Objectives: We compared a novel porous biphasic calcium phosphate (pBCP) containing 70% HA and 30% -TCP with autogenous bone (AB) regarding bone formation, graft granular size influence (0.7, 1.0 or 1.5 mm), physicochemical properties, and volumetric changes of the total grafted area as well its components (newly formed bone, graft particle stability and soft tissue). Materials and methods: Article 1 used a critical size defect in rats. Analyzes included XRD (X-ray diffraction), SEM (scanning electron microscope) and EDS (Energy-dispersive X-ray spectroscopy) in vitro and then histomorphometry of biopsies collected from rat skull. Article 2 used a bilateral MSFA by lateral wall surgery in 12 patients in a split-mouth design. Analyses of three-dimensional (3D) cone beam computed tomography (CBCT) scans at different periods (T0, T1 and T2), and of micro-CT scans and histological slides of graft core biopsies were performed. Results: In the preclinical approach, similar physicochemical characteristics among pBCPs with different granular sizes were found. Besides, osteopromotion regarding pBCP granular sizes of 0.7 and 1.0 were higher than AB. In the clinical approach, pCBP was similar to AB. However, in both approaches, the volume of the total grafted area and particles within the grafted area were more reduced for AB (45% and 37%, respectively, in article 1 and 31% and 33%, respectively, in Article 2). For pBCP these volumetric changes did not occur, except for 1.5 mm size group in the preclinical approach, which showed a significant reduction in the last period (24 weeks). Conclusion: pBCP70:30 physicochemical characteristics, such as slow resorption, creates a favorable microenvironment for bone formation that is directly influenced by the granule size. pBCP70:30 promotes greater preservation of the grafted volume than AB, thus being a good alternative for MSFA and bone regeneration procedures. / Objetivos: Nós comparamos um novo fosfato de cálcio bifásico poroso (pBCP contendo 70% HA e 30% -TCP com o osso autógeno (AB) quanto à formação óssea, influência do tamanho granular do enxerto (0,7, 1,0 ou 1,5 mm), propriedades físico-químicas e alterações volumétricas da área total enxertada, bem como seus componentes (osso recém-formado, estabilidade das partículas do enxerto e tecido mole). MATERIAIS E MÉTODOS: O artigo 1 usou um defeito de tamanho crítico em ratos. As análises in vitro incluíram XRD (difração de raios X), SEM (microscopia eletrônica de varredura) e EDS (espectroscopia de dispersão de energia por raios X) e depois análise histomorfometria de biópsias coletadas da calvária de ratos. O artigo 2 envolveu utilização do material para elevação bilateral de seio maxilar em 12 pacientes, em um desenho split-mouth. Análise de tomografia computadorizada tridimensional (3D) de feixe cônico (TCFC) em diferentes períodos (T0, T1 e T2), micro-CT scans e lâminas histológicas de biópsias do enxerto foram realizadas. Resultados: Na abordagem pré-clínica, foram encontradas características físico-químicas semelhantes entre os pBCPs com diferentes tamanhos granulares. Em adição, a osteopromoção, para os tamanhos granulares do pBCP de 0,7 e 1,0 mm foram maiores que para o AB. Na abordagem clínica, o pBCP foi semelhante ao AB. No entanto, em ambas as abordagens, o volume total da área enxertada e o volume das partículas dentro da área enxertada foram menores para o AB (45% e 37% respectivamente no artigo 1 e 31% e 33% respectivamente no Artigo 2). Para o pBCP mudanças volumétricas não ocorreram, exceto para o grupo tamanho 1,5 mm na abordagem pré-clínica, que mostrou uma redução significativa no último período (24 semanas). Conclusão: As características físico-químicas do pBCP, como a lenta reabsorção, criam um microambiente favorável para a formação óssea e isso é diretamente influenciado pelo tamanho dos grânulos. O pBCP70: 30 promove maior preservação do volume enxertado em comparação ao AB, sendo uma boa alternativa para o aumento do seio maxilar e para os procedimentos de regeneração óssea.

[pt] Na indústria do petróleo, problemas como dano mecânico causam redução da porosidade e permeabilidade de uma formação rochosa, reduzindo a produtividade e injetividade de poços de sistemas de produção de óleo e gás. Na perfuração do poço há alteração do estado de tensões no seu entorno, causando uma deformação na rocha que pode induzir a uma perda significativa da permeabilidade. Nesta dissertação foi realizado um estudo da influência do dano mecânico na porosidade de rochas do tipo arenito. Para isso, utilizou-se a técnica não-destrutiva de microtomografia de raios-x, que permite a visualização da estrutura interna de materiais, acoplada a uma célula desenvolvida para aplicação, in situ, de tensão hidrostática. Uma amostra de arenito como 8 mm de diâmetro foi tomografada em 3 condições: sem carregamento, após a aplicação de tensão hidrostática de 3300 psi e após o descarregamento. A célula permitiu que as variações de carga fossem realizadas sem retirar a amostra do tomógrafo, permitindo uma comparação quantitativa entre as imagens 3D. Nas 3 condições foram obtidos dados como porosidade total, variação da área porosa em cada camada, volume e forma dos poros. / [en] In the oil industry, problems such as mechanical damage reduce the porosity and permeability of a rock formation, reducing the productivity and injectivity of wells in oil and gas production systems. During the well drilling there is a change in the state of the stress in its surroundings, causing a deformation in the rock that can induce a significant loss of permeability. In this dissertation, it was carried out a study regarding the influence of mechanical damage on the porosity of sandstone rocks. In order to do this, the non-destructive technique of x-ray microtomography was used, which allows the visualization of the materials internal structure, coupled to a cell developed for in situ application of hydrostatic stress. A sandstone sample of 8 mm in diameter was scanned under 3 conditions: without load, after application of 3300 psi hydrostatic stress and after unloading. The cell allowed the load variations to be performed without removing the sample from the tomograph, allowing a quantitative comparison between the 3D images in the 3 conditions. Data such as total porosity, variation of the porous area in each layer, volume and shape of the pores were obtained.

