Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-10-30Bitstream added on 2014-06-13T18:09:06Z : No. of bitstreams: 1 bolognesi_l_me_botib.pdf: 259849 bytes, checksum: d7d575323f591bd0006aeb8a07bc7b2b (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / A administração oral de fármacos é uma prática comum na terapia e as formas farmacêuticas sólidas são amplamente utilizadas. O conhecimento sobre o trânsito de cápsulas e comprimidos no trato gastrointestinal é incompleto. Desse modo, avaliar o trânsito esofágico de farmacêuticas sólidas fornece um entendimento mais profundo sobre os mecanismos que desencadeiam a esofagite induzida por fármacos. Geralmente, os estudos de trânsito esofágico são realizados por meio da cintilografia, manometria e técnicas biomagnéticas, como o SQUID (Dispositivos Supercondutores de Interferência Quântica) e a Biosusceptometria de Corrente Alternada (BAC). A BAC é uma técnica que merece destaque por suas características, acurácia dos resultados obtidos e versatilidade. O objetivo do trabalho foi investigar a influência do tipo e peso da forma farmacêutica no tempo de trânsito esofágico e na velocidade de transporte no esôfago, além de estabelecer parâmetros comparativos entre os métodos cintilográfico e biomagnético empregados, para validar a BAC no estudo de trânsito esofágico de formas farmacêuticas sólidas. Cada um dos seis voluntários que participaram do estudo deglutiu com 50 ml de água cápsulas e comprimidos com 0,5, 0,8 e 1,0 gramas de ferrita, na cintilografia e na BAC. Para o estudo cintilográfico, a radiomarcação das formas farmacêuticas foi feita com 99mTc. Os resultados obtidos mostraram que o tipo e o peso da forma farmacêutica não influenciaram significativamente o tempo de trânsito esofágico e a velocidade de transporte no esôfago, embora os resultados estatísticos apontem para uma variação significativa para um número maior de voluntários. Além disso, uma comparação entre as técnicas permitiu validar a BAC como um método biomagnético para avaliar o trânsito... / Oral administration is a common practice in drug therapy and the solid dosage forms are widely used. Knowledge about esophageal transit of tablets and capsules is incomplete since it have been reported a number of injuries related to drug-induced esophageal damage. Esophageal transit time may be evaluated by employing gammascintigraphy, manometry, and biomagnetic techniques as SQUID and AC Biosusceptometry (ACB). ACB is a non-invasive and radiation free technique which enough versatility for a number of studies related to the gastrointestinal behavior of solid dosage forms. The aim of this work was to investigate the influence of different dosage forms (hard gelatin capsules and tablets) on the esophageal transit time and transport velocity in the esophagus upon to establish a comparison between the Scintigraphy and Biosusceptometry and to validate the ACB as a tool for esophageal transit studies. Six volunteers have participated in the study and they swallowed capsules and tablets with 0.5g, 0.8g and 1.0g of ferrite together 50 ml of water. For scintigraphic study, the dosage forms were labeled with 99mTc. The results showed that the parameters evaluated could not be significantly influenced by the different dosage forms administered. However, it could be observed that the results pointed out to a decrease in the transit time measured for dosage forms with lower weight. We have shown that ACB allowed investigating the influence of dosage forms parameters on the esophageal transit time in healthy volunteers with high spatiotemporal resolution. In summary, this study has allowed introducing the ACB as an alternative technique to investigate the esophageal transit of pharmaceutical dosage forms to understand the factors which could contribute to drug-induced esophageal damages.

Neste projeto trabalhou-se no desenvolvimento de uma nova instrumentação para registrar medidas de campos magnéticos de origem biológica baseados em sensores SQUID e sistemas auxiliares, com o objetivo de usar este arranjo na aquisição de medidas de magnetocardiografia fetal (MCGf), que consiste no registro dos campos magnéticos gerados pela atividade cardíaca fetal, refletindo seus processos eletrofisiológicos. Esta técnica biomagnética além de ser bastante precisa para obter medidas de campo magnético originado do coração fetal, que é da ordem de dez picoteslas a poucos centímetros de distância do abdômen materno, também realiza medidas de forma não-invasiva, o que a torna bastante promissora. Contudo, não se conseguiu a sensibilidade desejada do sistema biogradiométrico, sendo alcançada uma sensibilidade capaz de detectar o sinal magneto-cardiográfico (MCG) de um sistema cardíaco desenvolvido, que é da ordem de 100 pT. Neste trabalho reuniu-se, ainda, toda a informação obtida pelo grupo de biomagnetismo no decorrer dos últimos anos referente ao sistema biogradiométrico multicanal. / In this project we worked in the developing of a new instrumentation for mea- sure magnetic fields of biological source based in SQUID sensors and auxiliares systems, with aim of use this suite in measures of fetal magnetocardiography (fMCG), that is the recording of the magnetic fields generated by the fetal heart's activity, reflecting the electrophysiological processes that happen in it. This biomagnetic technique besides to be accurate enough to obtain measures of the magnetic field originated from the fetal heart, that is of the order of ten picoteslas at a few centimeters distance from the maternal abdomen, also realizes measures in outside sections at the mother's body turning it so promise. However, not obtained the desired sensitivity of the biogradiometer system, achieving just a sensitivity capable of detecting the magnetocardiography (MCG) signal of a developed cardiac system, which is about 100 pT. This work has met, yet, all information obtained by the biomagnetism group over the past years referent to the multichannel biogradiometer system.

