paciente em tempo real, com a vantagem de poder ser utilizado por longos períodos.
O objetivo deste projeto foi desenvolver um equipamento de TIE modular com baixo custo financeiro utilizando equipamentos e componentes eletrônicos usualmente utilizados e comercialmente viáveis.
A realização de uma pesquisa sobre arquiteturas de equipamentos de TIE possibilitou a construção de uma visão inicial sobre a estrutura básica do equipamento. Cada módulo desenvolvido nesse projeto foi simulado e submetido a testes de funcionamento para posteriormente serem desenvolvidas placas de circuito impresso para integração do equipamento. Com a integração de todos os módulos projetados foi possível realizar testes de desempenho do funcionamento do equipamento de TIE.
Os resultados dos testes mostraram o funcionamento correto das características e das funções projetadas para o equipamento. O protótipo construído possibilita sua utilização em 4 frequências diferentes - 200kHz, 125kHz, 100kHz e 50kHz -, permitindo o acréscimo de outras frequências futuramente sem alteração do hardware. O equipamento, durante sua operação, oferece a possibilidade de alterações nos parâmetros definidos inicialmente, sem a necessidade de interromper a coleta de dados. É possível alterar diversos parâmetros, como frequência da senóide utilizada, número de pontos amostrados utilizados na demodulação, e a alteração no padrão de injeção de corrente dos eletrodos. Durante os testes, o equipamento de tomografia foi utilizado em conjunto com uma interface do usuário já disponível no laboratório, na qual conseguiu gerar imagens em tempo real a uma taxa de aproximadamente 9 frames por segundo.
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RENATA ROMANELLI DA COSTA
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Characterization of cerebral autoregulation in patients with stroke and hypertension
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Orientador : JOAO LOURES SALINET JUNIOR
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Data: 31/10/2023
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The human brain relies on a consistent supply of oxygen and energy substrates through cerebral blood flow (CBF). The occurrence of ischemic stroke can severely impact this supply by altering cerebral perfusion, which depends on cerebral arteries, collateral circulation, and compensatory mechanisms. The mechanism of cerebral autoregulation (CA) maintains a constant CBF during changes in systemic blood pressure (BP) between 60 and 140 mmHg. However, when compromised, CBF becomes dependent on BP, resulting in critical conditions for the brain. There is evidence that CA is compromised in the acute phase of ischemic stroke (AIS), but these findings are based on single-center studies with a limited number of participants. A better understanding of CA function in AIS could contribute to the development of neurological outcome prediction indicators as well as therapeutic strategies. The research project aims to investigate the relationship between CA methods and clinical and hemodynamic data of AIS patients. Data from 110 patients (50 control and 60 AIS) were provided by two research centers, one national and one international, associated with the Cerebral Autoregulation Research Network (CARNet). To assess CA, preprocessing methods such as resampling, calibration, and filtering are applied, followed by the application of four CA calculation metrics: Transfer Function Analysis (TFA), Classic Cerebral Autoregulation Index (Classic ARI), Cerebral Autoregulation Index calculated by the Autoregressive with Moving Average model (ARI-ARMA), and non-invasive Mean Flow Index (nMx). After applying the metrics, a comparison of normative CA values obtained from the mentioned methods is made, dividing the results into groups of mild, moderate, and severe AIS patients. These results are then compared with the clinical data of patients to investigate their relationship. In addition, machine learning methods (Support Vector Machine, Decision Tree, Naive Bayes, and K-Nearest Neighbors) are used for CA classification, potentially revealing groups of AIS patients with similar behaviors that were not apparent through Classic ARI alone, assisting in translating TFA, ARI-ARMA, and nMx indices into clinical practice. The results of this study are pioneering in their use of a significant amount of data to assess CA in a complex disease, with the goal of incorporating them into the first Open Source platform developed for CA calculation, called the Cerebral Autoregulation Assessment Open Source Platform (CAAos). It should be noted that this platform was developed by the research group at the Federal University of ABC, of which the student is a part and participated in the development of three of the four CA metrics present in the platform today. Up to the present moment, this study has encompassed various stages, from preprocessing to the application of CA metrics, statistical analysis of clinical and hemodynamic features, and the development of a classification model using machine learning. By combining patient data from two clinical centers, the study has enhanced the generality and robustness of its findings, providing insights into the influence of clinical and hemodynamic factors on AIS. The analysis has revealed that the severity of AIS, assessed by the modified Ranking scale (mRS), is associated with functional disability, while differences in hemodynamic metrics suggest possible associations between blood pressure and AIS. Notably, the absence of differences in CA between affected and unaffected hemispheres can be attributed to collateral blood flow. CA metrics also showed significant differences between AIS subgroups and the control group, highlighting the importance of CA in pathophysiology and outcome prediction. Although further refinement is required for result classification, the findings point to the feasibility of developing more precise diagnostic tools. In summary, this study underscores the relevance of CA in AIS and validates the CAAos platform as a reliable tool for CA measurements.
