[pt] As técnicas eletromagnéticas de inspeção têm se destacado como as únicas com potencial de determinar, de forma não invasiva, a tensão mecânica nos arames de sustentação dos risers flexíveis. Como o duto flexível é uma estrutura complexa, constituída por várias camadas de aço e de termopl ástico, as técnicas tradicionais de inspeção não são aplicáveis. Alguns métodos magnéticos são capazes de penetrar a camada polimérica externa do riser, porém ainda apresentam limitações e dificuldade na interpretação dos resultados. Não existe hoje, seja no mercado mundial de serviços ou nos diversos grupos de pesquisas que têm se dedicado a este tema, uma solução confiável e definitiva para este problema. O presente trabalho estuda como as diferentes técnicas baseadas em eletromagnetismo podem ser aplicadas na inspeção ou monitoramento da integridade de risers flexíveis. Experimentos e simulações são utilizados para discutir as vantagens e os problemas de cada técnica. Além dos métodos puramente magnéticos estudados, é proposta a aplicação inédita da técnica de ressonância magnetoacústica, também chamada EMAR (Electro Magnetic Acoustic Resonance). Esta técnica gera ondas ultrassônicas no arame através de transdutores eletromagnéticos (EMAT) e é capaz de estimar a tensão mecânica usando as frequências das ressonâncias acústicas. Um novo modelo teórico é proposto para descrever a curva do espectro de ressonâncias acústicas produzidas com EMAR. Anteriormente, estes espectros eram modelados por uma função Lorentziana. Experimentos demonstram que o modelo proposto é significativamente superior, sendo capaz de explicar diversas características dos espectros obtidos. Resultados experimentais mostram a viabilidade do EMAR para estimar a tensão mecânica dos arames, mesmo através da capa, em determinadas circunst âncias. São discutidas as limitações da técnica, casos de uso possíveis e ainda os desenvolvimentos necessários para sua efetiva utilização em campo. / [en] The only inspection techniques that have shown potential to determine, in a non-intrusive fashion, the mechanical stress on armour wires of flexible risers are the electromagnetic-based ones. Because the flexible pipeline is a complex multilayered structure of steel and thermoplastics, traditional inspection techniques cannot be used. Some electromagnetic methods are known to be able to run through the outer polymeric layer to sense the wires but the obtained data are very difficult to interpret. To date there is still no reliable and definitive solution to this problem, neither in the market nor in research groups. This present work analyses how the different electromagnetic techniques can be employed on inspection or monitoring of riser integrity. Experiments and simulations are used to discuss the advantages and limitations of each technique. Besides the purely electromagnetic methods, a novel solution is proposed based on electromagnetic acoustic resonance (EMAR). This technique produces ultrasonic waves on the wire using electromagnetic transducers (EMAT) and is able to estimate the mechanical stress by measuring the frequency of the acoustic resonances. A new line shape calculation is proposed to the acoustic resonances of EMAR. Previously, the spectral data was fitted by a Lorentzian function. The new function is shown to be significantly superior, explaining features of the spectrum not previously described and achieving much better agreement with experimental data. Experiments with flexible pipelines show the viability of using EMAR to estimate the mechanical stress of the wires, even through the outer sheath in some circunstances. The limitations of this technique are discussed, along with possible forms of usage and the pending developments for its effective deployment on the field.

