Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Térmica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Fernando Pinho

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Documento confidencial. Não pode ser disponibilizado para consulta / Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto, Delft University of Technology. 2010

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor José M. Laginha M. Palma

Dissertação apresentada para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Térmica na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Departamento de Engenharia Mecânica, sob a orientação do Prof. Doutor Fernando Tavares Pinho e Prof. Doutor Paulo Pimentel de Oliveira

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Técnica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Fernando Pinho

Tese financiada pela FCT - Fundação para a Ciência e a Tecnologia, Ciência.Inovação2010, POPH, União Europeia FEDER / Tese de doutoramento. Engenharia Química e Biológica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Biologia, 2008. / Submitted by Suelen Silva dos Santos (suelenunb@yahoo.com.br) on 2009-09-18T18:16:59Z No. of bitstreams: 1 2008_SachaBraunChaves.pdf: 1842555 bytes, checksum: 1a79f3d5f047e9c989e77f857f7496c4 (MD5) / Approved for entry into archive by Gomes Neide(nagomes2005@gmail.com) on 2010-12-21T12:06:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_SachaBraunChaves.pdf: 1842555 bytes, checksum: 1a79f3d5f047e9c989e77f857f7496c4 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-12-21T12:06:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_SachaBraunChaves.pdf: 1842555 bytes, checksum: 1a79f3d5f047e9c989e77f857f7496c4 (MD5) Previous issue date: 2008 / Nanomateriais, devido a suas peculiares propriedades físicas, são promissores agentes de utilização biomédica. Nanopartículas magnéticas (NPM) recobertas por dupla camada de ácido láurico (AL-NPM) foram testados tiveram sua citotoxicidade avaliada in vitro em células mesangeais (CHMI), fibroblastos (FHN) e macrófagos peritoneais, exibindo diminuição na viabilidade celular apenas em macrófagos, quando tratados com altas doses de AL-NPM. Testes in vivo demonstraram a presença de NPM em baço, pulmão e fígado de camundongos machos swiss submetidos a injeções endovenosas de AL-NPM. Os órgãos não apresentaram alterações morfológicas graves. Análise em microscopia de luz e eletrônica de transmissão mostram um grande acúmulo de NPM em pulmão de animais em tempos iniciais (5 e 30 minutos), enquanto que baço e fígado exibiram grandes concentrações apenas nos tempos mais tardios (1 dia e 1 mês). O teste do micronúcleo em eritrócitos jovens recolhidos da medula óssea demonstra que AL-NPM não são genotóxicos, mas demostram leve genotoxicidade. Animais experimentais submetidos à atração magnética por um campo externo demonstram NPM no tecido do cérebro, sem causar alterações adversas no órgão. O FM contendo AL-NPM mostrando um promissor material a ser usado em aplicações biomédicas, uma vez que demonstrou baixa toxicidade em células e tecidos, ausência de genotoxicidade e capacidade de sofrer atração magnética por um campo externo. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Nanomaterials, due to its unique physical properties, are promising agents for biomedical use. Magnetic nanoparticles (MNP) covered with double layer of lauric acid (LA-MNP) were tested had their cytotoxicity evaluated in vitro mesangial cells (CHMI), fibroblasts (FHN) and peritoneal macrophages, showing decrease in cell viability only in macrophages, when treated with high doses of LA-MNP. In vivo tests showed the presence of MNP in spleen, lungs and liver of male mice swiss undergoing intravenous injections of LA-MNP, all in magnetic resonance and microscopy analyses. No morphological changes were noted in organs . Analysis by light and transmission electron microscopy show a large accumulation of MNP in lung of animals in early times (5 to 30 minutes), while spleen and liver showed high concentrations only in later times (1 day and 1 month). The micronucleus test of a young red blood cells collected from bone marrow shows that LA-MNP are not genotoxic, but showed mild citotoxicity. Animals undergoing experimental magnetic attraction with a external field show LA-MNP in the brain tissue, without causing changes in organs. The FM containing LA-MNP showing a promising material for use in biomedical applications, since it has low toxicity to cells and tissues, lack of genotoxicity, and ability to suffer magnetic attraction by an external field. Keywords: Nanomaterials, magnetic nanoparticles, flúido magnetic, magnetic field, bio compatibility, biodistribution, lauric acid.