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Síntese de Implantes Biodegradáveis para Aplicação Intraocular

Palavras-chave: Engenharia biomédica,Implantes biodegradaveis,Oftalmologia,Química,Polímeros,Libertação controlada de medicamentos

O principal objetivo deste projeto consiste em desenvolver técnicas de processamento de polímeros e de imobilização de fármacos para a preparação de um novo sistema de libertação controlada de fármaco (SLCF) para posterior aplicação intraocular. Para a síntese de implantes biodegradáveis foram utilizados polímeros como a poli-ε-caprolactona (PCL) e o Lutrol F127, ambos promissores na área da medicina quando aplicados em SLCF. O desenvolvimento de SLCF biodegradáveis tem sido crucial para auxiliar o tratamento da doença do glaucoma (principal causa de cegueira irreversível e deficiência visual em todo o mundo). Como tal, filmes biodegradáveis para SLCF foram desenvolvidos em forma de disco, caracterizados térmica, mecânica, física e morfologicamente, bem como processados com encapsulamento de fármaco para posteriores estudos acerca da sua libertação ao longo de cerca de 20 dias. Os filmes utilizados nos estudos de libertação foram sujeitos a um conjunto de variáveis como diferentes fármacos (acetazolamida ou dorzolamida), diferentes locais onde estes foram colocados durante o estudo, diferentes tipos de filme (tipo 1 ou tipo 2, consoante o seu diâmetro e a sua espessura), utilização (ou não) de um revestimento e reposição (ou não) do meio utilizado a cada leitura. Os resultados destes estudos revelaram que ambos os fármacos mostram um comportamento idêntico ao longo do tempo, que uma menor percentagem de libertação de fármaco se verifica para filmes tipo 2, que a utilização de um revestimento controla de certa forma a libertação do fármaco e que, por fim, a colocação dos filmes no shaker aliada à reposição do meio revelam-se como sendo os procedimentos mais adequados para desenvolver os estudos, devido a uma maior proximidade com as características do corpo humano.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Monitorização e Diagnóstico Automático de Purgadores em Linhas de Vapor Industriais através de Sensores Inteligentes Sem Fios

Palavras-chave: Engenharia física,Instrumentação,Sensor,Energia,Energia termoeléctrica

Um sensor inteligente sem fios e auto-alimentado é apresentado como solução de monitorização e diagnóstico de purgadores de vapor em indústrias de processo, visando evitar a degradação de eficiência energética das mesmas. Os critérios de diagnóstico dos dois tipos de falha possíveis num purgador de vapor são apresentados, bem como a estrutura e as tecnologias escolhidas para os dispositivos de sensorização, comunicação e alimentação em potência. Para além da tecnologia de sensorização e dos critérios de diagnóstico com base na informação assim obtida, especial relevo é também dado à tecnologia de captura de energia termoelétrica, tirando partido dos diferenciais térmicos inerentes à instalação industria

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Desenvolvimento de revestimentos autolubrificantes para vedantes em borracha de componentes biomédicos

Palavras-chave: Engenharia biomédica,Materiais biomédicos,Revestimento

No âmbito dos materiais biomédicos que utilizam a borracha como vedante, é importante que a função que estes apresentam de estancar líquidos não seja perdida, mas atuem de forma eficaz, demonstrando um baixo coeficiente de atrito durante o contacto com outra superfície. É então que surge este projeto e a ideia de aplicar um revestimento fino auto-lubrificante sobre as borrachas de modo a melhorar a sua ação, como no caso da aplicação em seringas. Foram realizadas diferentes deposições de revestimentos WS2C sobre vários substratos, metálicos (aço, alumínio e silício) e não metálicos (borracha NBR), de modo a otimizar a adesão e as características de auto lubrificação do revestimento, estudando também as suas principais propriedades. As deposições realizadas partiram de uma condição de revestimentos já estudada e pretendeu otimizar-se a adesão ao substrato fazendo variar-se duas condições: o valor da polarização da limpeza e a espessura da intercamada. Relativamente aos resultados, e uma vez que as características dos vários revestimentos não diferem muito entre si, é notório que estes são muito semelhantes, tanto relativamente a composição química e estrutural, como a propriedades mecânicas e tribológicas. Palavras-chave: Dicalcogenetos de metais de transição; Revestimentos autolubrificantes; Baixo atrito; Revestimentos de borrachas; Pulverização catódica.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Estudo de ligas de ouro por XRF e SEM-EDS