[pt] Nesta dissertação descrevemos a preparação de nanopartículas (NPs) de ouro através do aquecimento de filmes finos de ouro depositados em substratos de soda-lime pela técnica Magnetron Sputtering. Foi realizado um estudo para cinco espessuras diferentes variando entre (6–20) nm. Descrevemos também a caracterização morfológica e óptica (linear e não-linear) das nanopartículas formadas. Os resultados indicaram que a temperatura é de fundamental importância na formação das NPs, tendo sido realizado um estudo para formação a diferentes temperaturas. As amostras foram caracterizadas estruturalmente pela microscopia de força atômica (AFM) e microscopia eletrônica de varredura de emissão de campo (FESEM). Para o processamento das imagens geradas pelas microscopias utilizou-se uma análise de imagem (IA) antes da extração dos atributos morfológicos envolvendo as etapas de pré-processamento, segmentação, pós-processamento e medida. Para o processamento e extração de atributos, utilizou-se o Software KS400. As partículas possuem dimensões nanométricas com forma aproximadamente esféricas e diâmetros médios em torno de 13 nm para NPs formadas pelo aquecimento de filmes finos de 6 nm de espessura à 600° C por 4 minutos. As caracterizações ópticas lineares e não-lineares das NPs em estudo foram realizadas através das técnicas de espectroscopia UV-Vis e varredura z (Z-SCAN) em 800 nm respectivamente. No estudo da não-linearidade óptica foram determinados os índices de refração não linear (n2) e a absorção não- linear (a2) das NPs de ouro. Os resultados revelaram altos índices de refração não- linear, assim como uma inversão de sinal na absorção não-linear e no índice de refração não-linear quando os filmes finos de ouro são submetidos a um aquecimento a 600°C por 4 minutos. / [en] In this dissertation we describe the preparation of gold nanoparticles (NPs) by heating gold thin films of thicknesses between (6-20) nm, previously deposited on soda-lime substrates by Magnetron Sputtering. Also described are the morphological and optical (linear and nonlinear) characterization of the NPs. The tempertature dependence of the formation process of the NPs was investigated. The samples were structurally characterized by Atomic Force Microscopy (AFM) and Scanning Electron Microscopy, High Resolution (FESEM). We used an image analysis (IA) before extraction of morphological features involving the steps of preprocessing, segmentation, post-processing and measurement. For the processing and extraction of attributes, we used the software KS400. The particles have nanometers dimensions with approximately spherical shape and diameters around 13 nm for NPs formed by heating 6 nm thick thin films at 600 ° C for 4 minutes. The linear and nonlinear optical characterization of the NPs were performed through the techniques of UV-Vis spectroscopy and (TM-EZ at 532 nm, respectively. The non-linear optical characterization yielded the nonlinear refractive index (n2) and nonlinear absorption (a2) of the gold NPs formed. The results revealed high linear refractive indices, as well as a sign inversion of the nonlinear absorption when the NPs were formed.

[pt] Neste trabalho é apresentado um estudo sobre nanopartículas metálicas, passando brevemente pela Teoria de Maxwell-Garnett do meio efetivo além de ter sido feita uma pequena pesquisa acerca dos trabalhos já existentes nessa área. É apresentada ainda uma proposta de um sensor à fibra óptica baseado no fenômeno da Ressonância Plasmonica de Superfície Localizada, que utiliza essas nanopartículas cujas propriedades ópticas são sensíveis às mudanças das características do meio onde estão imersas. Esse tipo de sensor é uma ferramenta simples e muito eficiente, além de ser de baixo custo financeiro. A descrição deste sensor mostra ainda três processos distintos de fabricação dessas nanopartículas, as configurações utilizadas para a aquisição dos dados experimentais, e a análise dos mesmos, incluindo a simulação computacional feita para o melhor entendimento dos resultados obtidos. / [en] In this work a study about metallic nanoparticles is presented. A brief revision of the Maxwell-Garnett Theory for the effective medium is made, in addition to a bibliographical research concerning the existing works on the topic. A proposal of a fiber optic sensor based in the Localized Surface Plasmon Resonance phenomena using these metallic nanoparticles, whose optic properties are sensible to changes in the medium in which they are immersed, is also made. This kind of sensor is a simple and efficient tool, in addition to also having low financial cost. Three distinct processes for fabrication of these nanoparticles are discussed. The setups used for the acquisition of the experimental data and the analysis of this data, including the computational simulation made to improve the understanding of the obtained results, are also discussed.