Orientador: José Ricardo de Arruda Miranda / Resumo: Nanopartículas magnéticas (NPMs) têm sido alvo de vários estudos por conta de sua versatilidade, que se destaca quando comparadas a outros materiais. NPMs apresentam tamanho reduzido, alta susceptibilidade magnética e devido a possibilidade de alteração química de revestimento, apresentam um alto poder teranóstico. Entretanto, antes de aplicá-los clinicamente é de extrema importância conhecer seus destinos e possibilidades de interação no organismo. A quantificação da biodistribuição de NPMs por meio de suas características intrínsecas ainda se mostra como um desafio. A Biosusceptometria de corrente alternada (BAC) é uma técnica biomagnética que atua detectando a quantidade de materiais magnéticos em ambientes biológicos. Essa técnica, em relação às demais presentes no mercado, apresenta baixo custo e portabilidade. Baseado na problemática em torno da detecção e quantificação de NPMs, nesse estudo foi analisada a biodistribuição e eliminação de NPMs de ferrita de manganês revestidas com citrato e albumina via sistema BAC. Para isso, foram utilizados 100 ratos Wistar, separados em 2 grupos experimentais (NPMs revestidas com albumina e citrato) e 10 subgrupos, variando o tempo de eutanásia dos animais (1, 4, 12, 24 e 48 horas e 5, 10, 15, 30 e 60 dias após a administração). Para análise da biodistribuição, foram coletados 5 órgãos de interesse: fígado, pulmão, baço, rins e coração, além do sangue e, para análise da eliminação, foram coletadas as fezes dos animais. Foi possível ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Magnetic nanoparticles (MNPs) have been widely used in several studies due to their high versatility compared to other materials. MNPs presents small size, high magnetic susceptibility and, due to the possibility of biochemical alteration of its surface, enables a high level of theranostics applications. However, before applying them clinically, it is of paramount importance understand its destinations and possibilities of interaction in the organism. The biodistribution quantification of NPMs through their intrinsic characteristics still is a challenge. Alternating current biosusceptometry (ACB) is a biomagnetic technique that acts detecting a quantity of magnetic materials in biological samples. In comparison with the other techniques, ACB presents low cost and portability. Based on the lack of accessible techniques to study biodistribution and elimination process of MNPs, this work aimed to analyze the biodistribution and determine the elimination of manganese ferrite magnetic nanoparticles coated with citrate and albumin via BAC system. For this work, we used 100 Wistar rats, separated into 2 experimental groups (MNPs coated with albumin and citrate) and 10 subgroups, changing the euthanasia time point (1, 4, 12, 24 and 48 hours and 5, 10, 15, 30 and 60 days after administration). For biodistribution analysis, we collected the blood and 5 organs of interest: liver, lung, spleen, kidneys and heart, and, for elimination analysis, we collected the animal’s feces. It was poss... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

<p>Magnetotactic bacteria (MTB) are ubiquitous, multi-phylogenetic bacteria that actively synthesize chains of magnetic, membrane bound; single domain magnetite (Fe₃O₄) or greigite (Fe₃S₄) crystals, termed magnetosomes in order to better navigate to their preferred chemical environment using the Earth’s magnetic field. Discovered in 1963, the field is now focused on understanding magnetosome chain formation and associated processes through genetic studies as well as analytical techniques such as Transmission Electron Microscopy (TEM) and Scanning Transmission X-ray Microscopy – X-ray Magnetic Circular Dichroism (STXM-XMCD).</p> <p>This thesis performed studies on <em>Candidatus Magnetovibrio blakemorei</em> strain MV-1 using STXM at the C 1s, O 1s, Ca 2p and Fe 2p edges. STXM-XMCD was used to determine the magnetism of individual magnetosomes and quantitatively determine magnetic properties such as the magnetic moment of individual chains. A sub-population of MV-1 cells was identified as having anomalous magnetic orientations of magnetosome sub-chains when separated spatial gaps. The frequency of this event and the underlying implications to magnetosome formation are discussed.</p> / Master of Science (MSc)