A instrumentação do canal radicular possui como conseqüência a formação de debris dentinários, os quais acumulam-se especialmente nas áreas mais complexas do sistema de canais radiculares. Por este motivo, atenção especial tem sido concedida aos métodos de agitação da substâ ncia química auxiliar, com o intuito de melhorar a sua eficácia química e mecânica. No entanto, não está claro se debris dentinários removidos do interior do canal radicular possuem efeito na qualidade da obturação. Portanto, os objetivos deste estudo foram, com o auxílio da microtomografia computadorizada (micro-CT): avaliar e quantificar a presença de debris dentinários em canais curvos, após o preparo químico-cirúrgico; comparar a remoção desses debris, após uso de Irrigação Ultrassônica Passiva (IUP) ou do sistema EndoVac; e avaliar a qualidade da obturação dos mesmos canais, mensurando o volume de material obturador e de espaços vazios. Vinte e quatro raízes mesiais de molares inferiores humanos extraídos foram divididos aleatoriamente em 2 grupos (n=12), de acordo com o método de irrigação final a ser avaliado. Cada espécime foi submetido a quatro escaneamentos: exame préoperatório, exame pós-preparo, exame pós-irrigação final e exame pós-obturação, com um microtomógrafo de raios-X SkyScan 1176, a uma resolução de 17,42 m. Após preparo químico-cirúrgico os grupos receberam irrigação final com IUP ou com o sistema EndoVac e em seguida obturados com a técnica termoplástica de ondas contínuas de condensação. Após a reconstrução das imagens resultantes dos quatro escaneamentos, o corregistro das mesmas foi realizado com o programa DataViewer. Os programas CTAn e CTvol foram utilizados para binarização dos objetos de interesse, análise volumétrica e reconstrução de modelos 3D do canal radicular, dos debris dentinários e do material obturador. Os dados foram analisados estatisticamente com o programa GraphPad Prism por meio do teste t de Student (p < 0,05). As análises de micro-CT revelaram debris dentinários acumulados no interior dos canais radiculares, ocupando uma porcentagem média em relação ao volume do canal de 2,71% para o grupo IUP e 4,10% para o grupo EndoVac. Não houve diferença entre os grupos quanto à remoção de debris dentinários, nem em relação ao volume de material obturador e de espaços vazios (p > 0,05). Concluiu-se que a IUP e o sistema EndoVac foram igualmente eficientes na remoção de debris dentinários, reduzindo em média 50% do seu volume. Também, a ativação dos irrigantes pelos dois métodos não interferiu na qualidade da obturação do canal radicular. / Root canal preparation has as a consequence the formation of hard-tissue debris, which accumulates specially in the complex areas of the root canal system. For this reason, special attention has been given to methods of agitation of the irrigants, aiming to improve its chemical and mechanical efficiency. However, it is not clear if dentin debris removed from the root canal have impact on the quality of root canal filling. Therefore, the objectives of this study were, with the aid of microcomputed tomography (micro-CT): evaluate and quantify the presence of hard-tissue debris in curved root canals, after chemical-surgical preparation; compare the removal of such debris after final irrigation with Passive Ultrasonic Irrigation (PUI) or with the EndoVac system; and evaluate the quality of filling of the same root canals, measuring the volume of filling material and voids. Twenty-four mesial roots of extracted mandibular human molars were randomly divided into 2 groups (n = 12) according to the method of final irrigation being evaluated. Each specimen was subjected to four scans: preoperative, post-operative, post-final irrigation and post-filling, with a microcomputed tomography SkyScan 1176, at a resolution of 17,42 m. After chemosurgical preparation groups received final irrigation with Passive Ultrasonic Irrigation (PUI) or with EndoVac system and were then filled with the continuous wave condensation thermoplastic technique. After the reconstruction of the images resulted from the four scans, co-registration was performed with the DataViewer software. CTAn and CTvol softwares were used for binarization of the objects of interest, volumetric analysis and reconstruction of 3D models of the root canal, hardtissue debris and the filling material. Data were statistically analyzed with the GraphPad Prism program through t students test (p < 0,05). The analysis of micro- CT showed hard-tissue debris accumulated inside the root canal, occupying an average percentage of 2.71 % for the PUI group and 4.10 % for EndoVac group. There was no difference between the groups regarding the removal of hard-tissue debris, or in relation to the volume of filling material and voids (p > 0.05). It was concluded that the EndoVac and PUI were equally efficient in the removal of hardtissue debris, reducing an average of 50% of its volume. Also, irrigants activation with the two methods did not affect the quality of root canal filling.