[pt] Os aminoglicosídeos (AMG) pertencem a uma classe de antibióticos eficazes no tratamento de infecções provocadas por micro-organismos Gram-negativos e Gram-positivos. Ototoxidade, nefrotoxidade e alterações musculares são efeitos colaterais provocados pelo uso dessas substâncias, implicando na importância do controle das medicações com uso de métodos analíticos práticos para a rotina, sensíveis e seletivos. As estruturas dos AMG não possuem grupos cromóforos que habilitem a medição de atividade óptica direta, dessa maneira, os métodos descritos na literatura para determinação dos mesmos, normalmente, fazem uso da derivatização química implicando em alta morosidade, elevados custos e toxicidade (dados os reagentes utilizados) em tais métodos. No presente trabalho, propõe-se a utilização de nanopartículas de ouro (AuNPs) como sondas analíticas para a determinação espectrofotométrica de AMG, tirando-se proveito do efeito de ressonância plasmônica na superfície de AuNPs. Investigou-se o potencial analítico do uso de dispersões aquosas de AuNPs como sondas para a determinação de tobramicina (TBR), neomina (NEO), gentamicina (GENTA), canamicina (CANA), estreptomicina (EST) e amicacina (AMIC), observando-se resultados promissores para todos os AMG citados, excerto para a EST. No caso da TBR, foi desenvolvido um método analítico para a sua determinação em soluções oftálmicas. As curvas analíticas foram construídas a partir do monitoramento da luz transmitida em 529 nm ou 681 nm. O monitoramento do sinal analítico em 529 nm apresentou uma faixa linear entre 6,5 x 10-9 mol L-1 a 1,6 x 10-7 mol L-1 com boa linearidade (R2=0,9943) e limite de detecção (LD) igual a 6,2 x 10-9 mol L-1. O monitoramento do sinal analítico em 681 nm apresentou uma faixa linear entre 4,4 x 10-9 mol L-1 a 1,6 x 10-7 mol L-1 com boa linearidade (R2=0,9949) e valor de LD igual a 3,8 x 10-9 mol L-1. O método mostrou-se robusto em uma faixa de pH entre 2,6 e 4,5, durante 120 min. O método apresentou precisão satisfatória e demonstrou seletividade com relação a outro AMG, STP, e com relação aos excipientes presentes nas amostras analisadas. Obtiveram-se percentuais de recuperação para as amostras (simuladas e reais de soluções oftálmicas) de 104,0 a 123,1 por cento e de 101,1 a 123,6 por cento, para o monitoramento do sinal analítico em 529 nm e 681 nm, respectivamente. Utilizando-se um método comparativo para validar esses resultados, verificou-se através do teste t-student que os percentuais de recuperação encontrados através das sondas de AuNPs e através do método comparativo foram estatisticamente iguais. Estudos com saliva de pacientes em tratamento com TBR indicam o potencial da sonda para a análise de fluidos biológicos. / [en] Aminoglycosides (AMG) belong to a class of antibiotics effective for the treatment of infections caused by Gram-negative and Gram-positive micro-organisms. Ototoxicity, nephrotoxicity and muscle disorders are side effects of using these substances, implying the importance of controlling the use of pharmaceutical formulations based on AMG with practical analytical methods for routine, sensitive and selective. The molecular structures of the AMG does not present any relevant chromophores groups that enable direct measurement of their optical activity, thus, the methods described in the literature for determining it normally to use of chemical derivatization implying high delays, high costs and toxicity (dice reagents used) in such methods. The studies present in this dissertation, it is proposed to use of gold nanoparticles (AuNPs) as analytical probes for spectrophotometric determination of AMG, by exploration of the resonance Plasmon effect on the surface of AuNPs. Was investigated the analytical potential of aqueous dispersions of AuNPs as probes for the determination of tobramycin (TBR) neomina (NEO), gentamicin (GENTA), kanamycin (CANA), streptomycin (EST) and amikacin (AMIC). Promising results were found for all AMG cited excerpt EST. In the case of TBR, an analytical method for its determination in ophthalmic solutions was proposed. The analytical curves were constructed by monitoring the transmitted light at 529 nm or 681 nm. The monitoring of the analytic signal in 529 nm yielding a linear range from 6.5 x 10-9 mol L-1 to 1.6 x 10-7 mol L-1 with good linearity (R2= 0.9943) and the limit of detection (LOD) equal to 6.2 x 10-9 mol L-1. The monitoring of the analytic signal in 681 nm yielding a linear range from 4.4 x 10-9 mol L-1 to 1.6 x 10-7 mol L-1 with good linearity (R2= 0.9949) and the LOD equal to 3.8 x 10-9 mol L-1. The method showed to be robust in a pH range between 2.6 and 4.5, for 120 min. The method showed satisfactory accuracy and demonstrated selectivity with respect to other AMG, EST, and with respect to excipients present in the samples analyzed. Yielded percentage recoveries for samples (simulated and real ophthalmic solutions) from 104.0 to 123.1 percent and from 101.1 to 123.6 percent, for the monitoring of the analytical signal at 529 nm and 681 nm, respectively. Using a comparative method to validate these results, it was found through the t-student test that the percentage recovery found through the AuNPs probes and the comparative method were statistically equal. Studies in saliva from patients under TBR treatment indicated the potential of the probe for the analysis of biological fluids.