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The human brain relies on a consistent supply of oxygen and energy substrates through cerebral blood flow (CBF). The occurrence of ischemic stroke can severely impact this supply by altering cerebral perfusion, which depends on cerebral arteries, collateral circulation, and compensatory mechanisms. The mechanism of cerebral autoregulation (CA) maintains a constant CBF during changes in systemic blood pressure (BP) between 60 and 140 mmHg. However, when compromised, CBF becomes dependent on BP, resulting in critical conditions for the brain. There is evidence that CA is compromised in the acute phase of ischemic stroke (AIS), but these findings are based on single-center studies with a limited number of participants. A better understanding of CA function in AIS could contribute to the development of neurological outcome prediction indicators as well as therapeutic strategies. The research project aims to investigate the relationship between CA methods and clinical and hemodynamic data of AIS patients. Data from 110 patients (50 control and 60 AIS) were provided by two research centers, one national and one international, associated with the Cerebral Autoregulation Research Network (CARNet). To assess CA, preprocessing methods such as resampling, calibration, and filtering are applied, followed by the application of four CA calculation metrics: Transfer Function Analysis (TFA), Classic Cerebral Autoregulation Index (Classic ARI), Cerebral Autoregulation Index calculated by the Autoregressive with Moving Average model (ARI-ARMA), and non-invasive Mean Flow Index (nMx). After applying the metrics, a comparison of normative CA values obtained from the mentioned methods is made, dividing the results into groups of mild, moderate, and severe AIS patients. These results are then compared with the clinical data of patients to investigate their relationship. In addition, machine learning methods (Support Vector Machine, Decision Tree, Naive Bayes, and K-Nearest Neighbors) are used for CA classification, potentially revealing groups of AIS patients with similar behaviors that were not apparent through Classic ARI alone, assisting in translating TFA, ARI-ARMA, and nMx indices into clinical practice. The results of this study are pioneering in their use of a significant amount of data to assess CA in a complex disease, with the goal of incorporating them into the first Open Source platform developed for CA calculation, called the Cerebral Autoregulation Assessment Open Source Platform (CAAos). It should be noted that this platform was developed by the research group at the Federal University of ABC, of which the student is a part and participated in the development of three of the four CA metrics present in the platform today. Up to the present moment, this study has encompassed various stages, from preprocessing to the application of CA metrics, statistical analysis of clinical and hemodynamic features, and the development of a classification model using machine learning. By combining patient data from two clinical centers, the study has enhanced the generality and robustness of its findings, providing insights into the influence of clinical and hemodynamic factors on AIS. The analysis has revealed that the severity of AIS, assessed by the modified Ranking scale (mRS), is associated with functional disability, while differences in hemodynamic metrics suggest possible associations between blood pressure and AIS. Notably, the absence of differences in CA between affected and unaffected hemispheres can be attributed to collateral blood flow. CA metrics also showed significant differences between AIS subgroups and the control group, highlighting the importance of CA in pathophysiology and outcome prediction. Although further refinement is required for result classification, the findings point to the feasibility of developing more precise diagnostic tools. In summary, this study underscores the relevance of CA in AIS and validates the CAAos platform as a reliable tool for CA measurements.