Os dentes incisivos inferiores apresentam, em sua maioria, canal radicular único, que pode ter conformações distintas. De acordo com a literatura científica, a presença de um segundo canal radicular pode ser constatada em 10 a 40% dos casos. A não-detecção do segundo canal é um importante fator para o insucesso do tratamento endodôntico. Esta pesquisa foi realizada com os seguintes objetivos: 1) comparar a eficácia na identificação de padrões anatômicos internos em incisivos inferiores permanentes extraídos com uso de imagem radiográfica periapical digital e de tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC); e 2) determinar a prevalência de 2 canais radiculares em incisivos inferiores em imagens de TCFC de um banco de dados de exames previamente realizados, associando com localização do dente, gênero e idade do paciente. Na primeira etapa da pesquisa, 40 dentes incisivos inferiores foram submetidos a escaneamento em microtomógrafo computadorizado da FOB-USP (Skyscan 1074) para estabelecer o padrão ouro do tipo anatômico interno de cada dente. Os dentes foram então classificados em: Tipo I (1 canal radicular regular, n=12), Tipo Ia (1 canal radicular oval, n=12) e Tipo III (2 canais radiculares, n=16). Em seguida, os dentes foram divididos em 10 grupos de 4 dentes e posicionados em alvéolos de uma mandíbula humana para exposição radiográfica periapical digital direta com duas tomadas variando o ângulo horizontal de incidência (Schick CDR) e para escaneamento em 3 tomógrafos (Kodak 9000 3D, Veraviewepocs 3De e NewTom 5G) da Universidade de Loma Linda, CA, EUA. Dois examinadores treinados classificaram o tipo anatômico de cada dente e suas respostas foram comparadas ao padrão ouro estabelecido por microtomografia. Para descrição dos resultados, utilizou-se a porcentagem (%) de respostas certas / erradas. Aplicou-se o teste do qui-quadrado (X2), com nível de significância estatística de 5%, para verificação da associação entre variáveis. As concordâncias inter e intraexaminador foram determinadas por teste de kappa. Na segunda etapa da pesquisa, foram interpretadas imagens de incisivos inferiores de 100 pacientes, cujos exames estavam disponíveis no banco de dados do tomógrafo i-CAT Classic da FOB-USP. Dois examinadores avaliaram a anatomia interna de incisivos inferiores, em reconstruções axiais, sagitais e coronais, classificando-a de acordo com o número de canais radiculares. A prevalência de 2 canais radiculares foi relacionada à localização do dente e ao gênero e idade do paciente. Para descrição dos dados coletados, utilizou-se a porcentagem (%). Para verificar a associação entre variáveis, utilizou-se o teste do qui-quadrado (X2), com nível de significância estatística de 5%. Para a concordância intra e interexaminador, utilizou-se o teste de kappa. Como resultado da primeira etapa da pesquisa, obteve-se alto índice de detecção de tipos anatômicos para todos os métodos avaliados (p <0,05). Para dentes com Tipo I (1 canal radicular regular), as imagens de TCFC foram superiores em comparação à radiografia periapical digital com dupla exposição (RP= 67% de acerto; TCFC= 98% de acerto, p <0,05). Considerando os 3 aparelhos de TCFC, não houve diferença estatística significante entre eles para identificação do Tipo I. Já para dentes com Tipo Ia (1 canal radicular oval), houve diferença estatística significante somente entre radiografia periapical digital com dupla exposição e o tomógrafo NewTom (RP= 44% de acerto; TCFC NewTom= 88% de acerto). Não houve diferença significante entre os outros 2 tomógrafos e radiografia periapical ou entre os 3 tomógrafos. Considerando dentes com Tipo III (2 canais radiculares), não houve diferença estatística significante entre nenhum dos métodos. Todos os métodos apresentaram números de respostas certas semelhantes para o Tipo III, sugerindo que a radiografia periapical com dupla angulação é suficiente para identificação de 2 canais radiculares em incisivos inferiores. A concordância intraexaminador para radiografia periapical foi regular (kappa=0,40 a 0,66) e de boa a excelente para os aparelhos de TCFC (kappa=0,62 a 0,85). A concordância interexaminador para radiografia periapical foi de ruim a regular (kappa=0,25 a 0,32) e de boa a excelente para os aparelhos de TCFC (kappa=0,62 a 0,92). Na segunda etapa da pesquisa, o total de 386 incisivos inferiores foi avaliado, sendo 192 incisivos centrais e 194 incisivos laterais. A prevalência de 2 canais radiculares constatada no total de dentes foi de 16,5%, sendo de 13% em incisivos centrais e de 20% nos incisivos laterais (p >0,05). Não houve diferença estatisticamente significante entre gêneros e idades. A concordância intra e interexaminador foi regular (kappa intra=0,60; kappa inter=0,57). Como conclusão da primeira etapa da pesquisa, observou-se que a identificação do número de canais radiculares foi efetiva em todos os métodos. No entanto, limitações foram encontradas para a diferenciação da forma do canal radicular. Na segunda etapa da pesquisa, concluiuse que a presença de 2 canais radiculares em incisivos inferiores de pacientes da região de Bauru é de aproximadamente 20% e não depende da localização do dente ou de gênero e idade do paciente. / Mandibular incisors most commonly have a single root canal, which can present with different anatomic configurations. According to the literature, the presence of a second root canal can be observed in 10 - 40% of the teeth. Difficulty in detecting the second root canal is an important factor for the endodontic treatment failure. The aim of this research was: 1) to compare the efficacy of digital periapical radiography (PA) with double exposure and cone beam computed tomography (CBCT) in the identification of internal anatomic patterns in mandibular incisors, and 2) to determine the prevalence of 2 root canals in mandibular incisors using cone beam computed tomographic images of a patient database, comparing to tooth position and patients gender and age. In the first part of this research, 40 extracted mandibular incisors underwent microcomputed tomographic (micro-CT) scanning (Skyscan 1074) in order to establish the gold standard for internal anatomic pattern. The teeth were classified according to: Type I (1 regular root canal, n=12), Type Ia (1 oval root canal, n=12), and Type III (2 root canals, n=16). Then, the teeth were divided into 10 groups of 4 teeth and placed in a preserved human mandible for direct digital periapical radiographic double exposure (Schick CDR) and CBCT scans using Kodak 9000 3D, Veraviewepocs 3De and NewTom 5G. Two blinded examiners classified the anatomic pattern of each tooth and their answers were compared to the gold standard (microtomographic images). Percentage (%) of right / wrong answers was used for the statistical analysis of the