[pt] A análise das ressonâncias internas em sistemas estruturais contínuos é uma das principais áreas de pesquisa no campo da dinâmica não linear. A ressonância interna entre dois modos de vibração ocorre quando a proporção de suas frequências naturais é um número inteiro. De particular importância, devido à sua influência na resposta estrutural, é a ressonância interna 1:1, geralmente associada às simetrias do sistema, a ressonância interna 1:2, devida às não linearidades quadráticas e a ressonância 1:3 decorrente de não linearidades cúbicas. A ressonância interna permite a transferência de energia entre os modos de vibração relacionados, levando geralmente a novos fenômenos com profunda influência sobre a estabilidade da resposta dinâmica. As cascas de revolução geralmente exibem ressonâncias internas devido à inerente simetria circunferencial e um denso espectro de frequência em sua faixa de frequências mais baixas. Isso pode levar não apenas a ressonâncias internas do tipo m:n, mas a múltiplas ressonâncias internas. Nesta tese é realizada a análise de múltiplas ressonâncias internas em cascas cilíndricas delgadas, em particular as ressonâncias internas de 1:1:1:1 e 1:1:2:2 são investigadas em detalhes, um tópico pouco explorado na literatura técnica. A investigação de ressonâncias internas em sistemas contínuos geralmente é realizada usando modelos discretos de baixa dimensão. Embora alguns trabalhos anteriores tenham investigado ressonâncias internas do tipo m:n em cascas cilíndricas, muitos resultados não são consistentes, uma vez que os modelos discretos derivados não consideram os acoplamentos modais devido a não linearidades quadráticas e cúbicas. Aqui, usando um procedimento de perturbação, expansões modais consistentes são derivadas para um número arbitrário de modos de interação, levando a modelos de baixa dimensão confiáveis. A precisão desses modelos é corroborada usando o método Karhunen-Loève. Finalmente, é bem sabido que pequenas imperfeições geométricas da ordem da espessura da casca têm uma forte influência na sua resposta não linear. No entanto, sua influência nas ressonâncias internas, instabilidade dinâmica e transferência de energia é desconhecida. Assim, a influência de diferentes tipos de imperfeição modal é devidamente considerada na presente análise. Utilizando os modelos discretos aqui derivados, é apresentada uma análise detalhada das bifurcações, utilizando técnicas de continuação e o critério de estabilidade de Floquet, esclarecendo a importância das ressonâncias internas nas vibrações não lineares e instabilidades de cascas cilíndricas. Os resultados também confirmam que a forma e a magnitude das imperfeições geométricas iniciais têm uma influência profunda nos resultados, permitindo ou impedindo a transferência de energia entre os modos ressonantes considerados. / [en] The analysis of internal resonances in continuous structural systems is one of the main research areas in the field of nonlinear dynamics. Internal resonance between two vibration modes occur when the ratio of their natural frequencies in an integer number. Of particular importance, due to its influence on the structural response, is the 1:1 internal resonance, usually associated with system symmetries, the 1:2 internal resonance, due to quadratic nonlinearities, and the 1:3 resonance arising from cubic nonlinearities. The internal resonance enables the energy transfer between the related vibration modes, leading usually to new phenomena with profound influence on the stability of the dynamic response. Shells of revolution usually exhibit internal resonances due to the inherent circumferential symmetry and a dense frequency spectrum in their lower frequency range. This may lead not only to m:n internal resonances, but also multiple internal resonances. In this thesis, the analysis of multiple internal resonances in slender cylindrical shells is conducted, in particular 1:1:1:1 and 1:1:2:2 internal resonances are investigated in detail, a topic rarely found in the technical literature. The investigation of internal resonances in continuous systems is usually conducted using low dimensional discrete models. Although some previous works have investigated m:n internal resonances in cylindrical shells, many results are not consistent since the derived discrete models do not consider the modal couplings due to quadratic and cubic nonlinearities. Here, using a perturbation procedure, consistent modal expansions are derived for an arbitrary number of interacting modes, leading to reliable low dimensional models. The accuracy of these models is corroborated using the Karhunen-Loève method. Finally, it is well known that small geometric imperfections of the order of the shell thickness has a strong influence on the shell nonlinear response. However, their influence on internal resonances, dynamic instability and energy transfer is largely unknown. Thus, the influence of different types of modal imperfection is properly considered in the present analysis. Using the derived discrete models, a detail bifurcation analysis, using continuation techniques and Floquet stability criterion, is presented, clarifying the importance of internal resonances on the nonlinear vibrations and instabilities of cylindrical shells. The results also confirm that the form and magnitude of initial geometric imperfections has a profound influence on the results enabling or preventing the energy transfer among the considered resonant modes.