As Formas Farmacêuticas de Liberação Prolongada (FFLP) têm sido uma alternativa eficaz na terapia, pois proporcionam maior adesão do paciente ao tratamento em função da redução da frequência de dosagem ao longo do dia, sendo sua principal característica, a modulação da liberação/dissolução do fármaco. Entretanto, esta etapa pode ser influenciada por diferentes fatores, dentre eles: os físico-químicos relacionados ao fármaco; os farmacêuticos, principalmente relacionados aos excipientes empregados e às técnicas de obtenção da forma farmacêutica (FF) e os fisiológicos do trato gastrintestinal (TGI), como por exemplo, o pH dos líquidos do TGI, o tempo de esvaziamento gástrico, a motilidade intestinal, entre outros. Desse modo, a avaliação do trânsito da FF no TGI, após a sua administração, permite uma melhor compreensão dos fatores que podem afetar as etapas de liberação/dissolução do fármaco in vivo. Dentre as técnicas empregadas com esse objetivo, destacam-se: a cintilografia e os métodos biomagnéticos. A Biosusceptometria de Corrente Alternada (BAC) é um método biomagnético que tem se mostrado promissor para este tipo de estudo, por ser não invasivo, portátil, livre de radiação ionizante, e por apresentar acurácia e versatilidade. Diante do exposto, o presente trabalho teve como objetivos, desenvolver e caracterizar sob o aspecto biofarmacotécnico in vitro, um sistema de liberação prolongada contendo nimesulida (fármaco-modelo) e marcador magnético (ferrita), visando obtenção de ferramenta para avaliação do trânsito gastrintestinal por meio de técnica biomagnética. Para isto foram desenvolvidas quatro formulações de comprimidos de liberação prolongada contendo nimesulida, ferrita e diferentes concentrações de hidroxipropilmetilcelulose (HPMC): NF1 (30% HPMC); NF2 (23% HPMC); NF3 (17% HPMC) e NF4 (10% HPMC). Essas foram avaliadas quanto ao comportamento de dissolução por meio de ensaios com aparato 4 e avaliação da cinética e da eficiência de dissolução (ED%). Posteriormente, estudos biomagnéticos, in vitro e in vivo, foram conduzidos com emprego da técnica de BAC para a formulação selecionada. Os resultados obtidos mostraram que as 04 formulações desenvolvidas apresentaram porcentagens de dissolução distintas em função das diferentes concentrações de HPMC (NF1 = 13,2%; NF2 = 40,1%; NF3 = 72,5% e NF4 = 91,5%). A formulação NF4, com menor concentração de HPMC, foi escolhida para os estudos por meio de BAC em função dos resultados de ED% (54,3%) e por apresentar comportamento mais próximo de uma formulação de liberação prolongada. Em relação aos resultados de BAC in vitro, destaca-se que a formulação NF4 (10%HPMC) apresentou aumento de área magnética de forma independente do pH do meio, sugerindo que a hidratação/intumescimento da HPMC independe do pH. Em relação à avaliação do trânsito intestinal (estudo in vivo) foram obtidos os seguintes dados: Tempo médio de Residência Gástrica (TTR) - 89 minutos; Tempo médio do Trânsito Orocecal (TTO) - 313 minutos e Tempo médio do Trânsito Intestinal (TTI) - 224 minutos. Os dados de BAC in vivo permitiram observar que o aumento de área magnética atingiu um platô em cerca de 80 minutos após a administração da formulação NF4. A comparação dos dados de BAC in vitro e BAC in vivo, relacionados ao trânsito gastrintestinal, indica que a formulação NF4, após apresentar o ápice de intumescimento, foi capaz de manter sua estrutura permanente ao longo do TGI, favorecendo assim a liberação modulada do fármaco. Os resultados obtidos demonstraram que a formulação desenvolvida foi eficiente para avaliar e caracterizar o trânsito no TGI por meio da técnica de BAC e também permitiram uma estimativa do comportamento do fármaco em relação a solubilidade em cada porção do TGI, proporcionando assim uma ferramenta adequada para avaliação do trânsito do TGI e desenvolvimento de FFLP. / Extended Release (ER) dosage forms have been an effective alternative in therapy, since they provide greater patient adherence to treatment as a function of the reduction of the frequency of dosing throughout the day, its main characteristic being the release / dissolution modulation of the drug. However, this stage can be influenced by different factors, among them: the physical and chemical related to the drug; the pharmacists, mainly related to the excipients employed and the techniques of obtaining the form dosage and the physiological ones of the gastrointestinal tract (GI tract), as for example, the pH of the liquid of the GI tract, gastric emptying time, intestinal motility, among others. Thus, assessment of dosage forms transit in GI tract after its administration allows a better understanding of the factors that may affect the drug release / dissolution steps in vivo. Among the techniques used for this purpose, the following stand out: scintigraphy and biomagnetic methods. Alternating Current Biosensiometry (ACB) is a biomagnetic method that has shown promise for this type of study, since it is non-invasive, portable, free of ionizing radiation, and because of its accuracy and versatility. In view of the above, the aim of this work was to develop and characterize a sustained release system containing nimesulide (study drug) and magnetic marker (ferrite) under the in vitro biopharmaceutical aspect, aiming to obtain a tool to evaluate the GI tract transit through