results. Chi-square test (X2) was used to verify the association between variables (p <.05). Inter and intraexaminer agreements were determined using kappa values. In the second part of this research, CBCT images of a 100 patients database from FOB-USP were examined. Two examiners assessed the internal anatomy of mandibular incisors in axial, sagittal and coronal reconstructions and classified the teeth according to the number of root canals. The prevalence of 2 root canals was related to the tooth location and patients gender and age. Percentage (%) was used to describe the collected data. Chi-square test (X2) was used to verify the association between variables (p <.05). Inter and intraexaminer agreements were determined using kappa values. The results of the first part of the research showed a high level of identification of anatomic patterns for all the methods (p <0.05). Considering Type I (1 regular root canal), CBCT images were better in comparison to PA (PA= 67%; CBCT= 98%, p <0.05). There was no significant difference between the 3 CBCT scanners. For Type Ia (1 oval root canal), there was a significant difference between PA and CBCT imaging using the NewTom unit only (PA= 44%, NewTom CBCT= 88%). No significant differences were found between the other 2 CBCT units and PA or between the 3 CBCT units. Considering Type III (2 root canals), there was no significant difference between the various methods. All the methods presented similar corrected answers index for Type III, which may suggest that PA with double exposure is sufficient for the identification of 2 root canals in mandibular incisors. The intraexaminer agreement was fair for PA (kappa=0.40 to 0.66) and good to very good for the CBCT units (kappa=0.62 to 0.85). The interexaminer agreement was poor to fair for PA (kappa=0.25 to 0.32) and good to very good for CBCT units (kappa=0.62 to 0.92). In the second part of this research, the total amount of 386 mandibular incisors was assessed in CBCT images (192 mandibular central incisors and 194 mandibular lateral incisors). The overall prevalence of 2 root canals was 16.5%, and 13% in mandibular central incisors and 20% in mandibular lateral incisors (p >0.05). There was no significant difference between gender and age. The intra and interexaminer agreement was fair (kappa intra=0.60; kappa inter=0.57). For the first part of this research, it is possible to conclude that the identification of the number of root canals was effective using all the methods. However, limitations were found in differentiating the shape of the root canal. As a conclusion of the second part of this research, the presence of 2 root canals in mandibular incisors of Bauru region patients is approximately 20% and it does not depend on tooth location or patients gender and age.

Avaliação da \"qualidade\" da microarquitetura óssea contribui na prevenção e risco de fraturas associado a osteoporose. Amostras de ossos trabeculares de corpos vertebrais da região T12, L1 e L4 de 30 de indivíduos (cadáveres humanos), classificados pela técnica de ultrassonometria de calcâneo como normais, osteopênicos e osteoporóticos foram utilizadas. Os parâmetros histomorfométricos, físicos e mecânicos da microarquitetura analisados pela técnica de microtomografia de raios-X, ensaios mecânicos de compressão axial e nanoindentação. Baseado nestes parâmetros, constantes elásticas efetivas globais foram obtidas pela técnica homogeneização assintótica para estrutura tipo-placa. Teste ANOVA apresentou diferenças, muito e extremamente significativas para densidade linear estrutural (p = 0,017), grau de anisotropia (p = 0,042), auto valor (p = 0,045), número de Euler (p = 0,016), idade (p = 0,009), separação trabecular (p = 0,009), densidade de conectividade (p = 0,006), módulo de elasticidade (p = 0,001), tensão máxima no limite de resistência a fratura (0,001), índice de qualidade óssea do calcâneo (p = 0,0001), fração de volume ósseo (p = 0,0001), espessura trabecular (p = 0,0002), dimensão fractal (p = 0,0002), momento de inércia polar médio (p = 0,00005), excentricidade (p = 0,0002), fração de porosidade (p = 0,0001) e densidade mineral óssea aparente (p = 0,00005) entre os grupos. O teste de Spearman identificou correlação moderada, alta e muito alta dos valores da tensão máxima no limite de resistência a fratura com os parâmetros de idade (r = -0,684), fração de volume ósseo (r = 0,762), fator de forma trabecular (r = -0,754), espessura trabecular (r = 0,675), densidade linear trabecular (r = 0,622), autos valores (r = -0,615), dimensão fractal (r = 0,855), momento de inércia polar médio (r = 0,816), excentricidade (r = -0,569) e fração de porosidade (r = -0,762). Estes parâmetros são indicadores da qualidade da microarquitetura óssea trabecular e risco de fratura associado a osteoporose. / Evaluation of the \"quality\" of bone microarchitecture can contribute to the prevention and risk of fractures associated with osteoporosis. Samples of trabecular bone from the vertebral regions T12, L1 and L4 from the bodies of 30 individuals (human cadavers), classified by ultrasonometry technique calcaneus as normal, osteopenic and osteoporotic were used. The histomorphometric, physical and mechanical parameters of the microarchitecture were analyzed by X-ray microtomography technique, mechanical tests of axial compression and nanoindentation. Based on these parameters, globally effective elastic constants were obtained by asymptotic homogenization technique for type-plate structure. ANOVA test showed differences that were very and extremely significant for the following: structural linear density (p = 0.017) anisotropy (p = 0.042), auto value (p = 0.045), Euler number (p = 0.016), age (p = 0.009), trabecular separation (p = 0.009), connectivity density (p = 0.006), elastic modulus (p = 0.001), maximum stress fracture strength limit (0.001), bone quality score of the calcaneus (p = 0.0001), bone volume fraction (p = 0.0001), trabecular thickness (p = 0.0002), fractal dimension (p = 0.0002), mean polar moment of inertia (p = 0.00005), eccentricity (p = 0.0002), porosity fraction (p = 0.0001) and apparent bone mineral density (p = 0.00005) between groups. The Spearman test identified moderate correlation, high and very high values of maximum stress fracture resistance limit for the following parameters: age (r = -0.684), bone volume fraction (r = 0.762), trabecular bone pattern factor (r = -0.754), trabecular thickness (r = 0.675), trabecular linear density (r = 0.622), auto value (r = -0.615), fractal dimension (r = 0.855), mean polar moment of inertia (r = 0.816), eccentricity (r = -0.569) and porosity fraction (r = -0.762). These parameters are quality indicators of the microarchitecture of trabecular bone and fracture risk associated with osteoporosis.