[pt] Nas últimas décadas, vem ocorrendo uma importante revolução na área da tecnologia médica, em particular nos equipamentos de diagnóstico por imagem. O propósito central da presente tese concentra-se na análise e compreensão das estratégias e sistemas produtivos empregados na produção desses equipamentos, com enfoque específico na produção de equipamentos de Ressonância Magnética, pela importância de se dispor de dados e informações principalmente em países como o Brasil que, apesar de ainda não apresentarem produção nacional, fazem uso de toda essa tecnologia e necessitam preparar recursos humanos não só para a sua própria utilização, mas também para o desenvolvimento e produção de componentes e periféricos específicos. Um grande motivador para esta pesquisa foi o Projeto ToRM, desenvolvido pela Universidade de São Paulo. O projeto constava do desenvolvimento local de um equipamento de ressonância para que fosse possível a formação de mão-de-obra especializada e a realização de estudos para acessórios e componentes. A metodologia empregada neste estudo, o qual é de caráter exploratório, envolve uma pesquisa bibliográfica e dois estudos de casos realizados em empresas produtoras de equipamentos de diagnóstico por imagem - Philips Medical Systems e Siemens Medical. Assim, com a compreensão dos sistemas produtivos aplicados, objetiva-se subsidiar as empresas e universidades com informações atualizadas referentes a essa indústria, principalmente pela falta de material acadêmico sobre o assunto. / [en] In the last decades, an important revolution has taken place in the medical technology field, particularly in image diagnosis equipment. The central purpose of the present thesis is to analyze and understand the strategies and productive systems used in the production of such equipment, with specific focus on the production of Magnetic Resonance equipment. It is important to make data and information available especially in countries like Brazil, which, despite still not having a national production, make use of this technology and need to prepare human resources not only for its own use but also for the development and production of specific components. A great motivation to this research was the ToRM Project, developed by the University of São Paulo. This project consisted in the local development of a resonance machine, which would allow for the preparation of specialized professionals and the development of studies about accessories and components. The methodology used in the present study, which is exploratory in character, involves a literature review and case studies performed in two major manufacturers of image diagnosis equipment - Philips Medical Systems and Siemens Medical. Thus, by understanding the productive systems applied, our goal is to provide companies and universities with updated information about this industry, especially considering the lack of academic material on this subject.

[pt] A memória de trabalho fonológica pode ser definida como um grupo de processos mentais usados para codificar, guardar, manter, manipular e recuperar informações auditivas. É o alicerce de outras funções cognitivas superiores e mais complexas como o planejamento, mudança do foco da tarefa, raciocínio lógico e abstrato e linguagem. Algumas evidências mostram a relação entre o desenvolvimento da memória de trabalho fonológica e mais tarde a aquisição da linguagem e inteligência global fluida. A antropologia contemporânea discute o papel da memória de trabalho como uma forma rudimentar de pensamento e suas consequências para o desenvolvimento de ferramentas e cultura entre os hominídeos. Têm sido aceito que a expansão da região frontal do crânio abre espaço para novas formações corticais no cérebro, especialmente no lobo frontal. Crê-se que o córtex pré-frontal tem um importante papel em tarefas de memória de trabalho. Ao mesmo tempo, a memória de trabalho é uma descoberta psicológica recente e diversos autores sugerem diferentes modelos teóricos para explicá-la. Dentre os mais importantes, Alan Baddeley, Nelson Cowan e Adele Diamond são aqueles cujas teorias são as mais estudadas e implementadas pelos pesquisadores que testam suas teorias. Estudar a base neural da memória de trabalho fonológica pode ajudar a lançar luz sobre ambos os pontos: o papel do córtex pré-frontal na evolução humana especialmente no funcionamento da memória de trabalho, e qual modelo teórico é o mais confiável dentro de uma perspectiva neuropsicológica. Para fazer isso, conduzimos uma meta-análise usando o método de estimação de verossimilhança das ativações e discutimos os resultados alicerçados na psicologia evolutiva e cognitiva modernas. / [en] Phonological working memory can be defined as a set of mental processes that encode, store, maintain, manipulate, and retrieve auditory information. It is the foundation for other complex and higher cognitive functions, such as planning, task switching, logical and abstract reasoning, and language. Some evidence shows a relationship between the development of phonological working memory and further language acquisition and general fluid intelligence. Current neuroscience discusses the networks and brain regions that account for working memory. Working memory relies on a parietal-frontal network that is divided according to memory and attention. It has been hypothesized that the prefrontal cortex plays an important role in working memory tasks. Working memory is a relatively recent psychological discovery, and several authors suggest different theoretical models to explain it. Among the most important are those proposed by Alan Baddeley, Nelson Cowan, and Adele Diamond, which have been the most studied and implemented in attempts to test their hypotheses. Studying the neural basis of phonological working memory will help shed light on the organization and location of mnemonic and attentional functions in the brain. The present study comprised a meta-analysis of functional magnetic resonance imaging studies on phonological working memory that were published between 2000 and 2014. The results showed that one region in the temporal lobe and another region in the fronto-polar cortex were clustered intersections of phonological working memory, suggesting that these brains regions may account for sensorial memory and the central executive, respectively.