means of biomagnetic technique. For this, four formulations of extended release tablets containing nimesulide, ferrite and different concentrations of hydroxypropylmethylcellulose (HPMC): NF1 (30% HPMC) were developed; NF2 (23% HPMC); NF3 (17% HPMC) and NF4 (10% HPMC). These were evaluated for dissolution behavior by apparatus 4, assays and kinetics and dissolution efficiency (ED%). Subsequently, biomagnetic studies, in vitro and in vivo, were conducted using the ACB technique for the selected formulation. The results showed that the formulations developed showed different percentages of dissolution as a function of the different concentrations of HPMC (NF1 = 13.2%, NF2 = 40.1%, NF3 = 72.5% and NF4 = 91.5%). The NF4 formulation, with a lower concentration of HPMC, was chosen for the ACB studies as a function of ED% results (54,3%) and because of the behavior of a sustained release formulation. In relation to the in vitro ACB results, the NF4 formulation (10% HPMC) showed an increase in magnetic area independently of the pH of the medium, suggesting that the HPMC hydration / swelling is independent of pH. In relation to intestinal transit evaluation (in vivo study) the following data were obtained: Mean Time of Gastric Residency (TTR) - 89 minutes; Mean Time of Orocecal Transit (OCTT) - 313 minutes and Mean Time of lntestinal Transit (TTI) - 224 minutes. ACB data in vivo showed that the increase in magnetic area reached a plateau in about 80 minutes after administration of the NF4 formulation. Comparison of in vitro ACB and ACB data in vivo, related to gastrointestinal transit, indicates that the NF4 formulation, after showing the swelling apex, was able to maintain its permanent structure throughout the GI tract, thus favoring the modulated release of the drug. The obtained results demonstrated that the developed formulation was efficient to evaluate and characterize the transit in the GI tract by means of the ACB technique and allowed a prediction of the behavior of the drug in relation to the solubility in each portion of the GI tract, thus providing a suitable tool for evaluation of the GI tract transit and the development of sustained release formulation.

As Formas Farmacêuticas de Liberação Prolongada (FFLP) têm sido uma alternativa eficaz na terapia, pois proporcionam maior adesão do paciente ao tratamento em função da redução da frequência de dosagem ao longo do dia, sendo sua principal característica, a modulação da liberação/dissolução do fármaco. Entretanto, esta etapa pode ser influenciada por diferentes fatores, dentre eles: os físico-químicos relacionados ao fármaco; os farmacêuticos, principalmente relacionados aos excipientes empregados e às técnicas de obtenção da forma farmacêutica (FF) e os fisiológicos do trato gastrintestinal (TGI), como por exemplo, o pH dos líquidos do TGI, o tempo de esvaziamento gástrico, a motilidade intestinal, entre outros. Desse modo, a avaliação do trânsito da FF no TGI, após a sua administração, permite uma melhor compreensão dos fatores que podem afetar as etapas de liberação/dissolução do fármaco in vivo. Dentre as técnicas empregadas com esse objetivo, destacam-se: a cintilografia e os métodos biomagnéticos. A Biosusceptometria de Corrente Alternada (BAC) é um método biomagnético que tem se mostrado promissor para este tipo de estudo, por ser não invasivo, portátil, livre de radiação ionizante, e por apresentar acurácia e versatilidade. Diante do exposto, o presente trabalho teve como objetivos, desenvolver e caracterizar sob o aspecto biofarmacotécnico in vitro, um sistema de liberação prolongada contendo nimesulida (fármaco-modelo) e marcador magnético (ferrita), visando obtenção de ferramenta para avaliação do trânsito gastrintestinal por meio de técnica biomagnética. Para isto foram desenvolvidas quatro formulações de comprimidos de liberação prolongada contendo nimesulida, ferrita e diferentes concentrações de hidroxipropilmetilcelulose (HPMC): NF1 (30% HPMC); NF2 (23% HPMC); NF3 (17% HPMC) e NF4 (10% HPMC). Essas foram avaliadas quanto ao comportamento de dissolução por meio de ensaios com aparato 4 e avaliação da cinética e da eficiência de dissolução (ED%). Posteriormente, estudos biomagnéticos, in vitro e in vivo, foram conduzidos com emprego da técnica de BAC para a formulação selecionada. Os resultados obtidos mostraram que as 04 formulações desenvolvidas apresentaram porcentagens de dissolução distintas em função das diferentes concentrações de HPMC (NF1 = 13,2%; NF2 = 40,1%; NF3 = 72,5% e NF4 = 91,5%). A formulação NF4, com menor concentração de HPMC, foi escolhida para os estudos por meio de BAC em função dos resultados de ED% (54,3%) e por apresentar comportamento mais próximo de uma formulação de liberação prolongada. Em relação aos resultados de BAC in vitro, destaca-se que a formulação NF4 (10%HPMC) apresentou aumento de área