O bambu é considerado um dos materiais naturais com a melhor relação resistência por peso. Entre as características responsáveis encontram-se os feixes fibrosos do esclerênquima, que protegem os elementos de condução de água e solutos na planta, além de serem preenchidos pelo parênquima. Os feixes estão distribuídos gradual-mente, da parte interna à externa do bambu, aumentando a rigidez do colmo. Contudo, a morfologia da seção dos feixes fibrosos e a presença da matriz parenquimática no caule ainda não foram totalmente estudados, quanto à sua importância estrutural, nem aplicados em estruturas biônicas. Esse estudo trata do design de estruturas biônicas baseada na caracterização do bambu, por meio de técnicas não-invasivas, de proto-tipagem e de análise por elementos finitos. Um protocolo de amolecimento e secagem para secionamento foi seguido em uma amostra de bambu (Bambusa tuldoides Munro). A superfície da amostra foi analisada por microtomografia computadorizada de raios X de alta resolução. As imagens resultantes permitiram a segmentação dos tecidos constituintes e caracterização em nível celular. Os modelos 3D do parênquima e do esclerênquima foram discretizados para uma análise por elementos finitos não-linear. Os resultados mostraram que o parênquima é configurado como uma matriz celular de baixa densidade e que distribui as tensões em todos os elementos de re-forço na planta, sendo considerado um tecido com importante função estrutural. De mesmo modo, a geometria da seção dos feixes fibrosos apresentou um desempenho mecânico superior às seções referenciais. Ambas características foram aplicadas no desenvolvimento de duas estruturas biônicas, sendo analisadas como mais eficientes em comparação a um modelo da literatura, e impressas em 3D para análise visual. / Bamboo is considered one of the natural materials with the best strength-to-weight ratio. Among the features responsible for its properties are the sclerenchyma’s fiber bundles that protect the conducting elements of water and solutes in the plant, and are filled by parenchyma. Bamboo fibers are gradually distributed from the inner to the outer side of the plant, thus increasing the culm stiffness. However, the morphology of the section of the fiber bundles and the presence of the parenchymatic matrix in the stem have not been fully studied regarding its structural importance, neither applied in bionic structures. This study addresses the design of bionic structures based on the characterization of bamboo, by means of non-invasive techniques, rapid prototyping and finite element analysis. A bamboo sample (Bambusa tuldoides Munro) was col-lected and softening and drying protocols were followed for proper sectioning. The surface of the sample was analyzed by high-resolution X-ray microcomputed tomog-raphy. Resulting images allowed the segmentation of the sample’s constituent tissues and the characterization at a cellular level. The 3D models of the parenchyma and sclerenchyma were discretized for a non-linear finite element analysis. The results showed that the parenchyma is set as a low-density cellular matrix by distributing the stresses among all reinforcement elements in the plant, being considered a tissue with great structural importance. Likewise, the shape of the fiber bundles’ section showed superior mechanical performance compared to reference sections. Both characteris-tics were applied in the development of two bionic structures that were analyzed as more efficient than a literature model, and 3D printed for a visual analysis.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta dissertação de Mestrado do programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia dos Materiais é apresentado um estudo para a caracterização do concreto reforçado com fibras de polipropileno e de aço pela análise das imagens de microtomografia computadorizada por transmissão de raios X (&#956;CT). Foram produzidos corpos de prova de concreto para determinar a sua resistência mecânica à compressão. As imagens foram obtidas no sistema Skyscan, modelo 1174, reconstruídas e analisadas. Foi possível observar na análise das imagens a estrutura da fibra de aço dispersa na matriz do concreto e quantificá-las pelo programa de análise de imagens Ctan e perceber um ganho na resistência mecânica em relação ao concreto sem fibras. Não foi feito a quantificação das amostras de fibras de polipropileno dispersas na matriz de concreto, mas foi observada a presença de aglomerados dessa fibra que resultaram na perda da resistência mecânica em relação ao concreto sem fibras. / In this dissertation Masters Program Graduate in Science and Technology of Materials is presented a study for characterization of concrete reinforced with polypropylene fibers and steel by image analysis of computed microtomography X ray transmission (&#956;CT). Concrete samples were produced to determine their mechanical resistance to compression. The images were obtained in the SkyScan model 1174, reconstructed and analyzed. It was possible, in image analysis, to observe the structure of steel fiber dispersed in the concrete matrix and quantify them by image analysis program Ctan and observed a gain in strength compared to concrete fiber less. The quantification was not did to samples of polypropylene fibers dispersed in the matrix of concrete, but we observed the presence of clusters fibers resulting in the loss of mechanical strength compared to concrete fiber less.

