A grande maioria da população mundial está crescentemente exposta à radiação eletromagnética proveniente de fontes que muitas vezes estão localizadas nas proximidades do corpo. A radiação eletromagnética é considerada um agente possivelmente cancerígeno para as pessoas, classificação 2B indicada pela Organização Mundial da Saúde-OMS (WHO/IARC, 2011). Devido às preocupações em relação aos riscos associados a esta exposição existem normas que recomendam os valores máximos de exposição permitidos (ICNIRP, 1998; FCC, 2001). A correta avaliação das doses de radiação é, portanto, relevante. Este trabalho tem a finalidade de avaliar o impacto dos resultados do cálculo da dose da Taxa de Absorção Específica (SAR) em usuários expostos a radiação por tablets operando na faixa de radiocomunicações Wi-fi. Os três modelos existentes de cabeça humana utilizados serão um manequim homogêneo SAM phantom e dois modelos de cabeça realistas heterogêneos: um adulto masculino e uma criança masculina. Será também utilizado nas simulações um modelo masculino de criança que foi desenvolvido através de imagens de tomografia computadorizada (TC) pelo processo de segmentação feito no software AMIRA. Será utilizado um modelo genérico de tablet. Os parâmetros dosimétricos usados para simulação da SAR serão computados pelo software SEMCAD X que é baseado no Método das Diferenças Finitas no Domínio do Tempo (FDTD). Será criado também um código do Método FDTD através do software MATLAB que servirá para a escolha dos parâmetros do SEMCAD X. A distância entre o tablet e os modelos de cabeças varia de 50 mm a 300 mm. Os resultados da SAR serão comparados com os limites de exposição recomendados pelas normas internacionais. Também serão simuladas diferentes posições da antena no tablet. Da análise dos resultados foi constatado que os valores de SAR são muito baixos e todos os resultados ficaram dentro dos limites do psSAR recomendados pela FCC de 1,6 W/kg em cada 1 g de tecido e de 2 W/kg em cada 10 g de tecido estabelecidos pela ICNIRP. Comparando os valores de SAR do modelo SAM com o modelo DUKE, o modelo SAM se mostra conservador, porém quando a comparação é feita com as crianças o SAM deixa de ser conservador. / The vast majority of the world population is increasingly exposed to electromagnetic radiation from sources which are often located near to the body. Electromagnetic radiation is considered a possible carcinogen for people, classification 2B indicated by the World Health Organization-WHO (WHO/IARC, 2011). Due to concerns regarding the risks associated with this exposition there are regulations suggesting maximum allowed exposure values (ICNIRP, 1998; FCC, 2001). The correct evaluation of radiation doses is therefore relevant. This work aims to assess the impact of the results of the calculation of Specific Absorption Rate dose (SAR) in users exposed to radiation from tablets operating in the Wi-fi band. The three existing models of human head used are a homogeneous dummy SAM phantom and two heterogeneous realistic head models: a male adult and a male child. It will also be used in the simulations a male child model which was developed from computed tomography (CT) imaging using the AMIRA software for the segmentation process. A generic model of tablet is used. Dosimetric parameters used for simulation of the SAR are computed using the SEMCAD X software which is based on the Finite Difference Method in Time Domain (FDTD). A FDTD code was developed using the MATLAB software in order to help to choose the input SEMCAD X parameters. The distances between the tablet and the head of the models varies from 50 mm to 300 mm. SAR results are compared with the exposure limits recommended by international standards. Different antenna positions on the tablet are simulated too. Examining the results it was found that the SAR values are very low and all results are within the psSAR limits recommended by FCC (1,6 W/kg averaged over 1 g of tissue) and by ICNIRP (2 W/kg in 10 g of tissue). Comparing the SAR in the SAM model with the SAR in the DUKE model, the SAM model shows to be conservative. However, when compared with the children, the SAM is not conservative.