magnética de forma independente do pH do meio, sugerindo que a hidratação/intumescimento da HPMC independe do pH. Em relação à avaliação do trânsito intestinal (estudo in vivo) foram obtidos os seguintes dados: Tempo médio de Residência Gástrica (TTR) - 89 minutos; Tempo médio do Trânsito Orocecal (TTO) - 313 minutos e Tempo médio do Trânsito Intestinal (TTI) - 224 minutos. Os dados de BAC in vivo permitiram observar que o aumento de área magnética atingiu um platô em cerca de 80 minutos após a administração da formulação NF4. A comparação dos dados de BAC in vitro e BAC in vivo, relacionados ao trânsito gastrintestinal, indica que a formulação NF4, após apresentar o ápice de intumescimento, foi capaz de manter sua estrutura permanente ao longo do TGI, favorecendo assim a liberação modulada do fármaco. Os resultados obtidos demonstraram que a formulação desenvolvida foi eficiente para avaliar e caracterizar o trânsito no TGI por meio da técnica de BAC e também permitiram uma estimativa do comportamento do fármaco em relação a solubilidade em cada porção do TGI, proporcionando assim uma ferramenta adequada para avaliação do trânsito do TGI e desenvolvimento de FFLP. / Extended Release (ER) dosage forms have been an effective alternative in therapy, since they provide greater patient adherence to treatment as a function of the reduction of the frequency of dosing throughout the day, its main characteristic being the release / dissolution modulation of the drug. However, this stage can be influenced by different factors, among them: the physical and chemical related to the drug; the pharmacists, mainly related to the excipients employed and the techniques of obtaining the form dosage and the physiological ones of the gastrointestinal tract (GI tract), as for example, the pH of the liquid of the GI tract, gastric emptying time, intestinal motility, among others. Thus, assessment of dosage forms transit in GI tract after its administration allows a better understanding of the factors that may affect the drug release / dissolution steps in vivo. Among the techniques used for this purpose, the following stand out: scintigraphy and biomagnetic methods. Alternating Current Biosensiometry (ACB) is a biomagnetic method that has shown promise for this type of study, since it is non-invasive, portable, free of ionizing radiation, and because of its accuracy and versatility. In view of the above, the aim of this work was to develop and characterize a sustained release system containing nimesulide (study drug) and magnetic marker (ferrite) under the in vitro biopharmaceutical aspect, aiming to obtain a tool to evaluate the GI tract transit through means of biomagnetic technique. For this, four formulations of extended release tablets containing nimesulide, ferrite and different concentrations of hydroxypropylmethylcellulose (HPMC): NF1 (30% HPMC) were developed; NF2 (23% HPMC); NF3 (17% HPMC) and NF4 (10% HPMC). These were evaluated for dissolution behavior by apparatus 4, assays and kinetics and dissolution efficiency (ED%). Subsequently, biomagnetic studies, in vitro and in vivo, were conducted using the ACB technique for the selected formulation. The results showed that the formulations developed showed different percentages of dissolution as a function of the different concentrations of HPMC (NF1 = 13.2%, NF2 = 40.1%, NF3 = 72.5% and NF4 = 91.5%). The NF4 formulation, with a lower concentration of HPMC, was chosen for the ACB studies as a function of ED% results (54,3%) and because of the behavior of a sustained release formulation. In relation to the in vitro ACB results, the NF4 formulation (10% HPMC) showed an increase in magnetic area independently of the pH of the medium, suggesting that the HPMC hydration / swelling is independent of pH. In relation to intestinal transit evaluation (in vivo study) the following data were obtained: Mean Time of Gastric Residency (TTR) - 89 minutes; Mean Time of Orocecal Transit (OCTT) - 313 minutes and Mean Time of lntestinal Transit (TTI) - 224 minutes. ACB data in vivo showed that the increase in magnetic area reached a plateau in about 80 minutes after administration of the NF4 formulation. Comparison of in vitro ACB and ACB data in vivo, related to gastrointestinal transit, indicates that the NF4 formulation, after showing the swelling apex, was able to maintain its permanent structure throughout the GI tract, thus favoring the modulated release of the drug. The obtained results demonstrated that the developed formulation was efficient to evaluate and characterize the transit in the GI tract by means of the ACB technique and allowed a prediction of the behavior of the drug in relation to the solubility in each portion of the GI tract, thus providing a suitable tool for evaluation of the GI tract transit and the development of sustained release formulation.