Palavras-chave: Engenharia Física,Física,Arte,Fluorescência de raios,Microscopia electrónica de movimento,Ouro

Serve o presente estudo para testar uma metodologia para análise de ligas metálicas, em particular ligas de ouro, utilizando as técnicas de fluorescência de raios-X e microscopia electrónica de varrimento. No contexto do presente estudo, foi identificada a composição das folhas de ouro utilizadas em obras de arte. As técnicas laboratoriais utilizadas foram:  Microscopia óptica;  Espectroscopia de fluorescência de raios-X com dispersão de energia (EDXRF);  Microscopia electrónica de varrimento SEM-EDS. Muitas obras de arte mostram, na sua policromia, camadas de dourado em maior ou menor extensão. A composição destas pode ser uma liga de folha de ouro ou outro tipo de material com aparência dourada, dependendo da época e da escolha do autor. A análise destes materiais determina a história da obra em si e da sua evolução ao longo do tempo, enquanto sujeita a várias etapas de restauro e alteração. Este estudo é focado em esculturas e pinturas (em pedra e madeira) que possuem uma ou mais camadas pictóricas com aparência dourada. As obras escolhidas representam os principais artistas portugueses entre os séculos XIV e XVIII. Tentou-se clarificar as diferenças e semelhanças entre as pinturas das várias obras estudadas, incluindo a possibilidade de estas terem sido feitas numa altura posterior à da criação da obra em si. Alguns dos casos de estudo mostraram a existência de diferentes composições das ligas de ouro, sendo a sua composição de Au, Ag e Cu a mais comum. As diferentes percentagens relativas de cada elemento foram comparadas para cada uma das obras, com o intuito de inferir a evolução no uso das ligas ao longo dos séculos. Palavras-chave: XRF, SEM-EDS, ligas de ouro, obras de arte

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Deteção por fluorescência de raios X de biometais em tecido cerebral e olhos de ratos

Palavras-chave: Fluorescência,raios X,biometais,tecidos biológicos

A Doença de Parkinson é caracterizada por uma degeneração e morte progressiva dos neurónios dopaminérgicos presentes em determinadas áreas cerebrais, como a substantia nigra e o estriado, associadas ao percurso da dopamina. O estudo qualitativo e quantitativo dos elementos químicos associados a esta doença tem sido realizado utilizando diversas técnicas espetrométricas, sendo a uorescência de raios X por dispersão de energia (EDXRF) um exemplo destas. Para cada caso de estudo, estas técnicas precisam de uma otimização das condições do seu funcionamento para as respetivas amostras em análise, por exemplo a espessura e o suporte da amostra, a corrente e a tensão do tubo de raios X, os ltros, o colimador, a constante de tempo eletrónica e o tempo de aquisição. Nesta dissertação foram estudadas estas condições para a técnica EDXRF tendo em vista a análise de amostras de tecido de ratos tratados com a toxina 6-OHDA (6-hidroxidopamina), utilizada para induzir um modelo animal da doença de Parkinson em ratos. Neste trabalho preliminar foram analisadas quatro amostras de tecido cerebral (2 do estriado e 2 da substantia nigra) e 9 olhos. A técnica XRF possibilitou a identi cação de vários metais e do elemento Cl e a medi- ção das respetivas intensidades de uorescência de raios X, tornando possível a comparação entre tecidos tratados e não tratados. Para o caso dos olhos, para a região anterior, foram identi cados os elementos químicos P, S, Cl, K e Ca e veri cou-se uma diminuição de todos estes elementos nos olhos tratados. Na análise dos tecidos cerebrais, tanto para a substantia nigra como para o estriado, foram identi cados os elementos P, S, Cl, K, Ca, Fe, Cu e Zn e veri cou-se um aumento generalizado destes elementos nos hemisférios do tecido cerebral com a toxina.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Estudo dos parâmetros que afetam a tensão de descarga num detetor gasoso