[pt] Nanopartículas metálicas apresentam um pico no espectro de absorção devido ao efeito de LSPR (Localized Surface Plasmon Resonance – Ressonância de Plasmon de Superfície Localizado). A posição espectral do pico depende da forma, do tamanho, do material das nanopartículas e do índice de refração do meio em que se encontra. Conhecendo como a posição espectral deste pico varia de acordo com o índice de refração externo, pode-se utilizar, em princípio, estas nanopartículas como elemento sensor para medir a refração de líquidos e gases. Um sensor de índice de refração foi desenvolvido fabricando-se nanopartículas metálicas na extremidade de uma fibra óptica. Estas nanopartículas foram fabricadas a partir de um filme de ouro evaporado na extremidade de uma fibra óptica que depois foi aquecida. As nanopartículas assim formadas possuem uma distribuição não homogênea de forma e tamanho. De forma a se obter um maior controle do tamanho e da forma das nanopartículas metálicas fabricadas para o desenvolvimento de um sensor óptico com maior controle dos parâmetros, foi investigada nesta dissertação a formação de nanopartículas de prata por síntese química. Diferentes processos para a síntese foram investigados. As nanopartículas de prata localizadas na extremidade da fibra óptica foram caracterizadas quanto à resposta do sinal de LSPR quando as nanopartículas estavam em contato com meios com diferentes índices de refração. Visando ainda a investigação de sistemas de fibras ópticas com aplicação em sensoriamento, foi realizada uma simulação da deformação de cavidades elípticas formadas no interior de fibras ópticas quando estas estão sujeitas à aplicação de uma tensão longitudinal da fibra. Este tipo de cavidade pode ser usada como sensor de deformação devido à interferência das múltiplas reflexões no interior da cavidade. / [en] Metallic nanoparticles show a peak in the absorption spectrum due to the Localized Surface Plasmon Resonance (LSPR) effect. The position of this peak depends on the shape, size and the type of the nanoparticles as well as on the refractive index of the surrounding media. From the dependence of the position of the peak with the external refractive index, it is possible to use these nanoparticles as a sensor element to measure the refractive index of liquids and gas. A refractive index sensor was developed with nanoparticles deposited at the end face of an optical fiber. These nanoparticles, fabricated from a heated gold film deposited at the end face of the fiber, have a non homogenous distribution of size and form. In order to obtain a better control of the size and form of the fabricated metallic nanoparticles, aiming the development of an optical sensor with control of the involved parameters, it was investigated in this work the formation of silver nanoparticles by chemical synthesis. Furthermore, extending the investigation of fiber optics systems with applications on sensing, it was performed a simulation of the deformation of elliptical air cavities, formed in the interior of optical fibers, under the effect of longitudinal stress along the fiber. This type of system can be used as a deformation sensor due to the multiple interference reflections in the interior of the cavity.