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jean Ricardo Rusczak.pdf: 3380545 bytes, checksum: 67ba7b9893e46c6952c79403622eacb2 (MD5) Previous issue date: 2013-06-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This paper presents the study and development of a system for measuring magnetic field through search coils. The system consists of a magnetic shield, two Helmholtz coils to generate a magnetic field, inductive interchangeable sensors and a set of electronic boards which were used to evaluate the efficiency of the whole assembly by amplifying the sinals generated by the sensors and with a data acquisition system with LabVIEW. Several designs were developed in order to achieve the project objectives of B measures the range nT in a frequency range of 10 Hz to 10 kHz. Two types of input amplifiers were studied, one being based on the output voltage of the coils and another based on the magnetic flux passing through the coil. The instrumentation amplifier has a gain of 357,500 V / V and the transimpedance amplifier configuration has a gain of 47 000 V/I. The frequency performance is achieved in the range between 100 Hz to 10 kHz where is possible to estimate fields estimated 1 nT. The work includes the study of different materials for magnetic cores to allow miniaturization of the sensors. / Este trabalho apresenta o estudo e desenvolvimento de um sistema de medição de campo magnético através de ponteiras indutivas. O sistema é composto por uma blindagem magnética, duas bobinas de Helmholtz para a geração de campo magnético, sensores indutivos intercambiáveis e um conjunto de placas eletrônicas que serviram para avaliar a eficiência de toda a montagem ao amplificar os sinais e fazer a aquisição de dados com interface em LabVIEW. Foram desenvolvidas diversas formas construtivas a fim de se atingir os objetivos de projeto medidas na faixa de nT entre 10 Hz e 10 kHz. Dois tipos de amplificadores de entrada foram estudados, um sendo baseado na tensão de saída das espiras e outro no fluxo que passa pelas espiras. O amplificador de instrumentação possui um ganho de 357500 V/V e a configuração de fluxo possui um ganho 47000 I/V. A resposta em frequência apresentou uma performance aceitável entre 100Hz e 10 kHz onde possibilitou a leitura de campos estimados de 1 nT. Foram estudados, também, diferentes materiais para núcleos e que permitem a miniaturização dos sensores.

[pt] A informação sobre o posicionamento de objetos estranhos no interior do corpo humano é essencial para a sua eficiente remoção cirúrgica. Entretanto, os métodos convencionalmente utilizados não fornecem informação suficiente sobre a localização do objeto metálico para garantia de sucesso cirúrgico. No presente trabalho foi desenvolvido um sistema automatizado para mapear a densidade de fluxo magnético estático produzido por corpos ferromagnéticos posicionados em variados graus de liberdade 3D, utilizando um sensor de baixo custo, baseado no fenômeno da magnetoimpedância gigante (GMI - Giant Magnetoimpedance), que detecta somente campos magnéticos variantes no tempo. Assim, as medições automatizadas foram realizadas com a amostra em movimento a uma velocidade constante. Por meio de modelagens computacionais do campo magnético gerado foi possível reproduzir o comportamento da densidade de fluxo magnético gerado por uma fonte de campo magnético como a agulha retilínea utilizada nas medições in vitro. O software considerou as características do sensor GMI utilizado e a condição de medição com a fonte magnética em movimento. Os resultados da simulação foram validados por meio de comparações com os resultados experimentais, possibilitando a solução do problema direto com a caracterização da configuração espacial da densidade de fluxo magnético para variados posicionamentos da fonte magnética em relação ao sensor magnético GMI. Com a validação dos resultados simulados, os mesmos podem ser empregados no desenvolvimento de procedimento para solução do problema inverso de imageamentos clínicos utilizando o sensor GMI de baixo custo, limitado a medições magnéticas variantes no tempo, realizados para detecção e posicionamento de corpos estranhos que geram campos magnéticos estáticos. / [en] Information about the positioning of foreign objects inside the human body is essential for its efficient surgical removal. However, the methods conventionally used do not provide sufficient information on the location of the metallic object to guarantee surgical success. In the present work, an automated system was developed to map the static magnetic flux density produced by ferromagnetic bodies positioned in varying degrees of 3D freedom, using a low-cost sensor based on the giant magnetoimpedance phenomenon (GMI - Giant Magnetoimpedance), which detects only time-varying magnetic fields. Thus, automated measurements were performed with the sample moving at a constant speed. Through computational modeling of the generated magnetic field, it was possible to reproduce the behavior of the magnetic flux density generated by a magnetic field source, such as the straight needle used in in vitro measurements. The software considered the GMI sensor s characteristics and the measurement condition with the magnetic source in motion. The simulation results were validated through comparisons with the experimental results, enabling the solution of the direct problem with the characterization of the spatial configuration of the magnetic flux density for various magnetic source positions in relation to the GMI magnetic sensor. With the validation of the simulated results, they can be used in the development of a procedure to solve the inverse problem of clinical imaging using the low-cost GMI sensor, limited to time-varying magnetic measurements, performed for the detection and positioning of foreign bodies that generate static magnetic fields.