Palavras-chave: Engenharia Física,Instrumentação,Física,Detetores gasosos,Tensão de descarga,Parâmetros

A verificação de ocorrência de descargas em detetores gasosos que operam a altas pressões está devidamente documentada nos mais variados laboratórios de estudo de radiação, verificando-se ainda que, para as condições de ocorrências das referidas descargas existe uma correlação entre o campo elétrico máximo aplicável no interior do detetor e a pressão a que se encontra o gás, não havendo até ao momento qualquer explicação para o facto. Assim, no presente trabalho, para além de um estudo detalhado desta dependência, procurou-se uma explicação para a origem das descargas concretamente se elas se devem exclusivamente à pressão de operação do detetor, ou também à complexidade dos detetores gasosos. Para isso, este trabalho consistiu no projeto, montagem e utilização de um dispositivo que fosse o mais parecido possível com um detetor gasoso, mas que ao contrário destes, o seu interior fosse o mais simples possível. Os resultados obtidos sugerem uma relação entre a origem das descargas e a complexidade do interior dos detetores gasosos a alta pressão. Ainda assim, o que mais influencia a ocorrência de descargas é a pressão do gás, existindo uma clara redução do campo elétrico reduzido aplicável com o aumento da pressão no dispositivo. Para além disso, verificou-se ainda uma dependência com o tipo de mistura gasosa utilizada na experiência e o ripple da fonte de tensão utilizada.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Projeto, Desenho e Desenvolvimento de um Sistema para Medida de Velocidade de Deriva de Eletrões

Palavras-chave: Engenharia Física,Física,Detetores gasosos,Radiação

Detetores gasosos de radiação, em especial a alta pressão, têm vindo a assumir um papel cada vez mais importante na investigação atual. Para aperfeiçoar esses detetores, estudos complementares têm vindo a ser realizados, sendo o estudo das propriedades dos meios gasosos de detecção um dos mais relevantes. Assim, com o objetivo de contribuir para o aperfeiçoamento dos detetores gasosos de radiação, foi proposto o desenvolvimento de um sistema experimental que permitisse determinar velocidades de deriva de eletrões em gases (puros e misturas) a altas pressões. Com esse objetivo em mente, procedeu-se à familiarização dos conceitos físicos envolvidos neste tipo de detetores para que fosse possível passar ao projeto do sistema experimental. Por fim, projetou-se e montou-se um dispositivo baseado nos objetivos pretendidos e realizaram-se testes, em Xénon, para comprovar o bom funcionamento do mesmo. Assim, nesta dissertação, é descrito o percurso seguido para o desenvolvimento de um sistema experimental funcional, que permitisse determinar velocidades de deriva de eletrões em gases a altas pressões.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Fora de consulta: a assinatura indelével da biodeterioração em dois impressos vieirianos