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LUIZ GUILHERME DE CASTRO SANTOS
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Projeto, construção e avaliação in vivo de uma bobina de RF tipo gaiola para imagens por ressonância magnética do joelho em 7 Teslas
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Orientador : DANIEL PAPOTI
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Data: 09/11/2023
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A ressonância magnética (IRM) é uma técnica diagnóstica poderosa, permitindo a visualização detalhada de tecidos moles e órgãos sem o uso de radiação ionizante. Este projeto concentra-se no design e desenvolvimento de uma bobina de RF tipo birdcage para melhorar a qualidade das imagens de IRM em ultra-alto campo (≥7T). Foram realizadas simulações no software Birdcage Builder para estimar os parâmetros da bobina, seguidas de simulações elétricas no Advanced Design System (ADS) e simulações eletromagnéticas no XFDTD REMCOM para otimizar o desempenho da bobina. As análises indicam que parâmetros como não uniformidade de campo e uniformidade relativa podem ser estimados por simulações, enquanto a inomogeneidade pico a pico não pôde. A caracterização em bancada da bobina, utilizando um analisador de redes vetoriais (VNA), proporcionou informações essenciais sobre sua resistência intrínseca. Além disso, foram feitos desenhos detalhados das peças mecânicas no SolidWorks, com a fabricação usando impressão 3D.O birdcage foi testado em polarização linear em phantoms de óleo e em comparação com uma bobina SIEMENS. Embora tenha mostrado menor homogeneidade de imagem em comparação com a SIEMENS, apresentou uma relação sinal-ruído significativamente maior. Os testes in vivo demonstraram a capacidade do birdcage em distinguir diferentes tecidos do joelho humano. Além disso, foram realizadas simulações no software ADS para construir um circuito que permitisse a polarização em quadratura do birdcage. Uma das versões do circuito foi construída e caracterizada em bancada, demonstrando seu funcionamento. Como perspectivas futuras, planeja-se testar o birdcage com o circuito acoplador/desacoplador híbrido em quadratura e explorar a construção de um array de oito canais para possíveis melhorias e aplicações clínicas adicionais.
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A ressonância magnética (IRM) é uma técnica diagnóstica poderosa, permitindo a visualização detalhada de tecidos moles e órgãos sem o uso de radiação ionizante. Este projeto concentra-se no design e desenvolvimento de uma bobina de RF tipo birdcage para melhorar a qualidade das imagens de IRM em ultra-alto campo (≥7T). Foram realizadas simulações no software Birdcage Builder para estimar os parâmetros da bobina, seguidas de simulações elétricas no Advanced Design System (ADS) e simulações eletromagnéticas no XFDTD REMCOM para otimizar o desempenho da bobina. As análises indicam que parâmetros como não uniformidade de campo e uniformidade relativa podem ser estimados por simulações, enquanto a inomogeneidade pico a pico não pôde. A caracterização em bancada da bobina, utilizando um analisador de redes vetoriais (VNA), proporcionou informações essenciais sobre sua resistência intrínseca. Além disso, foram feitos desenhos detalhados das peças mecânicas no SolidWorks, com a fabricação usando impressão 3D.O birdcage foi testado em polarização linear em phantoms de óleo e em comparação com uma bobina SIEMENS. Embora tenha mostrado menor homogeneidade de imagem em comparação com a SIEMENS, apresentou uma relação sinal-ruído significativamente maior. Os testes in vivo demonstraram a capacidade do birdcage em distinguir diferentes tecidos do joelho humano. Além disso, foram realizadas simulações no software ADS para construir um circuito que permitisse a polarização em quadratura do birdcage. Uma das versões do circuito foi construída e caracterizada em bancada, demonstrando seu funcionamento. Como perspectivas futuras, planeja-se testar o birdcage com o circuito acoplador/desacoplador híbrido em quadratura e explorar a construção de um array de oito canais para possíveis melhorias e aplicações clínicas adicionais.
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