La scanographie est une technique d’imagerie médicale performante offrant des bénéfices considérables pour le diagnostic et le suivi médical des patients. Néanmoins, la question des effets adverses potentiels induits par l’exposition aux rayons-X se pose, tant au niveau individuel qu’en termes de santé publique du fait de la fréquence du recours à cette procédure. Des premières études épidémiologiques suggèrent une augmentation du risque de cancer associée à l’exposition à la scanographie durant l’enfance ou l’adolescence. Néanmoins, l’interprétation de ces résultats reste controversée et les connaissances sur le risque de cancer radio-induit à ce niveau d’exposition et pendant l’enfance demeurent limitées.En France, la cohorte « Enfant Scanner » est mise en place par l’IRSN pour étudier l’incidence de cancer dans une population de près de 110 000 enfants ayant reçu des examens par scanographie avant l’âge de 10 ans dans 21 centres hospitaliers universitaires. Cette étude participe au projet européen Epi-CT, coordonné par le Centre International de Recherche sur le Cancer, intégrant neuf cohortes nationales sur la base d’un protocole commun. A partir de la cohorte française, cette thèse s’intéresse à caractériser les expositions des enfants recevant des examens diagnostiques par scanographie et à fournir des éléments de quantification du risque de cancer associé.Une évaluation dosimétrique est réalisée à partir des protocoles radiologiques utilisés en pédiatrie entre 2000 et 2011 dans les services hospitaliers participant. Cette étude présente l’évolution des expositions au cours de la période ainsi que la variabilité des pratiques dans les services. Les résultats montrent l’existence d’une marge d’optimisation des protocoles utilisés pour limiter l’exposition des patients, en particulier pour des explorations de la tête qui sont les examens les plus fréquents en pédiatrie.Une évaluation du risque de cancer potentiellement induit par des actes de scanographie pédiatrique a été réalisée, sur la base d’estimations de risque obtenues pour d’autres contextes d’exposition aux rayonnements ionisants. Les résultats montrent que chaque examen pourrait être associé à un excès de risque de tumeur du système nerveux central (SNC), de cancer du sein, de la thyroïde ou de leucémies compris entre 0,01‰ et 5‰. Le risque de cancer serait jusqu’à 7 fois supérieur pour des patients âgés de 1 an par rapport à des enfants de 10 ans. Les incertitudes attachées à ces prédictions de risque ont été quantifiées par simulations.A partir du suivi d’incidence de la cohorte, la relation dose-réponse a été étudiée entre le risque de tumeurs du SNC, de leucémies et de lymphome, et les doses cumulées aux organes d’intérêt reçues lors d’examens par scanographie. Aucune augmentation significative de risque n’a été mise en évidence. En 2011, le suivi dans la cohorte – 4 ans en moyenne– était en effet très court. Les analyses ont néanmoins caractérisé l’impact de syndromes d’immunodéficiences et d’autres facteurs génétiques de prédisposition au cancer sur les estimations de risque, et mis en évidence l’importance de prendre en compte l’indication des examens dans ce type d’étude.Le suivi de la cohorte doit être poursuivi afin de fournir des estimations de risque plus robustes. L’extension de la durée de suivi de cette population ainsi que les résultats attendus à partir d’autres études, notamment dans le cadre du projet Epi-CT, devraient constituer, dans les 5 prochaines années, une avancée tout à fait significative sur la question des risques associés à la scanographie. A ce jour, les prédictions réalisées dans le cadre d’évaluations de risque demeurent incertaines, en particulier pour les tumeurs du SNC, mais constituent une aide pour orienter le recours à la scanographie. Des efforts d’optimisation des procédures radiologiques demeurent, par ailleurs, encore nécessaires pour réduire les doses délivrées en pédiatrie ainsi que les risques possiblement associés / Computed tomography (CT) is a powerful imaging technique that provides great benefits for diagnosis and medical management of patients. Nonetheless, the widespread use of this procedure raises many concerns about the potential adverse effects induced by X-rays exposure, both in clinical practice and in terms of public health. First epidemiological studies have suggested an increased risk of cancer associated with CT scan exposures in childhood or adolescence. The interpretation of these results is, however, controversial, and evidence about radiation-induced risks of cancer is still limited at this level of exposure and during childhood.In France, the "Enfant Scanner" cohort was set up by IRSN to study the incidence of cancer among more than 100,000 children who received CT scans before the age of 10 in 21 university hospitals. This study is part of the European Epi-CT project – coordinated by the International Agency for Research on Cancer – which includes nine national cohorts set up on the basis of a common protocol. The current thesis, based on the French cohort, focuses on characterizing the exposure of children receiving diagnostic CT scans and quantifying the risk of cancer associated with these exposures.Dosimetric assessment was performed from the radiological protocols used in paediatrics between 2000 and 2011 in the participating hospitals. This study presents the evolution of the exposures during the period and the variability of practices in the radiology departments. The results show that there is a leeway for optimizing the procedures and limiting the exposure of patients, especially for scans of the head that account for most of the examinations in paediatrics.From these exposure measurements, a quantitative assessment of cancer risk potentially induced by CT scans in paediatrics was performed – on the basis of estimates of risk in other contexts of ionizing radiation exposure. The results show that each CT scan could be associated with an excess risk of tumours of the central nervous system, breast cancer, thyroid cancer or leukaemia ranging from 0.01‰ to 5‰. Cancer risks may be up to 7 times higher for patients aged 1 year compared to 10 year olds. Uncertainties attached to these risk predictions were quantified by simulations.From the follow-up of cancer incidence in the cohort, the dose-response relation was studied between the risk of tumors of the central nervous system, leukaemia and lymphoma, and cumulative X-ray doses to the organs of interest from CT scans. No significant increased risk was observed. Indeed, in 2011, the duration of the follow-up, i.e. 4 years on average, was very short. The analyzes have nevertheless characterized the impact of (acquired or hereditary) immunodeficiencies and other genetic factors predisposing to cancer on the risk estimates, and highlighted the importance of considering the indication of examinations in studies on CT scans.The follow-up of the cohort should be extended to provide more robust risk estimates. Extension of this study as well as expected results from other cohorts, particularly within the Epi-CT project, would provide, in the next 5 years, significant progresses on the issue of the potential adverse effects of CT. To date, risk predictions from quantitative risk assessment are still uncertain, especially for cerebral tumours, but should help to guide the use of CT. In addition, efforts for optimizing the radiological procedures are still needed to reduce the doses delivered in paediatrics and the potential associated risks.