Palavras-chave: Conservação e Restauro,Livro Antigo,Biodeterioração

Este trabalho propõe-se analisar e comparar, numa perspectiva multidisciplinar, duas primeiras edições de impressos atribuídos ao Padre António Vieira - Arte de furtar (1652) e História do futuro (1718), com o objectivo de determinar as causas e consequências da biodeterioração entomológica e fúngica que evidenciam. Estas edições, que se encontram sob custódia da Biblioteca Geral da Universidade de Coimbra e que a instituição conserva na sua colecção de fundos históricos, integram o fundo de Livro Antigo José Falcão. A conjugação de fatores biológicos ditos bióticos e fatores abióticos muito favoráveis, ideais ao desenvolvimento de algumas espécies, macro e micro-organismos, determinaram ou ditaram o atual estado de conservação. Assim, para a determinação das causas, foram utilizadas técnicas experimentais de análise, complementadas pela análise bibliológica. A análise da composição elementar dos suportes foi realizada por Espectroscopia de Fluorescência de raios-X (XRF), técnica não invasiva. Por outro lado, dado que o estudo das causas de biodeterioração em documentos implica identificar os organismos responsáveis, e dadas as suspeitas de colonização fúngica, procedeu-se à colheita de amostras para detetar a sua presença ativa. Penicillium commune foi a espécie identificada na obra Arte de furtar. O diagnóstico sobre a biodeterioração entomológica sustenta a hipótese da espécie Stegobium paniceum ter sido responsável pelo nível de destruição causado: uma espécie coincidente nas duas obras e no mesmo suporte (encadernação). Paralelamente, repensa-se criticamente a edição apócrifa de 1652, Arte de furtar, suportada no estudo das marcas de água. Palavras-chave: Biodeterioração em Livro Antigo, Espectroscopia de fluorescência de raios-X (XRF), Entomofauna, Fungos, Marcas de água.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Imagiologia metabólica: simulação das propriedades de fluorescência das coenzimas NADH e FAD

Palavras-chave: Engenharia Física,Tecnologia,Física,Imagiologia de fluorescência,Metabolismo celular

As alterações nas vias metabólicas são um importante indicador de alterações no estado fisiológico, patológico e de diferenciação da célula ou tecido. Para além disso, a imagiologia de fluorescência das coenzimas NADH e FAD, quer se tratem de medidas de intensidade ou de tempo de vida, é uma ferramenta extremamente útil para sondar o metabolismo celular e tem sido testada clinicamente na determinação de tecidos suspeitos durante operações cirúrgicas e na detecção precoce de doenças como o cancro. Usa-se a Teoria dos Funcionais da Densidade Dependente do Tempo para construir um método que, apenas recorrendo à informação contida nos espectros de absorção, permita verificar se se pode concluir acerca das concentrações relativas da fracção ligada e não ligada das coenzimas, um importante indicador bioquímico, a partir da análise dos seus tempos de vida de fluorescência.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Síntese de nanocompósitos à base de zircónia para aplicação em odontologia

Palavras-chave: Engenharia Biomédica,Ciências da Saúde,Odontologia,Compósitos,Ziscónia