[pt] Sinais bioelétricos fornecem informações importantes sobre a função fisiológica de muitos organismos vivos. Em magnetismo, denomina-se problema direto aquele em que se determina o campo magnético a partir do conhecimento da fonte de corrente que o gerou. Por outro lado, existem situações em que se deseja determinar a fonte de corrente a partir de valores de campo magnético medidos. Esse tipo de problema é usual em Biomagnetismo e é denominado problema inverso. Por exemplo, com base em medições do campo magnético cardíaco é possível inferir sobre a atividade elétrica, no tecido cardíaco, que foi responsável por sua geração. Este trabalho propõe, apresenta e discute uma nova técnica destinada a resolver o problema biomagnético inverso, por meio de algoritmos genéticos. Objetiva-se estimar a posição, a orientação e a magnitude dos dipolos de corrente equivalentes, responsáveis pela geração de mapas de campos biomagnéticos obtidos experimentalmente por meio de medições realizadas em corações isolados de coelho utilizando um sistema SQUID de 16 canais. O algoritmo busca identificar a distribuição de dipolos que melhor se ajusta aos dados experimentais, objetivando minimizar o erro entre o mapa de campo magnético medido e o obtido por meio das soluções estimadas. O conhecimento dos parâmetros dos dipolos de corrente, em diferentes instantes de tempo, permite a correta interpretação e análise da informação médica obtida a partir dos campos biomagnéticos medidos experimentalmente, auxiliando na definição de diagnósticos e orientação de abordagens terapêuticas. / [en] Bioelectric signals provide important information about the physiological function of many living organisms. In magnetism, the so-called direct problem deals with the determination of the magnetic field associated to well known current sources. On the other hand, there are situations where it is necessary to determine the current source responsible for the generation of a measured magnetic field. This type of problem is common in Biomagnetism and is called inverse problem. For example, based on cardiac magnetic field measurements it is possible to infer the electrical activity in the heart tissue, responsible for its generation. This work proposes, presents and discusses a new technique designed to solve the biomagnetic inverse problem by genetic algorithms. It is intended to estimate the position, orientation and magnitude of the equivalent current dipoles, responsible for the generation of biomagnetic field maps measured with a 16 channel SQUID system. The algorithm attempts to identify the distribution of dipoles that best fits the measured experimental data, aiming at minimizing the error between the experimental magnetic field maps and those obtained by the estimated solutions. The experimental data analyzed in this study were acquired by measurements in isolated rabbit hearts. The knowledge of parameters of current dipoles at different instants of time allows the correct interpretation and analysis of medical information obtained from the experimentally measured biomagnetic fields, providing diagnosis and guiding therapeutic procedures.

Submitted by Caroline Falcao (caroline.rfalcao@ufpe.br) on 2017-05-22T17:45:56Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE FINAL Carlos Geraldo-PPGO.pdf: 10438439 bytes, checksum: 846645d0ef9edecba48513889f2c3692 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-22T17:45:56Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE FINAL Carlos Geraldo-PPGO.pdf: 10438439 bytes, checksum: 846645d0ef9edecba48513889f2c3692 (MD5) Previous issue date: 2014-09-29 / O campo magnético é uma fonte acessível de informação direcional passível de ser utilizada pelos seres vivos para orientação e navegação. Animais como mamíferos, aves, peixes, répteis marinhos, anfíbios, moluscos, insetos e crustáceos são sensíveis ao campo geomagnético. O presente estudo enfocou uma avaliação do efeito do campo magnético sobre peixes e crustáceos marinhos em condições naturais (área costeira) e sobre camarões Litopennaeus vannamei em condições controladas (laboratório). Os experimentos com peixes e crustáceos em condições naturais consistiram de sete a oito pescarias independentes, empregando-se armadilhas tipo covo distribuídos em cinco grupos de três a quatro unidades. Magnetos permanentes de 2000 Gauss em um raio de 2m foram fixados próximos à abertura de seis dos dezesete covos empregados. Ao final de cada pescaria os peixes e crustáceos capturados em cada covo foram identificados e contabilizados. Os níveis de capturas de peixes e crustáceos foram significativamente mais elevados nos covos com magneto. Dezessete espécies de crustáceos estiveram presentes nas capturas com os covos, dentre as quais as duas espécies mais frequentes foram Coryrhynchus riisei e Stenorhynchus seticornis. Trinta e duas espécies de peixes ocorreram nas capturas com os covos, com a espécie Haemulon aurolineatum (Xira branca) apresentando uma frequência de ocorrência uma a duas ordens de magnitude superior as demais espécies capturadas, principalmente nos covos com magneto. Ante este resultado, otólitos e