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Medicina, Programa de Pós-Graduação em Patologia Molecular, 2008. / Submitted by Suelen Silva dos Santos (suelenunb@yahoo.com.br) on 2009-09-24T18:36:53Z No. of bitstreams: 1 2008_ShelidaVasconcelosBraz.pdf: 10466873 bytes, checksum: 27d396895bddeb3d8c57a556bc0b5f18 (MD5) / Approved for entry into archive by Gomes Neide(nagomes2005@gmail.com) on 2010-10-25T14:28:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_ShelidaVasconcelosBraz.pdf: 10466873 bytes, checksum: 27d396895bddeb3d8c57a556bc0b5f18 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-10-25T14:28:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_ShelidaVasconcelosBraz.pdf: 10466873 bytes, checksum: 27d396895bddeb3d8c57a556bc0b5f18 (MD5) Previous issue date: 2008 / Os fluidos magnéticos (FMs) são suspensões coloidais formadas por nanopartículas magnéticas (NPMs), constituídas por ferritas, tais como a magnetita (Fe3O4) e a maghemita ( Fe2O4), dispersas em meio líquido. Nos últimos anos, o uso de FM tem sido apontado como uma ferramenta promissora para diversas aplicações biomédicas. No entanto, é necessário avaliar os efeitos causados pelo uso dos FM no organismo para que estes possam se tornar uma ferramenta amplamente utilizada. Diante disso, o presente trabalho tem por finalidade avaliar as alterações morfológicas de baço, linfonodo e fígado após a administração endovenosa de fluido agnético (FM-DMSA) composto por nanopartículas magnéticas a base de maguemita recobertas por ácido meso-2,3-dimercaptosuccínico (DMSA) em macacos-prego (Cebus apella). Para isso, amostras de baço, linfonodo e fígado de animais controle (AC), tratado 12 horas (AE12h) e tratado 90 dias (AE90d) foram observadas através de mediante Microscopia Óptica (MO) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), a fim de avaliar as possíveis alterações morfológicas e ultraestruturais, bem como citolocalizar as NPMs nos tecidos selecionados. O baço e linfonodo não apresentaram alterações morfológicas, nem mesmo infiltrado inflamatório nas amostras de AE12h e AE90d. Porém, amostras de fígado para o AE90d mostraram alterações da estrutura tecidual, com aumento dos espaços de Disse. Nas análises realizadas, o FM-DMSA se mostrou presente internalizado em vesículas no citoplasma, com aspecto granular típico. Foram realizados testes morfométricos das mitocôndrias hepáticas para todos os animais, sendo que em AE90d a área ocupada por essas organelas assumiu valor aproximadamente triplicado comparado com as amostras do animal controle, o que sugere alteração metabólica nas mesmas. O FM-DMSA não mostrou ser uma substância completamente inócua em todos os órgãos analisados, uma vez que alterações hepáticas no AE90d foram imputadas à presença do FM no tecido. Por outro lado, análises realizadas em baço e linfonodo não apontaram qualquer traço de toxicidade da amostra. Assim, não foi constatada formação de processos patológicos severos em nenhum dos órgãos analisados, o que atesta em favor da biocompatibilidade da amostra e possibilidade de sua utilização com fins diagnósticos e terapêuticos em humanos, uma vez que esses dados são inéditos no que se refere à a sua utilização em primatas. Novos testes de toxicidade e biodistribuição para o FM-DMSA devem ser realizados a fim de confirmar o potencial uso desta ferramenta para aplicações biomédicas. _____________________________________________________________________________ ABSTRACT / Magnetic fluids (MF) are colloidal suspensions formed by magnetic iron oxide nanoparticles (MNPs) such as magnetite (Fe3O4) and maghemite (γ Fe2O4), dispersed in a liquid medium. In recent years, the use of magnetic fluid has been suggested as a promising tool for various biomedical applications; however, it is necessary to evaluate the effects caused by the use of MF in the organism, so that this tool can be widely used. Therefore, the present study aims to assess the morphological changes of spleen, liver and lymph nodes after treatment with magnetitebased magnetic fluid stabilized with DMSA (2,3-dimercaptosuccinic acid) in capuchin monkeys (Cebus apella). Samples of spleen, liver and lymph node from control animal (CA), 12 hours treatment animal (EA12h) and 90 days treatment animal (EA90d) were observed by Light and Transmission Electron Microscopy (TEM), to assess the possible morphological and ultrastructural alterations, and cytolocalization of MNPs in the selected tissues. Samples of spleen and lymph node showed no morphological changes and did not display inflammatory infiltrate for EA12d and EA90d. Nevertheless, for EA90d liver samples, morphological changes in the tissue structure and Disse space were shown. In all analyses performed, the DMSA-MF was internalized in cytoplasmic vesicles. However, for EA90d liver samples, secondary lysossomes were also observed. Morphometrical tests of hepatic mitochondria were performed and analyzed for all animals, being that for EA90d these are organelles tripled its size, compared with CA. This suggests a metabolic alteration in the liver mitochondria. DMSA-MF was not proven to be completely harmless, due to the fact that hepatic alterations were attributed to the MF presence in the tissue. On the other hand, spleen and lymph nodes did not show any kind of toxic effects to their cells and any pathological process was observed, demonstrating the biocompatibles of MF. This study demonstrated the possibility of utilization of FM in diagnostic and therapies but new tests of toxicity and body distribution need to be conducted in order to evaluate the potential use of DMSA-FM as a tool for biomedical applications.