[pt] A gentamicina é um antibiótico aminoglicosídio (AMG) amplamente utilizado na medicina humana e veterinária por exibir um amplo espectro de ação no tratamento de infecções causadas por bactérias gram-positivas e gram-negativas. No entanto, sua prescrição deve ser criteriosa devido aos possíveis efeitos colaterais como ototoxidade e nefrotoxidade. Os métodos espectroanalíticos usados na determinação de gentamicina quase sempre requerem a modificação da molécula com agentes de derivatização química já que os AMG não possuem grupos cromóforos relevantes. Esse tipo de procedimento é trabalhoso e na maioria dos casos implica em resultados com a exatidão questionável em função de dificuldades relacionadas, por exemplo, na reprodução do rendimento das reações de derivatização. Na presente dissertação, a influência da gentamicina (na forma de sulfato) no efeito da ressonância plasmônica nas superfícies das nanopartículas de ouro (AuNPs) foi estudada e utilizada para o desenvolvimento de métodos analíticos para a determinação desse AMG. Nanopartículas de ouro esféricas (AuNPs-E), tanto em meio aquoso quanto em meio organizado por surfactantes, e nanopartículas de ouro na forma de bastão (AuNPs-B), em meio aquoso contendo resíduo do surfactante catiônico usado na sua síntese, foram estudados como sondas analíticas para a gentamicina. As AuNPs-E foram sintetizadas em condições próximas às descritas por Turkevich, enquanto as AuNPs-B foram obtidas na presença do surfactante catiônico CTAB, como indicado pelo procedimento de Nikoobakht e El-Sayed. Um estudo criterioso de ajuste de condições para a estabilidade da sonda e reprodutibilidade da resposta óptica da sonda na presença de gentamicina foi realizado. Dentre os fatores estudados incluem-se o valor do pH da sonda de trabalho, o tempo de 7 estabilização, o tipo e a concentração de surfactante. As condições finais para a determinação de gentamicina usando AuNPs-E foram: concentração de nanopartículas nas dispersões de trabalho de 4,1 × 10 elevado a -10 mol L elevado a -1, pH 3,7 (pH original da dispersão AuNPs-E), concentração do surfactante Tween-20 de 1,0 × 10 elevado a -8 mol L elevado a -1. Para a sonda de AuNPs-B, as condições escolhidas foram: concentração de nanopartículas nas dispersões de trabalho de 3,8 × 10 elevado a -10 mol L elevado a -1, pH 5,2 (pH original da dispersão AuNPs-B). Os sinais produzidos por essas sondas foram estáveis por pelo menos 2 h. As curvas analíticas foram construídas a partir do monitoramento da luz transmitida através da dispersão aquosa em 526 nm (decréscimo da banda de ressonância transversal) ou 681 nm (incremento de banda decorrente da aglomeração das AuNPs) para AuNPs-E, e em 662 nm (decréscimo da banda de ressonância longitunidal) no caso das AuNPs-B. Para ambas as sondas, independentemente do comprimento de onda monitorado, a faixa linear da resposta analítica cobriu duas ordens de magnitude de concentração (entre 10 elevado a -9 à 10 elevado a -7 mol L elevado a -1). Os limites de detecção para a gentamicina foram de 1,7 × 10 elevado a -9 mol L elevado a -1 no método baseado no uso da sonda de AuNPs-E e de 5,3 × 10 elevado a -9 mol L elevado a -1 para o método em que se utilizou a sonda de AuNPs-B. Os métodos foram aplicados para análise de duas formulações (soluções injetáveis) de sulfato de gentamicina disponíveis no mercado para o tratamento de gado leiteiro. Os métodos mostraram-se seletivos em relação aos excipientes presentes nas soluções injetáveis (considerando as quantidades relativas destes nas formulações) e os resultados analíticos indicaram recuperações percentuais de gentamicina entre 96 e 98 por cento (em relação ao valor descrito nas bulas dos medicamentos) sendo estatisticamente iguais às recuperações percentuais obtidas utilizando calorimetria com derivatização química com ninidrina, usado como método de referência. / [en] Gentamicin is an aminoglycoside (AMG) antibiotic widely used in human and veterinary medicine as they present a broad spectrum of action covering gram-positive and gram-negative bacteria. However, medical prescription of AMG must be made with care due to possible side effects such as nephrotoxicity and ototoxicity. Spectroanalytical methods used for the determination of gentamicin almost always require the modification of the analyte molecule by chemical derivatization agents since AMG does not have any relevant chromophore groups. Chemical derivatization is cumbersome and in most cases results in poor accuracy due to, for instance, difficulties to reproduce reaction yields. In the present work, the influence of gentamicin (as sulphate) on the plasmon resonance on the surface of gold nanoparticles (AuNPs) was studied and used to develop analytical methods for the determination of this AMG. Spherical gold nanoparticles (AuNPs-E), both in aqueous medium and in médium containing surfactants, as well as gold nanorods (AuNPs-B) in an aqueous medium containing residues of the cationic surfactant used in the synthesis, as analytical probes for gentamicin. The AuNPs-E were synthesized in conditions similar to those described by Turkevich while AuNPs-B were obtained in the presence of the cationic surfactant CTAB as described by El-Sayed and Nikoobakht. A careful study was carried out to establish the conditions for a stable and reproducible optical response of the analytical probe in the presence of gentamicin. Among these conditions includes the pH values of the working probe, stabilization time of the probe, the type and concentration of surfactant in 9 the system. The final conditions for the determination of gentamicin using AuNPs-E were 4.1 × 10 raised to -10 mol L raised to -1 of nanoparticle in the working dispersion, pH 3.7 (the original pH of the AuNPs-E aqueous dispersion), 1.0 × 10 raised to -8 mol L raised to -1 of the surfactant Tween-20. For the AuNPs-B probe, the chosen conditions were: 3.8 × 10 raised to -10 mol L raised to -1 of nanoparticles in the working dispersions, pH 5.2 (pH of the stock dispersion AuNPs B). The signals generated by these probes were stable for at least 2 h.The analytical curves were constructed by monitoring the light transmitted through the aqueous dispersion at 526 nm (decreasing of the transversal resonance band) or at 681 nm (increment of a band resulting from the agglomeration of AuNPs) to AuNPs-E, and 516 nm (decreasing of the transversal resonance band) or at 662 nm (decreasing of the longitunidal resonance band) in the case of AuNPs-B. For both of the probes, regardless of the monitored wavelength, the linear analytical response range covered two orders of magnitude (from 10 raised to -9 to 10 raised to -7 mol L raised to -1). The detection limits for gentamicin were 1.7 × 10 raised to -9 mol L raised to -1 in the method based on the use of AuNPs-E probe, and 5.3 × 10 raised to -9 mol L raised to -1 for the method based on the use of the AuNPs-B probe. The methods were applied for the analysis of two gentamicin sulfate based formulations (injectable solutions) commercially available for the treatment of dairy cattle. The methods were selective in relation to the excipients present in these injectable solutions (considering the relative amounts of these in the formulations) and analytical results indicated percent recoveries of gentamicin between 96 and 98 per cent (relative to the values indicated in the medicine instructions) which was statistically equal to the percent recoveries obtained using the reference colorimetric method based on the chemical derivatization using ninhydrin.

[pt] As lesões da substância branca são lesões cerebrais não estáticas que têm uma taxa de prevalência de até 98 por cento na população idosa, embora também esteja presente na população jovem. Uma vez que elas podem estar associadas a várias doenças cerebrais, é importante detectá-las o mais cedo possível. A ressonância magnética fornece dados tridimensionais para visualização e análise de tecidos moles, pois contém informações ricas sobre sua anatomia. No entanto, a quantidade de dados adquiridos para essas imagens pode ser excessiva para análise / interpretação manual, representando uma tarefa difícil e demorada para especialistas. Portanto, esta tese de doutorado apresenta quatro novos métodos computacionais para detectar automaticamente lesões de substância branca em imagens de ressonância magnética, baseadas principalmente nos algoritmos SLIC0 e Convolutional Neural Networks. Nosso principal objetivo é fornecer as ferramentas necessárias para que os especialistas acelerem seus trabalhos e sugiram uma segunda opinião. Dos quatro métodos propostos, o que obteve melhores resultados foi aplicado em 91 imagens de ressonância magnética, e obteve uma precisão de 97,93 por cento, especificidade de 98,02 por cento e sensibilidade de 90,12 por cento, sem utilizar nenhuma técnica de redução de candidatos. / [en] White matter lesions are non-static brain lesions that have a prevalence rate up to 98 percent in the elder population, although it is also present in the young population. Because it may be associated with several brain diseases, it is important to detect them as early as possible. Magnetic resonance imaging provides threedimensional data for visualization and analysis of soft tissues as it contains rich information about their anatomy. However, the amount of data acquired for these images may be too much for manual analysis/interpretation alone, representing a difficult and time-consuming task for specialists. Therefore, this doctoral thesis presents four new computational methods to automatically detect white matter lesions in magnetic resonance images, based mainly on algorithms SLIC0 and Convolutional Neural Networks. Our primary objective is to provide the necessary tools for specialists to accelerate their works and suggest a second opinion. From the four proposed methods, the one that achieved best results was applied on 91 magnetic resonance images, and achieved an accuracy of 97.93 percent, specificity of 98,02 percent and sensitivity of 90,12 percent, without using any candidate reduction techniques.