tecidos da linha lateral, mancha ocelar, narina e área abdominal (controle) foram extraídos de cinco indivíduos jovens e de cinco indivíduos adultos de H. aurolineatum para investigar a presença de material magnético nessas estruturas. As amostras foram coletadas de indivíduos recém-capturados, secas em estufa e submetidas a medidas de ressonância ferromagnética (RFM) com uso de um espectrômetro Bruker ESP300E. Os espectros obtidos indicaram presença de material magnético nos otólitos, narinas e mancha ocelar e ausência de material magnético nos tecidos da área abdominal de todos os espécimes analisados. Nas amostras da linha lateral, a presença de material magnético pareceu estar relacionada ao desenvolvimento ontogenético, tendo sido detectado principalmente em espécimes adultos. Os experimentos em condições controladas foram realizados com camarões Litopenaeus vannamei considerando-se sexos e fases do seu ciclo ontogenético (machos e fêmeas adultos; machos e fêmeas juvenis e pós-larvas). Um par de bobinas circulares na configuração de Helmholtz, conectada a uma fonte regulável, foi empregado para a geração de diferentes intensidades (0, 25, 30, 35 e 40 μT) de campo magnético artificial uniforme. Os testes foram realizados de forma acumulativa e não acumulativa. No primeiro caso, um mesmo grupo de 15 camarões foi sequencialmente submetido aos cinco níveis de intensidade de campo magnético, com um intervalo de 24h entre exposições. No segundo caso, empregando- se novos grupos de 15 camarões para cada nível de exposição. Todos os testes foram realizados em triplicata. Os resultados evidenciaram a redução da atividade do L. vannamei quando expostos a campos de 35μT e 40 μT e sua paralisia total a campo de 40μT, assim como a preferência na ocupação do polo sul por fêmeas e machos adultos e juvenis e do polo norte por pós-larvas. / The magnetic field is a handy source of directional information that can be used by living things for orientation and navigation. Animals such as mammals, birds, fishes, marine reptiles, amphibians, molluscs, insects and crustaceans are sensitive to the geomagnetic field. The present study focused on an evaluation of the response of marine fishes and shellfishes subjected to an artificial magnetic field under natural conditions (coastal area) and under controlled conditions (laboratory). The experiments with fishes and crustaceans in natural conditions consisted of seven to eight independent fisheries employing creels traps distributed into five groups of three to four units. Permanent magnets of 2000 Gauss in a 2m radius were tied next to the opening of six of the seventeen creels employees. At the end of each fishery, fish and crustaceans caught in each trap were identified and accounted for. The levels of catches of fish and crustaceans were significantly higher in creels with magnet. Seventeen species of crustaceans were present in the catches with the creels, among which the two species most frequently were Coryrhynchus riisei and Stenorhynchus seticorni. Thirty-two species of fish were present in the catchs with the creels. The frequence of occurrence of the speciie Haemulon aurolineatum (Tomtate grunt) was one to two orders of magnitude higher than the other species caught, mainly in creels with magneto. Given this results, Otoliths and tissues of the lateral line, ocelar spot, nostril and abdomen (control) were extracted from five young individuals and five adult individuals of H. aurolineatum to investigate the presence of magnetic material in these structures. The samples were collected from newly captured individuals, oven-dried and subjected to measures of ferromagnetic resonance (RFM) using a Bruker ESP300E spectrometer. The spectra obtained indicated presence of magnetic material in otoliths, nostrils and ocelar spot and absence of magnetic material in the tissues of the abdominal area of all specimens examined. In the samples of the lateral line, the presence of magnetic material seems to be related to the ontogenetic development, having been detected mainly among adult specimens. The experiments under controlled conditions were performed with the shrimp Litopenaeus vannamei considering different sexes and stages of their ontogenetic cycle (adult males and females; juvenils males and females and post-larvae). A pair of circular coils in Helmholtz configuration, connected to an adjustable power source was used to generate different intensities (0, 25, 30, 35 and 40 μT) of uniform artificial magnetic field. The tests were carried out in accumulative and non accumulative manners. In the first case, a group of 15 shrimps was sequentially exposed to the five levels of magnetic field intensity, with a 24 hours interval between exposures. In the second case, using new groups of 15 shrimps for each level of exposure. All tests were performed in triplicate. The results showed a reduction in activity of L. vannamei when exposed to fields of 35 μT and higher and their total paralysis to levels of 40 μT, as well as the preference in the occupation of the South Pole by females and males juvenils and adults and of the North Pole by post-lavae.