A proposta deste trabalho, consiste na elaboração de uma ferramenta computacional para a medição de campos de velocidades em escoamentos com baixas velocidades (< 0,5 m/s) utilizando o processamento digital de imagens. Ao longo dos anos, inúmeras técnicas foram desenvolvidas com este objetivo. Para cada tipo de aplicação, uma técnica se aplica com maior ou menor eficiência do que outras. Para o caso de estudos em fluídos transparentes, onde o escoamento pode ser visualizado, técnicas que utilizam processamento digital de imagens vêm ganhando um grande impulso tecnológico nos últimos anos. Este impulso, é devido a fatores como: câmaras vídeo filmadoras de última geração, dispositivos de aquisição de imagens e componentes de processamento e armazenamento de dados cada vez mais poderosos. Neste contexto, está a velocimetria por processamento de imagens de partículas cuja sigla é PIV (particle image velocimetry). Existem várias formas de se implementar um sistema do tipo PIV. As variantes dependem, basicamente, do equipamento utilizado. Para sua implementação é necessário, inicialmente, um sistema de iluminação que incide em partículas traçadoras adicionadas ao fluido em estudo. Após, as partículas em movimento são filmadas ou fotografadas e suas imagens adquiridas por um computador através de dispositivos de captura de imagens. As imagens das partículas são então processadas, para a obtenção dos vetores velocidade. Existem diferentes formas de processamento para a obtenção das velocidades. Para o trabalho em questão, devido às características dos equipamentos disponíveis, optou-se por uma metodologia de determinação da trajetória de partículas individuais, que, apesar de limitada em termos de módulo de velocidade, pode ser aplicada a muitos escoamentos reais sob condições controladas Para validar a ferramenta computacional desenvolvida, imagens ideais de partículas foram simuladas como se estivessem em escoamento, através do deslocamento conhecido de vários pixels. Seguindo o objetivo de validação, foi utilizada ainda uma imagem real de partículas, obtida com o auxílio de um plano de iluminação de luz coerente (LASER) e câmaras de vídeo tipo CCD. O programa desenvolvido foi aplicado em situações de escoamento real e os resultados obtidos foram satisfatórios dentro da escala de velocidades inicialmente presumida.