O presente trabalho tem em vista a síntese de nanocompósitos à base de zircónia, utilizando como estabilizante a ítria, e como reforço para inibição do envelhecimento, a alumina. Os nanocompósitos sintetizados têm como finalidade, a aplicação em odontologia. As nanopartículas foram sintetizadas por via química sol-gel, onde foram testadas diferentes concentrações molares de ítria para a estabilização da fase tetragonal da zircónia. As nanopartículas resultantes foram secas numa estufa a 100ºC/3h, moídas e depois calcinadas a 700ºC e 1200ºC, a fim de se obter a fase tetragonal da zircónia e α-alumina, respetivamente. As amostras foram submetidas a técnicas de análise químca e estrutural: análise térmica simultânea (DSC-TG), difração de raios-X (DRX), análise elemental (AE), espetroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e microscopia eletrónica de varrimento (MEV/SDE). A partir dos resultados obtidos por estas técnicas, escolheu-se a zircónia estabilizada com 3,4%mol de ítria (3,4YSZ), como sendo a mais adequada para a adição de alumina. Testaram-se diferentes concentrações de alumina e pela caracterização das amostras selecionou-se a amostra de zircónia estabilizada com 3,4 %mol de ítria e reforçada com 10 % em massa de alumina (3,4YSZ_10A) para a continuação do trabalho. As amostras de zircónia não estabilizada (Z), 3,4YSZ e 3,4YSZ_10A foram compactadas e sinterizadas a 1200ºC/6h e 1500ºC/3h. Posteriormente foram submetidas a testes de microdureza de Vickers e envelhecimento acelerado em saliva artificial. Ao longo de todo este processo foi possível concluir que: i) A temperatura de calcinação mais adequada para a obtenção da fase tetragonal da zircónia é 700ºC; ii) A presença de ítria inibe o crescimento de grão das partículas de zircónia; iii) O aumento da temperatura de sinterização provoca o crescimento dos grãos; iv) A ítria distribui-se uniformemente na matriz da zircónia, enquanto que a alumina é pouco solúvel na zircónia; v) Das amostras sinterizadas a 1200ºC, o material com maior dureza foi a amostra 3,4YSZ (5,26 GPa) e o mais susceptível ao envelhecimento foi a amostra 3,4YSZ_10A. A 1500ºC foi atingida maior dureza (10,63GPa) com a amostra IV 3,4YSZ_10A e o material com mais danos causados pelo envelhecimento foi a zircónia não estabilizada. Os objetivos traçados para este projeto foram alcançados, na medida em que se conseguiu estabilizar a zircónia na fase pretendida, a tetragonal. Quando utilizada a temperatura de sinterização adequada (1500ºC), a adição de alumina permite aumentar a dureza dos materiais e os compósitos de zircónia-ítria e zircónia-ítria-alumina não mostraram sinais de envelhecimento através do processo utilizado. Pôde, então, concluiu-se que os materiais desenvolvidos se apresentam muito promissores para à aplicação pretendida, isto é, á aplicação odontológica.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Deteção e afugentamento de aves em apoios de traçados aéreos de alta e muito- alta tensão

Palavras-chave: Engenharia Física,Electricidade,Linhas Aéreas,Sensor,Proteção,Aves

Esta tese apresenta um sistema autónomo e com inteligência operacional de deteção e afugentamento de aves, em especial cegonhas, para utilização em traçados aéreos de redes elétricas, de muito alta tensão e alta tensão. Recorreu-se a um estudo sobre três tecnologias de deteção de presenças: de radiação infravermelha, e radares de ultrassons e de micro-ondas. Foram feitos testes variados com pessoas e animais, para a verificação das condições de funcionamento de três dispositivos de deteção, sendo o sensor escolhido um sensor inteligente combinado, com tecnologia de deteção PIR e radar de microondas. Após o estudo de métodos de afugentamento de aves, foi proposto o afugentamento através de um díodo laser pulsado de baixa potência. Foram feitos testes com dois tipos de aves, uma doméstica e outra mais selvagem, tendo bons resultados com a espécie mais selvagem, podendo-se concluir que este método poderá ser bastante eficaz em cegonhas. No respeitante à alimentação em potência, a autonomia do sistema é garantida através de conversor energético do meio envolvente do dispositivo, a partir de duas fontes de potência: da luz solar, com um painel solar, ou por indução dos campos magnéticos gerados pelas correntes nos circuitos dos traçados, com transformadores de corrente de geometria específica. Palavras chaves Detetor de presença, radar de micro-ondas, radar de ultrassons, PIR, laser, transformador de corrente, painel solar.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Degradação de pigmentos com a temperatura estudada por XRF, XRD, SEM-EDS e Micro-Raman