O desenvolvimento econômico brasileiro depende da crescente produção agropecuária, aliada ao conservacionismo. O sistema de plantio direto é o manejo de solo que reúne o mais amplo conjunto de preceitos da agricultura conservacionista. As áreas agrícolas cultivadas sob plantio direto, entretanto, têm apresentado duas camadas de solo distintas: uma entre, aproximadamente, 0 e 7 cm de profundidade, com condições físicas e químicas favoráveis ao desenvolvimento radicular; e uma entre, aproximadamente, 7 e 20 cm de profundidade, com menor permeabilidade do solo ao ar e a água, elevada resistência à penetração e baixa fertilidade química do solo. Estas condições promovem a concentração do sistema radicular das plantas agrícolas cultivadas na camada mais superficial do solo (0 a 7 cm), motivando perdas de produtividade por estresse hídrico. A magnitude desse problema se estende a mais de 30 milhões de hectares de lavoura cultivada sob plantio direto no Brasil, colocando em risco as projeções de exuberância da agricultura no país. Assim, o desenvolvimento desta tese teve o objetivo de estudar fatores que, além do processo de compactação mecânica do solo, possam estar promovendo a estratificação física e química de solos altamente intemperizados cultivados sob sistema de plantio direto. Dentre os possíveis fatores causadores deste tipo de degradação, foram avaliados: i) a aplicação excessiva de calcário, exclusivamente em superfície, ocasionando, na camada de 0 a 7 cm, a elevação do pH do solo para além do ponto de carga zero do solo, elevando o potencial eletronegativo do solo e por consequência, promovendo a dispersão de argila; ii) a migração da argila dispersa no perfil do solo, pela água de percolação, como um fator promotor de degradação física em subsuperfície; iii) o aporte de fitomassa ao solo em quantidade e qualidade para manter a estabilidade estrutural dos solos cultivados. Os resultados obtidos mostraram que o movimento de calcário no perfil dos solos estudados é muito lento, limitando o efeito deste produto a poucos centímetros abaixo do local onde ele é depositado ou incorporado (2,5 cm em 130 semanas), independentemente da dose aplicada (até 33,2 Mg ha-1). Assim, a calagem superficial promove e intensifica a estratificação dos atributos químicos no perfil do solo, aumentando, demasiadamente, o pH próximo à superfície e sendo ineficiente em mitigar a acidez na subsuperficie destes solos. A concentração de calcário na camada mais superficial dos solos altamente intemperizados aumenta a eletronegatividade do solo, resultando na dispersão de argila. A migração dos argilominerais dispersos no perfil do solo, pela água de percolação, promove uma série de alterações estruturais, incluindo a diminuição da porosidade total e da continuidade dos poros e o aumento da densidade e da resistência do solo à penetração na camada subsuperficial. A diminuição da estabilidade estrutural dos Latossolos sob cultivo também está ligada ao aporte de material orgânico ao solo em quantidade e qualidade inferiores à que ocorre no solo sob sistema nativo. Os Latossolos cauliníticos são mais propensos a diminuição da estabilidade estrutural quando submetidos ao cultivo. Portanto, a recomendação de calagem em solos altamente intemperizados cultivados sob plantio direto, precisa considerar a mineralogia do solo e a possível degradação estrutural promovida pela calagem em excesso. / The economic development of Brazil depends upon the increasing agricultural production associated with conservation practices. The no-tillage system is the soil management practice that brings together the broadest set of principles for conservation agriculture. Areas under no-till system, however, generally have two completely different soils layers: a surface layer, around 0 to 7 cm, with physical and chemical conditions favorable for root development; and a sub-surface layer, around 7 to 20 cm, with lower permeability to air and water, high soil penetration resistance, and low soil fertility. The existence of these stratified layers dramatically restricts the development of the root system into the sub-surface soil layer, which may result in reducing plant productivity by water deficit. This problem exists on more than 30 million hectares cultivated under no-tillage system in Brazil, and can compromise the optimistic projections of agricultural growth in the country. Therefore, more research is necessary to explore challenges that come with no-tillage. The aim of this thesis was to study the factors that can promote the physical and chemical stratification of highly weathered soils cultivated under no-till system. Among the factors that could cause this degradation, the following were studied: i) the application of excessive lime only on surface soil, or into the uppermost soil layer, which can increase its pH to levels beyond of the zero point of charge of soil, raising its electronegative potential and promoting, as a consequence, the clay dispersion; ii) the dispersed clay migration thtough the soil profile, by the percolation water, as a factor of physical degradation of sub-surface of soil cultiveted under no-tillage; and iii) the aplication of phytomass to the soil in insufficient amount and quality to maintain the soil structural stability of the soil. The results of this study showed that lime movement into the deeper soil profile, is very slow, as its impacts are limited to just a few centimeters below of where it is applied or incorporated (2.5 cm after 130 weeks), independent of the applied amount of lime. Thus, the surface lime application intensifies the chemical stratification of the clayey soils under no-tillage, increasing to much the soil pH of the uppermost soil layer, and being inefficient to decrease the soil acidity in the subsurface soil layer. The concentration of lime into the uppermost soil layer can significantly increase the electronegativity of the soil system and result in clay dispersion in the topsoil layer (0 to 5 cm). The resulting clay migration into the soil profile led to a series of structural alterations in subsurface layers, including: decrease of both soil porosity and pore continuity; and increase of both soil bulk density and soil penetration resistance in the sub-superficial layer. The structural stability decreasing of Oxisols under no-till system also is linked with the low addition of organic matter to the cultivated soil, in relation to the non-cultivated soils. The kaolinitic Oxisols are more susceptible to degradation than the gibbsitic Oxisols. Thus, it could be conclude that liming practices (rate and application methods of lime), mainly under no-till systems, need to consider both type and mineralogy of soil, as well as considering soil structure degradation promoted by over-liming in the uppermost soil layer.

Submitted by Daniella Santos (daniella.santos@ufma.br) on 2017-06-20T14:13:09Z No. of bitstreams: 1 Lauber Jose.pdf: 935752 bytes, checksum: 4853ee9a573d926513f92f2560f03c9a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-20T14:13:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lauber Jose.pdf: 935752 bytes, checksum: 4853ee9a573d926513f92f2560f03c9a (MD5) Previous issue date: 2017-06-12 / FAPEMA / The polymerization shrinkage (PS) and the detrimental effects have been the focus of studies with the aim of improving the performance of composite resins. The simplicity of technique due to the possibility of single fill in large quantities have allowed bulk fill composite resins (BFC) to be indicated to minimize this shrinkage. This thesis, divided in two chapters, aimed to evaluate the behavior of bulk fill composite resins in class I restorations by mans computerized microtomography (μCT) and microtensile bond strength (μTBS). Chapter I evaluated the PS and μTBS in BFC and conventional class I restorations composite resins, and the correlation between these factors. Class I cavities (4 x 5 x 4 mm), (factor-C = 4.2), were created in human third molars that were free of caries, which were randomized and divided into 4 groups (n = 6): Z350 XT(+): incremental insertion (II) and manual fill (MF); Z350 XT(-): single insertion (SI) and MF; TBF (Tetric N-Ceram Bulk Fill: SI and MF); and SFU [SonicFill: SI and ultrasonic fill (UF) ]. The teeth were scanned and analyzed in μCT at two times: T0- after the filling of the cavity with composite resins and T1- after the polymerization for PS. After 1 week, the teeth were sectioned crosswise in the buccolingual and mesiodistal directions to obtain specimens with approximately 1 mm² thickness and fixed to universal test machine device to perform μTBS. The data showed a statistically significant difference for PS between the groups Z350 XT(+) e Z350 XT(-), and between SF e Z350 XT(-) (Kruskal-Wallis and Dunn, p<0.05). he μTBS was higher for Z350 XT (+) than the other groups (p <0.05) and there was no correlation between PS and μTBS (p> 0.05). It was concluded that the BFC type present a PS similar to that of the conventional nanoparticulate composite resin inserted using the incremental technique. The bond strength was higher for the composite resin incrementally inserted, which presented a lower number of pre-test failures when compared to bulk fill composites. No correlation was observed between the PS and bond strength when bulk fill and conventional composites were used. Chapter II evaluated the volume of polymerization shrinkage (VS), gap (VG) and void (VV) using μCT in BFC and conventional class I restorations, and their correlations. Class I cavities (4 x 5 x 4 mm), factor-C = 4.2, were created in human third molars that were free of caries, which were randomized and divided into 5 groups (n = 6): Z350 XT(+) (II/MF); Z350 XT(-) (SI/MF); TBF (SI/MF); SFM [ (SonicFill: SI and MF) ] and SFU (SI/UF). The teeth were scanned and analyzed in μCT at two times: T0- after the filling of the cavity with composite resins and T1- after the polymerization for VG and VV, and for VS (T1-T0). After 1 week, the teeth were sectioned crosswise in the buccolingual and mesiodistal directions to obtain specimens with approximately 1 mm² thickness and fixed in a universal testing machine to perform μTBS. Kruskal-Wallis and Dunn tests showed statistically significant difference in VS for groups Z350 XT(+) and Z350 XT (-), and between SFU and Z350 XT(-), and difference between VV for Z350 XT(+) and BFC (p <0.05). There was no difference in VG between the conventional and BFC (p>0.05). There is a positive correlation between VS versus VG and between VS versus VV (Spearman, p <0.05). It was concluded that BFCs of both sonic and manual insertion showed polymerization shrinkage and gap formation similar to the incrementally inserted nanoparticulate conventional resin. There is a positive correlation between polymerization shrinkage and final gap formation, as well as between polymerization shrinkage and void in composite resins. The final gap was formed mainly by the initial gap generated during the insertion/filling of the composite in the cavity and not to the polymerization shrinkage. / A contração de polimerização (CP) e seus efeitos prejudiciais vêm sendo o foco de estudos com o intuito de melhorar o desempenho das resinas compostas. A simplicidade da técnica devido a possibilidade de preenchimento único em grande quantidade tem permitido que resinas bulk fill (RBF) sejam indicadas para minimizar essa contração. Esta tese, dividida em dois capítulos, teve por objetivo avaliar o comportamento de resinas bulk fill em restaurações classe I por meio de microtomografia computadorizada (μCT) e resistência de união por microtração (μTBS). O capítulo I avaliou a CP por μCT e a μTBS em restaurações classe I de RBF e convencional, e a correlação entre esses fatores. Cavidades classe I (4x5x4 mm), (fator-C=4,2) foram realizadas em terceiros molares livres de cárie, que foram randomizados e divididos em 4 grupos (n=6): Z350 XT(+): inserção incremental(II) e preenchimento manual (PM); Z350 XT(-): inserção única (IU) e PM; TBF (Tetric N Ceram Bulk Fill: IU e PM); e SFU [SonicFill: IU e preenchimento ultrassônico (PU) ]. Os dentes foram escaneados e analisados em μCT em dois tempos: T0- após o preenchimento da cavidade com resinas compostas e T1- depois da polimerização para CP. Após 1 semana os dentes foram seccionados transversalmente no sentido vestíbulo-lingual e mesio-distal para obtenção de espécimes com aproximadamente 1mm² de espessura, e fixados em dispositivo para máquina de ensaio universal para realizar μTBS. Os dados demonstraram diferença estatisticamente significante para a CP entre os grupos Z350 XT(+) e Z350 XT(-) e entre SFU e Z350 XT(-) (Kruskal-Wallis e Dunn, p<0.05). A μTBS foi maior para Z350 XT(+) em relação aos demais grupos (p<0.05) e não houve correlação entre CP e a μTBS (p>0.05). Concluiu-se que RBF apresentaram CP semelhante à resina convencional nanoparticulada inserida de forma incremental. A resistência de união foi maior para a resina convencional inserida pela técnica incremental que apresentou menor falhas pré-teste, quando comparada às RBF. Não foi observada correlação entre a CP e a resistência de união quando utilizadas RBF e convencionais. O capítulo II avaliou o volume de contração de polimerização (VC), gap (VG) e poro (VP) usando μCT em restaurações classe I de RBF e convencional, e suas correlações. Cavidades classe I (4x5x4 mm), fator-C=4,2, foram realizadas em terceiros molares humanos livres de cárie que foram randomizados e divididos em 5 grupos (n=6): Z350 XT(+) (II/PM); Z350 XT (-) (IU/PM); TBF (IU/PM); SFM [ (SonicFill (IU/PM) ] e SFU (IU/PU). Os dentes foram escaneados e analisados em μCT em dois tempos: T0- após o preenchimento da cavidade com resinas compostas e T1- depois da polimerização para VG e VP, e VC (T1-T0). Após 1 semana os dentes foram seccionados transversalmente no sentido vestíbulo-lingual e mesio-distal para obtenção de espécimes com aproximadamente 1mm² de espessura, e fixados em máquina de ensaio universal para realizar μTBS. Os testes de Kruskal-Wallis e Dunn, demonstraram diferença estatisticamente significante no VC em μCT para os grupos Z350 XT(+) e Z350 XT (-) e entre SFU e Z350 XT(-), e diferença entre o VP para Z350 XT(+) e as RBF (p<0.05). Não houve diferença para o VG entre as RBF e convencional (p>0.05). Houve correlação positiva entre a VC versus VG e entre VC versus VP (Spearman, p<0.05). Concluiu-se que as RBF tanto de inserção sônica quanto manual mostraram contração de polimerização e formação de gap semelhante à resina convencional nanoparticulada inserida de forma incremental. Há uma correlação positiva entre a contração de polimerização e a formação de gap final, assim como entre a contração de polimerização e poro nas resinas compostas. O gap final foi formado principalmente pelo gap inicial gerado durante a inserção/preenchimento da resina na cavidade e não à contração de polimerização.

O elevado número de cirurgias de enxertia óssea impulsiona o desenvolvimento de novos biomateriais de preenchimento. Materiais a base de hidroxiapatita sintética e tendão bovino mineralizado foram preparados para servirem de arcabouço para regeneração óssea. Este estudo teve como objetivo avaliar a osteocondutibilidade desses materiais, comparando-os ao Bio-Oss/Geistlich. Foram criados defeitos de tamanho crítico (circular / 8 mm) na calvária de ratos Wistar, preenchidos com os biomateriais e, após 30 dias, ocorreu o sacrifício, análise não invasiva por microtomografia computadorizada (micro-CT/ microtomógrafo SkyScan 100kV - 100\'mü\'A) com reconstituição de imagem em três dimensões (3D) e análise histológica convencional para avaliar a neoformação óssea e comparar os métodos. Os resultados da micro-CT mostraram que o Bio-Oss apresentou maior volume, densidade e porcentagem de tecido ósseo que os demais grupos. Nas imagens reconstituídas em 3D notou-se no grupo Bio-Oss as menores taxas de reabsorção, permanecendo em maior quantidade no interior do defeito aos trinta dias. No grupo da hidroxiapatita sintética notou-se uma intensa reabsorção do material e uma leve neoformação óssea nas margens do defeito, deixando-o com um contorno irregular. O grupo do tendão bovino mineralizado apresentou discretíssima neoformação óssea e o material foi totalmente reabsorvido. Já na avaliação da presença do material, de vasos sanguíneos e das células osteoblásticas no interior do defeito obtidos através da análise histológica, os grupos Bio-Oss e hidroxiapatita sintética obtiveram resultados semelhantes e maiores que o tendão bovino mineralizado. Constatou-se através da análise histológica que a hidroxiapatita sintética mostrou-se presente no interior do defeito exibindo propriedades osteocondutoras semelhantes a marca comercial Bio-Oss. Já o tendão bovino mineralizado não teve boa osteocondução, sendo contra-indicado na manutenção do espaço ósseo. Na comparação dos dois métodos, constatou-se que a micro-CT apresenta baixa especificidade, ou seja, não foi capaz de distinguir o tecido ósseo do Bio-Oss e alta sensibilidade, pois quantifica de uma forma muito precisa os valores com alta resolução. Já a análise histológica consegue distinguir com precisão os materiais e o tecido adjacente, porém não consegue quantificá-los de maneira fácil e precisa. Portanto, conclui-se que a hidroxiapatita sintética tem grande potencial de ser utilizada no preenchimento de defeitos ósseos, diferentemente do tendão bovino mineralizado. Quanto aos métodos de avaliação, eles são complementares e novos aprimoramentos devem ser feitos na técnica de micro-CT para melhorar sua capacidade de distinguir diferentes materiais. / Biodegradable bone grafts have been widely employed on bone regeneration. The purpose of this study was to evaluate the osteoconductive potential of hydroxyapatite, mineralized bovine tendon and Bio-Oss/Geistlich in a rat critical-size calvaria defect model through non-destructive three-dimensional (3D) micro-tomographic (\'mü\'CT) imaging and histological evaluation. Two experimental biomaterials were developed: synthetic hydroxyapatite (particles size < 0,2 mm) and mineralized bovine tendon. Bio-Oss/Geistlich was employed as a control group. A critical size defect (8 mm) was created in the skull of Wistar rats (weight 200 - 300 g) and treated with the biomaterials and one group was left untreated in the control group (n = 5). After 30 days, the animals were killed and the calvaria removed for \'mü\'CT and histological analysis. No adverse reactions were noted. No bone repair was observed in untreated surgical defects. The results of micro-CT showed that BioOss showed higher volume, density and percentage of bone tissue than the other groups. In the images reconstructed in 3-D was noted in the group Bio-Oss the lowest rates of resorption, staying in larger quantities within thirty days of the defect. In the group of synthetic hydroxyapatite noticed an intense resorption of the material and a slight bone formation at the margins of the defect, leaving him with an irregular contour. The bovine tendon mineralized group presented discreet bone formation and the material was completely resorbed. In the evaluation of the presence of the material, blood vessels and osteoblastic cells within the defect obtained by histological analysis, the groups Bio-Oss and synthetic hydroxyapatite showed similar results and larger than the mineralized bovine tendon. We verified by histological analysis that the synthetic hydroxyapatite is present within the defect displaying osteoconductive properties similar to trademark BioOss. Already the mineralized bovine tendon, again, did not have good osteoconduction and is contraindicated in maintaining the bone. When comparing the two methods observed that the micro-CT has low specificity, ie, was not able to distinguish the bone tissue to Bio-Oss and high sensitivity, as quantified in a very accurate values with high resolution. Already histological analysis can accurately distinguish materials and tissues, but can not quantify them easily and accurately. Therefore, we conclude that the synthetic hydroxyapatite has great potential to be used to fill bone defects, unlike mineralized bovine tendon. When comparing the methods, we found that still are complementary and new enhancements must be made in micro-CT technique to improve their ability to distinguish different materials.