Ionising radiation is present in a variety of astrophysical problems, and it is particularly important for shaping the process of star formation in molecular clouds, containing hot, high-mass stars. In order to account for the effects of ionising radiation within numerical models of star formation, we need to combine a hydrodynamics method with a radiative transfer method and obtain a radiation hydrodynamics scheme (RHD). In this thesis I achieve live radiation hydrodynamics by coupling the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) code Phantom with the Monte Carlo Radiative Transfer (MCRT) code CMacIonize. Since SPH is particle-based and MCRT is grid-based, I construct an unstructured, Voronoi grid in order to establish a link between the two codes. In areas with large density gradients, a Voronoi grid based purely on the SPH particle positions achieves insufficient resolution, and therefore I propose a novel algorithm for inserting a small number of additional grid cells to improve the local resolution. Furthermore, the MCRT calculations require the knowledge of an average density for each Voronoi cell. To address this, I develop an analytic density mapping from SPH to a Voronoi grid, by deriving an expression for the integrals of a series of kernel functions over the volume of a random polyhedron. Finally, I demonstrate the validity of the live RHD through the benchmark test of D-type expansion of an H II region, where good agreement is shown with the existing literature. The RHD implementation is then used to perform a proof-of-concept simulation of a collapsing cloud, which produces high-mass stars and is subsequently partially ionised by them. The presented code is a valuable tool for future star formation studies, and it can be used for modelling a broad range of additional astronomical problems involving ionising radiation and hydrodynamics.

Comissão Nacional de Energia Nuclear / A radioterapia é uma das modalidades terapêuticas mais utilizadas no tratamento do câncer, visando à destruição das células neoplásicas, a partir da utilização de radiação ionizante. Um dos fatores limitantes da radioterapia é o dano em tecidos sadios vizinhos ao tumor. A irradiação da pele, acidental ou para fins terapêuticos, pode desencadear uma série de lesões culminando na fibrose, o que implica na alteração funcional deste órgão. A avaliação dos efeitos morfológicos associados à irradiação da pele torna-se fundamental para estabelecer estratégias de irradiação mais eficazes e diminuição da morbidade; e em caso de acidentes, adequado manuseio da vítima. O objetivo deste estudo foi avaliar as alterações dérmicas radioinduzidas, utilizando um modelo em ratos. Ratos Wistar, machos, com três meses de idade, tiveram sua pele irradiada, em um campo de 3cm2, com doses únicas de 10, 40 e 60 Gy de elétrons com energia nominal de 4MeV. Após a irradiação, os animais permaneceram sob avaliação constante, sendo as lesões registradas fotograficamente. Os animais foram divididos em grupos e eutanasiados: no dia da irradiação, 5, 10, 15, 25 e 100 dias após a irradiação. Parte da pele foi fixada em formaldeído, incluída em parafina e submetida à microtomia. Os cortes foram corados com hematoxilina-eosina, picrosirius red e imunomarcados com anticorpo anti-TGF-beta1. Outra parte do tecido foi fixada em glutaraldeido e processada para microscopia eletrônica de varredura. Foi observado macroscopicamente o surgimento de lesões cutâneas semelhantes a queimaduras em toda área irradiada. Ao microscópio óptico foi verificado o inicio de desenvolvimento de lesão 5 dias após irradiação. Decorridos 10 dias da irradiação observou-se indícios de cicatrização epidérmica abaixo da crosta formada pela lesão. Aos 15 dias após a irradiação o tecido abaixo da lesão apresentava epiderme reconstruída e características de cicatrização tecidual. Foi visualizado também um infiltrado de polimorfonucleares significativo. Após 25 dias nas doses mais elevadas as lesões persistiam, o que não ocorreu na menor dose, na qual a área irradiada dos animais já se encontrava completamente cicatrizada. Após 100 dias da irradiação na dose de 40 Gy ocorreu a cicatrização da ferida. Na dose de 60 Gy em alguns animais a lesão persistia. Nos animais em que ocorreu a cicatrização houve uma hipertrofia da epiderme (acantose). Foi visualizado um tecido com aspecto morfológico totalmente descaracterizado, e necrosado. Os resultados encontrados na analise através de microscopia eletrônica de varredura corroboram os dados encontrados na microscopia de luz, onde observou-se a descaracterização das fibras de colágeno nas doses mais elevadas. Os resultados indicam que as doses utilizadas induziram um processo inflamatório importante na pele, ativando o sistema imunológico. Este fato promoveu um aumento na expressão do TGFbeta1, um dos responsáveis pelo aumento da produção da matriz extracelular por vários tipos celulares, principalmente por fibroblastos em tecidos lesionados. Alem do aumento de expressão da MEC, o TGFbeta1 também promove a inibição dos processos de degradação da mesma. A intensa expressão desta citocina na pele irradiada pode desencadear o processo de fibrose e, conseqüentemente, afetar a homeostase deste órgão devido ao acúmulo da MEC. / Radiation therapy is one of the most commonly used therapeutic modalities in cancer treatment, aiming the destruction of neoplastic cells using ionizing radiation. A limiting factor is the radiation damage in healthy tissues neighboring the tumor. The irradiation of the skin, accidentally or for therapeutic purposes, can trigger a series of injuries culminating in fibrosis, causing functional alterations in this organ. The morphological evaluation of the effects associated with skin irradiation becomes essential to establish more effective strategies for irradiation and decreased morbidity, and in case of accidents, proper handling of the victim. The aim of this study was to evaluate the radiation-induced dermal changes, using a rats model. Male Wistar rats, three months old, had their skin irradiated, in a 3cm2 field, with single doses of 10, 40 and 60 Gy of electrons with nominal energy of 4MeV. After irradiation, the animals were kept under constant observation, lesions were recorded photographically. The animals were divided into groups and euthanized: on the day of irradiation, 5, 10, 15, 25 and 100 days after irradiation. Part of the skin was fixed in formaldehyde, embedded in paraffin and subjected to microtomy. Sections were stained with hematoxylin-eosin, picrosirius red and immunostained with anti-TGF-beta1. Another part of the tissue was fixed in glutaraldehyde and processed for scanning electron microscopy. It was observed macroscopic skin lesions similar to burns throughout the irradiated area. It was verified, by optical microscopy, the early development of lesions 5 days after irradiation. After 10 days of irradiation there was evidence of epidermal wound healing under the crust formed by the injury. At the day 15 days the tissue below the lesion was reconstructed and had characteristics of healing, displaying a significant polymorphonuclear cells infiltration. After 25 days, at the higher doses, the lesions persisted, which did not occur at the lowest dose, which the irradiated area was already completely healed. After 100 days of irradiation with 40 Gy the wound was healed. With 60 Gy, in some animals, the lesion persisted. In the animals which the healing took place there was a hypertrophy of the epidermis (acanthosis). It was observed a tissue totally morphological mischaracterized, and necrotic. The results obtained by scanning electron microscopy analysis corroborate with the optical microscopy findings, where the higher doses collagen fibers were mischaracterized. The results indicate that the doses used induced a significant inflammation in the skin, activating the immune system. This fact promoted an increased expression of TGFbeta1, which is responsible for an increased production of extracellular matrix (ECM) by various cell types, mainly fibroblasts in injured tissues. Besides the increased expression of ECM, the TGFbeta1 also promotes the inhibition of the degradation processes of the same. The intense expression of this cytokines in irradiated skin can trigger the process of fibrosis and, consequently, affect the homeostasis of the body due to accumulation of ECM.

Apesar da industrialização no setor farmacêutico, o emprego de drogas vegetais constitui desafio atual quando considerado alternativa terapêutica para as populações de baixa renda ou aquelas que apresentam tradição no uso dessas drogas. Além disso, tendências modernas valorizam a variedade de espécies com propriedades curativas, em particular as espécies brasileiras, desafiando os pesquisadores a intensificar investigações nessa área e induzindo à população um crescente consumo. Assim, questões relacionadas à qualidade dessas drogas apresentam fundamental importância. Devido à origem, a carga microbiana detectada nas mesmas é normalmente elevada, oferecendo riscos potenciais ao usuário. Desta forma, a avaliação de sua qualidade sanitária constitui etapa obrigatória no que se refere ao aspecto de segurança ao consumidor. Além disso, a eficácia terapêutica pode igualmente ser comprometida por decomposição de componentes, decorrente da ação de microrganismos. Com o objetivo de eliminar os efeitos decorrentes da biocarga presente nas drogas vegetais, agentes descontaminantes, de natureza física ou química, têm sido empregados. A utilização de tais procedimentos de descontaminação, prevista na legislação vigente, requer estudos relacionados à estabilidade dos princípios ativos após exposição ao agente selecionado. Dentre os agentes destaca-se a irradiação gama, amplamente utilizada em função de sua aplicabilidade na ausência de água e de temperatura elevada, além de apresentar alta penetrabilidade e reduzir, com eficácia, a carga microbiana viável. Os objetivos do presente trabalho foram avaliar os efeitos de diferentes doses de radiação ionizante sobre a carga microbiana de quatro espécies de drogas vegetais: alcachofra (Cynara scolymus L.), camomila (Matricaria recutita L.), ginkgo (Ginkgo biloba L.) e guaraná (Paullinia cupana H.B.K.), bem como detectar possíveis alterações provocadas pela radiação sobre os teores de seus princípios ativos. As análises microbiológicas e químicas foram realizadas antes e após irradiação com doses médias de 5,5 kGy, 11,4 kGy e 17,8 kGy. Os resultados obtidos anteriormente à irradiação revelaram elevados níveis de contaminação: média de 4,1 x106 para microrganismos aeróbicos totais e 3,3x105 para fungos. Após descontaminação, a dose média de 11,4 kGy, reduziu a carga de microrganismos aeróbicos totais a níveis menores ou iguais a 102 em todas as drogas, com exceção da camomila proveniente do fornecedor B (3,2x104). Para os fungos, a menor dose aplicada (5,5 kGy) foi suficiente para reduzir a contagem a níveis da ordem de 10. Com relação à determinação dos marcadores nas drogas vegetais, os resultados obtidos não revelaram alterações significativas nos teores de cafeína no guaraná e de glicosídeos flavonoídicos no ginkgo. Para a camomila, as amostras antes a após irradiação, apresentaram o mesmo teor de óleo volátil bem como ausência de diferenças significativas no teor de α-bisabolol. Em contraste, observou-se redução no teor de 7-glicosil apigenina após submissão à radiação ionizante, indicando degradação decorrente do processo. Com relação à alcachofra, permanece ainda desconhecida a influência da radiação devido à ausência de metodologias adequadas para extração e determinação da cinarina. / Despite industrialization in the pharmaceutical area, the use of vegetable drugs is being considered a therapeutical alternative either for underprivileged people or for those who are already used to their consumption. Furthermore there is presently a tendency to value those species with healing property, mainly the Brazilian ones, what is stimulating research and their increasing consumption. Thus, issues concerning the quality of such drugs are extremely important, mainly due to the fact that their microbial load offers potential risks to consumers. Consequently, the evaluation of their sanitary conditions has become fundamental, also owing to the fact that their therapeutical efficacy can be harmed by the decomposition of their components, as a result of the action of microorganisms. Therefore, physical or chemical decontamination has been employed as a measure to reduce the bioburden. Although these procedures are being legally performed they require studies concerning the stability of the active principles after the process. Gamma irradiation has been one of the most important decontaminating agents, widely used due to its applicability in the absence of water or high temperature and to its property of presenting high penetration and efficiently reducing the viable microbial load. This work aimed at evaluating the effects of different radiation doses over the microbial burden of four kinds of vegetable drugs: artichoke (Cynara scolymus L.), chamomile (Matricaria recutita L.), ginkgo (Ginkgo biloba L.) and guarana (Paullinia cupana H.B.K.). The detection of possible alterations provoked by radiation on the contents of their active principies has also been a goal of this study. The microbiological and chemical analyses were performed before and after irradiation with average doses of 5,5 kGy, 11,4 kGy and 17,8 kGy. The results revealed high contamination levels: average of 4,1 x106 for total aerobic microorganisms and 3,3x105 for fungi. After decontamination the average dose of 11,4 kGy reduced the total aerobic microbial count to levels below or equal to 102 in all drugs, except the chamomile provided by supplier B (3,2x104). For fungi, the lowest dose applied (5,5 kGy) was enough to reduce the count to a level of 10. As to the determination of markers in vegetable drugs, the results obtained presented no significant alterations in cafein contents of guarana or in flavonol glycosides of ginkgo. The samples of chamomile, both prior to and after radiation presented the same yield of essential oil as well as absence of significant differences in the contents of α-bisabolol. On the other hand, a reduction in the concentration of apigenin-7-glycoside after irradiation was observed, what indicates degradation caused by the process. The influence of radiation over artichoke remains unknown due to the absence of adequate methods of extraction and determination of cinarin.

A membrana amniótica (MA) é considerada um biomaterial com propriedades biológicas benéficas ao processo de reparação tecidual, servindo ao tratamento de feridas e queimaduras. Recentemente, tem sido usada como substrato para a construção de substitutos cutâneos, possibilitando o cultivo de queratinócitos humanos. Contudo, por se tratar de um material biológico, com risco de transmissão de doenças infectocontagiosas, necessita ser conservado e esterilizado antes de seu uso clínico. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da radiação ionizante sobre membranas amnióticas gliceroladas, com ênfase em sua compatibilidade ao cultivo de queratinócitos humanos. Quatro MA foram conservadas em altas concentrações de glicerol (>85%), sendo metade delas enviadas para radioesterilização a 25 kGy. Constituíram-se dois grupos de estudo: MA não irradiadas (MA-ni) e MA irradiadas (MA-i). Ambos os grupos foram submetidos a protocolo padronizado de desepitelização e avaliados por microscopia óptica (Hematoxilina-eosina e Picrossirius), imunofluorescência para colágeno IV e laminina e microscopia eletrônica. Posteriormente, foram cultivados queratinócitos humanos sobre as superfícies desepitelizadas das bases de MA-ni e MA-i em situação imersa e em interface ar-líquido. Foram comparados os resultados nos instantes 14 e 21 dias de cultivo, por microscopia óptica e eletrônica. As análises microscópicas, após a denudação epitelial, demonstraram que no grupo não irradiado a continuidade da membrana basal encontrava-se preservada, enquanto no grupo irradiado não existia nenhum indício de resquício da presença da membrana basal na superfície do material. O resultado das culturas de queratinócitos mostrou que no grupo não irradiado houve crescimento de um epitélio multiestratificado e diferenciado, inclusive com a formação de estrato córneo na situação de interface ar-líquido. No grupo irradiado, o epitélio formado era composto por duas a três camadas de estratificação e discreta diferenciação celular, com semelhanças entre o cultivo imerso ou em exposição ao ar. A MA glicerolada foi compatível ao crescimento de epitélios cultivados, demonstrando potencial ao uso como um possível substituto dermoepidérmico. A irradiação a 25 kGy provocou danos estruturais às MA, levando a alterações na membrana basal e facilitando a sua perda quando exposta ao protocolo de desepitelização. Esta perda pode explicar a diferença nos resultados do cultivo de queratinócitos em MA-i em relação ao MA-ni / The amniotic membrane (AM) is a biomaterial with biological properties that are beneficial to tissue repair. It has been used as a temporary coverage to threat burns and chronic wounds. Recently, it has been served as a substrate for keratinocytes culture to construct a living skin equivalent. However, MA is a biological material, and its transplantation could cause infectious disease for receptors. So, it must be preserved and sterilized before clinical use. The aim of this study was to evaluate the radiation effects on glycerol-preserved MA, considering its compatibility to support human keratinocytes culture. Four MA were stored in high concentrations of glycerol (> 85%) and half of them were radio sterilized with a dose of 25 kGy. Then, we established two groups: non-irradiated MA (MA-ni) and irradiated MA (MA-i). Both groups was de-epithelialized by a standardized protocol and was investigated morphologically, immunohistochemical and ultraestructural. Subsequently human keratinocytes were cultivated immersed and in air-liquid interface on denuded surface of MA-i and MA-ni. The results were compared at 14 and 21 days of culture by light and electron microscopy. After epithelial denudation, analyses demonstrated the continuity of the basement membrane in MA-ni group, whereas in the irradiated group, there was no indication of the basement membranes presence on the surface of MA. The cell cultures showed that in the non-irradiated group, there was growth of a multi-layered and differentiated epithelium, with a stratum corneums formation in air-liquid interface. In the irradiated group, the epithelium had only two or three layer, little cell differentiation, with the same results immersed or air-liquid interface system. Glycerol-preserved MA was biocompatible with the growth of a cultivated epithelium, showing its potential as a skin substitute. Irradiation at 25 kGy cause structural damage to the tissue, making changes in basement membrane, that facilitates its loss when exposed to the de-epithelialized protocol. The basement membranes loss may explain the difference between the keratinocytes cultivation on MA-I and MA-ni

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sensor de corrente transiente destinado a detectar a ocorrência de um evento transiente causado pela incidência de radiação ionizante em um circuito integrado. Iniciando com uma descrição dos efeitos da radiação sobre os circuitos integrados e dos tipos de radiação de interesse, os fundamentos da técnica Bulk- BICS são apresentados e as propostas existentes na literatura são expostas e avaliadas, com ênfase no sensor que utiliza a célula de memória dinâmica DynBICS, resultado de um trabalho prévio e do qual se dispõe de amostras fabricadas. Sobre essas amostras são efetuados testes elétricos, um ensaio de dose total irradiada TID e um ensaio de estimulação laser, cujos resultados são apresentados e confirmam a funcionalidade da topologia da célula de memória dinâmica aplicada a circuitos Bulk-BICS. Em seguida, é apresentada a topologia da célula de memória integrativa como uma evolução da célula de memória dinâmica e propõe-se o circuito de um novo sensor Bulk-BICS baseado na nova célula. O funcionamento elétrico do circuito desse novo sensor TRIBICS é avaliado através de simulação de circuitos determinando-se a sensibilidade e o tempo de resposta do sensor utilizando-se pulsos de corrente em dupla exponencial. É feita uma análise do funcionamento da célula de memória estática e, através de uma comparação de desempenho entre as células de memória estáticas utilizadas em três circuitos propostos e a célula de memória integrativa, utilizando um modelo simplificado, mostra-se que a célula de memória integrativa é mais rápida e sensível do que as contrapartes estáticas O sensor TRIBICS é então simulado em conexão com um modelo de dispositivo, sendo antes apresentados os modelos TCAD do inversor utilizado como alvo da incidência da radiação nas simulações. São apresentados resultados obtidos individualmente para o transistor NMOS e para o transistor PMOS, nos quais se mostra a formação de um canal condutivo entre dreno e fonte durante o SET. Mostra-se, também, que os resultados obtidos com a simulação de dispositivos não concorda com aqueles proporcionados pela simulação de circuitos no tocante à divisão das correntes transitórias entre dreno, fonte e substrato. O resultado das simulações de dispositivo efetuadas com os modelos TCAD em modo misto com o circuito TRIBICS descrito em SPICE mostram a relação entre a transferência de energia da irradiação LET e a efetiva deteção do SET provocado, em função da distância entre os contatos de bulk ou substrato, permitindo determinar a máxima distância entre contatos para 100% de certeza na deteção do SET. Com isso, obtém-se uma estimativa do número de transistores que pode ser monitorado pelos Bulk-BICS. É proposta a estratégia de implementação dos Bulk-BICS na forma de uma standard cell a ser posicionada entre os grupos de transistores sob monitoração, e uma estimativa da relação entre as áreas dos transistores monitorados e do Bulk-BICS é apresentada. Por fim, é estudada a questão da fabricação dos Bulk-BICS no mesmo substrato dos transistores monitorados e uma maneira de fazê-la é proposta. Os resultados encontrados permitem definir a viabilidade e a eficácia da técnica Bulk-BICS como forma de deteção de eventos transientes em sistemas digitais. / A current sensor to detect the occurrence of a single-event transient that is caused by the incidence of ionizing radiation in an integrated circuit is presented. Radiation of interest and their effects on the integrated circuits are discussed. Fundamentals of the Bulk-BICS technique and the circuits proposed in the literature to implement this technique are discussed and evaluated, with emphasis on the dynamic memory cell-based circuit DynBICS, which was developed as a previous work and with fabricated samples available. Experimental results obtained from a series of electrical tests, a TID test, and a laser-stimulated test that were conducted on a number of fabricated and packaged samples are presented. The results confirm that the dynamic memory cell is suitable and robust enough to be used in Bulk-BICS circuits. Next, evolution of the dynamic memory cell into an integrative memory cell is discussed and the circuit of a Bulk-BICS using this new memory cell topology is presented. The electrical operation of this new sensor TRIBICS is evaluated using circuit simulations. By using double-exponential current pulses, both the sensitivity and the response time are determined. The static memory cell operation is analyzed and a comparison of performance between static and integrative cells is performed using a simplified model. The results show that the integrative memory cell is faster and more sensitive than the static cells used in three state-ofthe- art sensors published in literature Then the TRIBICS sensor is simulated connected to a TCAD-modeled device, comprising an inverter, which is used as a target for radiation impact. TCAD models are previously presented and the results obtained when the PMOS and NMOS transistors are separately excited by radiation show the formation of a conductive link between drain and source regions during the occurrence of SET. The simulations also show that the results obtained by using TCAD simulations do not agree with the ones obtained by using circuit simulation regarding the current share among drain, source and bulk during the SET. Mixed-mode simulations using the TCAD models in conjunction of TRIBICS circuits described in SPICE show the relationship between LET and the effective SET-detection with the inter-tap distance as a parameter, and allows to determine the inter-tap distance for 100% of SET detection efficiency. Based on these results, an estimate of how many transistors can be monitored by the Bulk-BICS is obtained. It is proposed to implement the Bulk-BICS as a standard cell, to be positioned in between the standard cell that compose a digital circuit and the area overhead necessary to implant the sensors in a real circuit is estimated. The problem on how to manufacture the Bulk-BICS circuit in the same substrate of the monitored transistors is studied and a solution is proposed. The results show the viability and effectiveness of the Bulk-BICS technique, as a means to detect single-event transients in digital systems.

Este trabalho aborda um sistema de aquisição de dados (SAD) analógico-digital, baseado em um esquema redundante com diversidade de projeto, que é testado em dois ambientes diferentes de radiação. O primeiro experimento considera um teste de dose total ionizante (Total Ioninzig Dose - TID) sob irradiação gama, e o segundo experimento considera os efeitos de eventos singulares (Single Event Effects - SEE) sob irradiação por íons pesados. O SAD é composto, principalmente, por três conversores analógicos-digitais (ADCs) e dois votadores. A técnica usada é a Redundância Modular Tripla (Triple Modular Redundancy - TMR), com implementação em diferentes níveis de diversidade (temporal e arquitetural). O sistema é construído em um System-on-Chip programável (PSoC 5LP) da Cypress Semiconductor, fabricado em tecnologia CMOS de 130nm. Para a irradiação com TID, se utiliza o PSoC de part number CY8CKIT-050 sob uma fonte de radiação gama de 60Co (cobalto-60), com uma taxa de dose efetiva de 1 krad(Si)/h por 10 dias, atingindo uma dose total de 242 krad(Si) Para SEE se utiliza o protótipo PSoC de part number CY8CKIT-059 (sem encapsulamento) em um acelerador de partículas 8UD Pelletron usando 16O (oxigeno-16) ao vácuo, com energia de 36 MeV em um LET aproximado de 5.5 MeV/mg/cm2 e uma penetração no silício de 25 mm, resultando em um fluxo de 354 p/cm2.s, e uma fluência de 5077915 p/cm2 depois de 14755 segundos (4h 09min). Observou-se com o resultado do primeiro estudo que um (1) dos módulos do sistema apresentou uma degradação significativa na sua linearidade durante a irradiação, enquanto os outros tiveram uma degradação menos grave, mantendo assim a funcionalidade e confiabilidade do sistema. Durante o tempo de irradiação do segundo estudo, foram observadas 139 falhas: 53 SEFIs (Single Events Funtional Interrupt), 29 falhas críticas e 57 falhas SDC (Silent Data Corruption), atingindo as diferentes copias do sistema e um dos votadores do mesmo, mas sempre mantendo a saída esperada. Nos dois experimentos se evidencia a vantagem de usar a diversidade de projeto, além do TMR, para melhorar a resiliência e confiabilidade em sistemas críticos redundantes que trabalham com sinais mistos. / This work presents an analog-to-digital data acquisition system (DAS) based on a redundant scheme with design diversity, being tested in two different radiation environments. The first experiment is a Total Ionizing Dose (TID) essay and the second one considers Single Event Effects (SEE) under heavy ion irradiation. The DAS is mainly composed of three analog-todigital converters (ADCs) and two voters. The used technique was the Triple Modular Redundancy (TMR) implementing different levels of diversity (temporal and architectural). The circuit was built in a programmable System-on-Chip (PSoC 5LP) from Cypress Semiconductor, fabricated in a 130nm CMOS technology process. For the irradiation with TID the part number CY8CKIT-050 PSoC was used under a 60Co (cobalt-60) gamma radiation source, with an effective dose rate of 1 krad(Si)/h during 10 days, reaching a total dose of 242 krad(Si). For SEE experiments the part number CY8CKIT-059 (without encapsulation) PSoC prototype under a 8UD Pelletron particle accelerator using 16O (oxigen-16) under vacuum, with an energy of 36 MeV, resulting in a flux of 354p/cm2.s and a fluence of 5077915p/cm2 after 14755 seconds (4h 09min). As result of the first study it was observed that one of the system’s modules presented a significant degradation in its linearity during the irradiation, while degradations in the other modules were not as deep, maintaining the system’s functionality and reliability. During the period of the radiation of the second study, 139 faults were observed, 82 of them were critical and 57 were SDC (Silent Data Corruption), reaching the different system copies and one of the voters, while always maintaining the correct output. The advantage of using diversity, besides TMR, to improve resilience and reliability in redundant systems working with mixed signals was demonstrated in both experiments.

L’objectif de cette thèse est de contribuer à l’estimation des risques radio-induits aux faibles débits de dose. Ce travail s’appuie sur la cohorte des travailleurs du nucléaire CEA-AREVA NC après prolongation du suivi jusqu’en 2004. Une revue études épidémiologiques chez les travailleurs du nucléaire a été réalisée durant la première année de thèse. Une quantification de la relation dose réponse a été effectuée pour le risque de pathologies cancéreuses et non cancéreuses par différentes méthodes statistiques. Les facteurs modifiants la relation dose-réponse pour le risque de leucémie associé à la dose ont été étudiés. Combinée à d’autres cohortes de travailleurs du nucléaire, cette étude permettra de quantifier plus précisément les risques associés à de faibles doses chroniques, afin de valider les hypothèses actuelles du système de radioprotection. / The aim of this thesis is to contribute to a better understanding of the health effects of chronic extern allow doses of ionizing radiation. This work is based on the French cohort of CEA-AREVA NC nuclear workers. A review of epidemiological studies on nuclear workers was conducted during the first yearof the PhD thesis. The quantification of the dose-response relationship has been carried out by different statistical methods. Modifying factors of the leukaemia dose-response relationship were studied. A combined analysis including the present cohort together with other nuclear cohorts could quantify more precisely the risks associated to low doses at low dose rates, in order to validate current underlying hypotheses of the radiation protection system

O objetivo deste trabalho foi propor, caracterizar e avaliar, por meio de simulações computacionais, um sistema de detecção de um tomógrafo PET (Positron Emission Tomography) dedicado para pequenas regiões. Os principais fatores considerados para a modelagem do sistema foram: resolução energética, resolução espacial, sensibilidade de detecção e custo do sistema. O pacote GATE (Geant4 Application for Tomographic Emission), baseado no código de transporte de radiação Geant4, foi escolhido para as simulações. Como forma de acompanhar os avanços da tecnologia PET, o tomógrafo Q-PEM/DoPET, da Universidade de Pisa - Itália, foi simulado e um modelo óptico analítico foi proposto para comparação entre os resultados simulados e experimentais. Assim, a utilidade do modelo óptico foi demonstrada, pois o mesmo evita o tempo de computação excessivamente longo de uma simulação com os processos ópticos do GATE ativados. Foi feita a caracterização de um bloco detector que consiste de um cristal cintilador monolítico acoplado a uma matriz de fotodetectores, baseados na tecnologia das fotomultiplicadoras de silício. A posição da interação do fóton gama dentro do cristal foi determinada usando um método baseado na estimativa de parâmetros de um modelo que descreve a distribuição da intensidade dos sinais dos fótons ópticos coletados pela matriz de fotodetectores, de acordo com o local da interação. O método possui a capacidade de determinação da profundidade da interação dentro do cristal, o que diminui consideravelmente os erros de paralaxe. O bloco detector proposto também pode ter aplicação em outras áreas da física e afins que fazem uso da instrumentação nuclear e que necessitam de detectores sensíveis à posição. Foi proposto um sistema de detecção para um tomógrafo PET com aplicação na Mamografia por Emissão de Pósitrons - PEM (Positron Emission Mammography). O conceito proposto tem o potencial para aperfeiçoar a capacidade da tecnologia PET de visualizar, quantificar e caracterizar tumores de mama. O tomógrafo foi avaliado, onde os parâmetros de desempenho para uma fonte pontual de 22Na no centro do campo de visão e distância entre planos detectores de 10 cm foram: resolução energética em 511 keV de 12,1(3)%, resolução espacial 3D de 1;34(1) x 1;26(1) x 2;04(2)mm3 e sensibilidade de detecção de 8(1)%. Os resultados mostram que o conceito proposto possui desempenho compatível aos tomógrafos já existentes, além de ter um custo menor, por ser baseado em cristais cintiladores monolíticos. / The aim of this work was to propose, to characterize and to evaluate, by means of computational simulations, a detection system of a dedicated PET (Positron Emission Tomography) tomograph. The main factors considered for the system modeling were: energetic resolution, spatial resolution, detection sensitivity and system cost. The package GATE (Geant4 Application for Tomographic Emission), based on Geant4 radiation transport code, was chosen for the simulations. To follow the advances on PET technology, the Q-PEM/DoPET tomograph, from University of Pisa - Italy, was simulated and an analytical optical model was proposed for comparison between simulated and experimental results. Thus, the usefulness of the optical model was demonstrated, since it avoids the excessively long computation time when activating the optical processes in GATE. A block detector made of a monolithic scintillator crystal coupled to a photodetector array based on silicon photomultiplier technology was characterized. The interaction position of gamma radiation inside the crystal was determined using a method based on estimating parameters of a model which describes the signal distribution of the optical photons collected by the photodectetor array. The method has the ability of determining the depth of interaction inside the crystal, which decreases considerably parallax errors. The proposed block detector also can be used in other applications of nuclear instrumentation that require sensitive position detectors. A detection system of a PET tomograph was proposed to be applied in Positron Emission Mammography - PEM. The proposed design has the potential to improve the PET ability to visualize, quantify and characterize breast tumors. The tomograph performance was evaluated and the following parameters were obtained from an acquisition of a 22Na point source in the center of the field view and for a distance of 10 cm between the detector planes: energy resolution at 511 keV of 12,1(3)%, 3D spatial resolution of 1;34(1) x 1;26(1) x 2;04(2)mm3 and detection sensitivity of 8(1)%. The results show that the performance of the proposed design is similar to existing tomographs, in addition to have a lower cost due to the employment of monolithic crystals.