Palavras-chave: Física,Engenharia Física,Tecnologia,Pigmentos,Análise

O estudo que se segue teve como objetivo analisar, com rigor científico, os processos físicos na base das técnicas laboratoriais de identificação elementar e molecular de fluorescência de raios-X, espectroscopia Micro-Raman, difração de raios-X e microscopia electrónica de varrimento. Com esse objetivo, o foco deste trabalho situou-se no ramo da arte pictórica, mais concretamente, nos pigmentos, fontes de cor, utilizados por diferentes autores e técnicas, através dos tempos. Assim sendo, o estudo dos pigmentos a que o artista recorreu, pela rigorosa análise da sua composição elementar e/ou molecular, constitui uma imensurável mais valia para vindouros trabalhos de restauro, conservação e/ou estudo. Assim, analisou-se o comportamento de uma vasta gama de pigmentos expostos a diferentes temperaturas, que, observando sempre o maior rigor científico, permitiram estabelecer uma competente análise comparativa e, consequentemente, alcançar esclarecedoras respostas. A degradação dos pigmentos é uma razão conhecida para as nefastas alterações de cores a que a maior parte das obras de arte estão sujeitas. A sua origem reside em factores ambientais bem conhecidos: humidade, temperatura, reação química com outros compostos, interação com luz no espetro ultravioleta, entre outras. Posteriormente, com o objetivo de explorar mais aprofundadamente as capacidades das técnicas referidas analisaram-se os pigmentos usados em camadas de pintura azul de cinco obras de arte, no âmbito do património cultural português e com particular interesse no acervo histórico da cidade de Coimbra. São obras executadas entre o século XIV e o século XVIII. Os resultados foram conclusivos e revelaram que quanto ao estudo da degradação de pigmentos por ação térmica, a maioria dos pigmentos revelou não sofrer transformações face a temperaturas inferiores a 200:C. Contudo, identificaram-se cinco excepções: o branco de chumbo, o gesso, verdigris, a azurite e a malaquite. Nestes pigmentos, e quando sujeitos a essas temperaturas, as alterações observadas devem-se, principalmente, a reações de desidratação, a perdas de moléculas de dióxido de carbono e perda de cristalinidade do pigmento. As camadas de pintura azul das obras de arte escolhidas foram, na sua grande maioria, atribuídas ao uso dos pigmentos de azurite e azul ultramarino. Palavras-chave: XRD; XRF; SEM; Micro-Raman; Pigmentos; Degradação com temperatura

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Medidor de Glicose Minimamente Invasivo - Prova de Conceito

Palavras-chave: Física,Engenharia Física,Ciências da saúde,Glicose

Esta tese reporta a demonstração da prova de conceito de um medidor de glicose minimamente invasivo baseada em wearable sensors. O projeto culminou na fabricação de um conjunto de microelétrodos descartáveis com recurso a Screen Printing, semelhantes a uma tatuagem provisória, e ao desenvolvimento de uma PCB que integra todo o sistema de controlo e aquisição através de um microcontrolador, o ATmega328P. O projeto envolveu, ainda, a programação do firmware que permite o correto e completo funcionamento do protótipo. O sistema combina dois processos totalmente distintos: Iontoforese Inversa para extrair fluido intersticial através da pele; e a técnica de Amperometria para medir a glicose através de um processo enzimático. Todas as tomadas de decisão foram baseadas nos progressos da comunidade científica ao longo dos últimos 30 anos de estudo nesta área, sendo ainda uma necessidade por cumprir a nível da engenharia médica. Ao longo do documento apresenta-se o estudo de técnicas e tecnologias de vanguarda para conceber o protótipo desde o desenvolvimento dos elétrodos envolvidos, à conceção do hardware e programação do firmware. Os testes realizados in vitro e in vivo validam os sensores e comprovam o funcionamento de todo o sistema, indicando que um dispositivo médico deste tipo é uma promessa. Palavras-chave: Medidor de Glicose, Dispositivos Médicos, Minimamente Invasivo, Wearable Sensors, Iontoforese Inversa, Amperometria, Fluido Intersticial, Screen Printed Electrodes, Prova de Conceito, Printed Circuit Board, Instrumentação, Hardware, Firmware, Linguagem C++, Diabetes, Hipoglicemia, Hiperglicemia.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais