Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-06-09T11:58:12Z No. of bitstreams: 1 adriananascimentodesouza.pdf: 1757133 bytes, checksum: 69514ee02274bd2e690a0252c528c6f5 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-06-26T20:25:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 adriananascimentodesouza.pdf: 1757133 bytes, checksum: 69514ee02274bd2e690a0252c528c6f5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-26T20:25:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 adriananascimentodesouza.pdf: 1757133 bytes, checksum: 69514ee02274bd2e690a0252c528c6f5 (MD5) Previous issue date: 2015-10-01 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho teve como objetivo a produção de uma cápsula selada de ²²Na, funcionando como fonte emissora de pósitrons, para a nova linha de pesquisa do Laboratório de Espectroscopia Atômica e Molecular (LEAM) da UFJF, que visa a aplicação de feixes de pósitrons lentos, ao invés de elétrons nos aparelhos disponíveis no LEAM, no estudo de átomos ou moléculas. O trabalho englobou várias etapas, tais como a escolha da fonte emissora de pósitrons, o armazenamento do radionuclídeo, o projeto da cápsula selada, sua construção, o desenvolvimento de um sistema de carregamento da cápsula, sua selagem, considerando todos os aspectos inerentes à proteção radiológica. A fonte emissora de pósitron escolhida foi o elemento radioativo 22Na, radioisótopo de meia vida longa (2,6 anos) e meia vida biológica (11 dias) razoavelmente baixa. Sua aplicação não é imediata e requer seu acondicionamento adequado e seguro em uma cápsula perfeitamente selada, sendo posteriormente, necessário moderar a energia dos pósitrons rápidos emitidos espontaneamente pela fonte. Esta é a primeira cápsula de 22Na selada produzida no Brasil, colocando-nos no seleto grupo de pesquisadores que dominam esta tecnologia. / This work aimed to produce a sealed capsule of ²²Na, consisting of a source of positrons for the new line of research of Atomic and Molecular Spectroscopy Laboratory (LEAM) - UFJF, to use optionally slow positron beams, rather than electrons, in the apparatus available in this laboratory to study atoms and molecules. The work encompassed several steps, such as the choice of the emission source of positrons, radionuclide storage, the sealed capsule design, its construction, the development of a charging system of the capsule, sealing, considering all aspects of inherent in radiological protection. The positron source chosen was the radioactive element ²²Na, long half-life radioisotope (2.6 years) and reasonably low biological half-life (11 days). Its application is not immediate and requires its proper and safe packaging in a perfectly sealed capsule, being subsequently necessary to moderate the energy of fast positrons spontaneously emitted by the source. This is the first ²²Na sealed capsule produced in Brazil, placing us in the select group of researchers who have mastered this technology.

A Tomografia por Emissão de Pósitrons (PET - Positron Emission Tomography) é uma modalidade de imagens para o diagnóstico em Medicina Nuclear. São utilizados radiofármacos emissores de pósitrons que possibilitam obter imagens que representam o processo bioquímico dessas substâncias no órgão ou tecido de interesse in vivo. São detectados, em coincidência, os fótons provenientes da aniquilação pósitron/elétron, que ocorre dentro do corpo do paciente. Esta informação é posteriormente utilizada para a reconstrução do objeto em estudo. Atualmente, existem dois tipos de equipamentos capazes de realizar estudos tomográficos por emissão de pósitrons: o dedicado e a câmara PET/SPCET. Este trabalho abordou este último tipo, que permite também a realização de exames habituais de Medicina Nuclear, que usam emissores de fótons. Existem dificuldades inerentes ao método de aquisição destas imagens que afetam a quantificação de índices ou atividade. Elas estão relacionadas ao fato de a emissão de radiação obedecer a uma distribuição de Poisson, às interações físicas da radiação com o corpo do paciente e com o detector, ao ruído devido à natureza estatística destas interações e de todo o processo de detecção, assim como à metodologia de aquisição dos exames (preparo e posicionamento do paciente, taxa de contagens etc.). Correções são propostas na literatura que não são totalmente implementadas pelos fabricantes: de espalhamento, de atenuação, de eventos aleatórios, do tempo morto, de decaimento, da resolução espacial e de outras características do equipamento. O objetivo deste trabalho foi o de realizar um estudo dos métodos aplicados por dois fabricantes, assim como algumas influências das características técnicas das câmaras PET/SPECT na obtenção do índice de SUV (Standardized Uptake Value). Para isso, dados de simuladores físicos, dispostos em várias montagens, foram obtidos com uma câmara no modo 3D e outra no modo 20. Constatou-se também que a forma das fontes usadas para calibração influencia no resultado final e impõe novos desafios para a quantificação em uma situação clínica. Por fim, no momento da quantificação, a região de interesse deve ser escolhida de acordo com aquela usada para a determinação dos coeficientes de correção e calibração. Verificou-se que é viável realizar quantificações com câmaras PET/SPECT, inclusive o índice SUV. Para tanto, além das correções citadas anteriormente, é imprescindível ter o equipamento bem ajustado, assim como a obtenção de coeficientes para normalização da sensibilidade e correção do efeito de volume parcial. / Positron Emission Tomography (PET) is a Nuclear Medicine imaging modality for diagnostic purposes. Pharmaceuticals labeled with positron emitters are used and images which represent the in vivo biochemical process within tissues can be obtained. The positron/electron annihilation photons are detected in coincidence and this information is used for object reconstruction. Presently, there are two types of systems available for this imaging modality: the dedicated systems and those based on gamma camera technology. In this work, we utilized PET/SPECT systems, which also allows for the traditional Nuclear Medicine studies based on single photon emitters. There are inherent difficulties which affect quantification of activity and other indices. They are related to the Poisson nature of radioactivity, to radiation interactions with patient body and detector, noise due to statistical nature of these interactions and to all the detection processes, as well as the patient acquisition protocols. Corrections are described in the literature and not all of them are implemented by the manufacturers: scatter, attenuation, randoms, decay, dead time, spatial resolution, and others related to the properties of each equipment. The goal of this work was to assess these methods adopted by two manufacturers, as well as the influence of some technical characteristics of PET/SPECT systems on the estimation of SUV. Data from a set of phantoms were collected in 3D mode by one camera and 20, by the other. We concluded that quantification is viable in PET/SPECT systems, including the estimation of SUVs. This is only possible if, apart from the above mentioned corrections, the camera is well tuned and coefficients for sensitivity normalization and partial volume corrections are applied. We also verified that the shapes of the sources used for obtaining these factors play a role on the final results and should be dealt with carefully in clinical quantification. Finally, the choice of the region of interest is critical and it should be the same used to calculate the correction factors.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Engenharia Biomédica, 2014. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2015-02-04T13:19:50Z No. of bitstreams: 1 2014_JeaneSerraoSouza.pdf: 4881835 bytes, checksum: a7ef077f3198020ea6c61714a7892345 (MD5) / Approved for entry into archive by Ruthléa Nascimento(ruthleanascimento@bce.unb.br) on 2015-02-10T19:47:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_JeaneSerraoSouza.pdf: 4881835 bytes, checksum: a7ef077f3198020ea6c61714a7892345 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-10T19:47:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_JeaneSerraoSouza.pdf: 4881835 bytes, checksum: a7ef077f3198020ea6c61714a7892345 (MD5) / Os equipamentos de tomografia computadorizada por emissão de pósitron (PET, do inglês Positron Emission Tomography) são utilizados nos serviços de medicina nuclear para realização de exames oncológicos, neurológicos e cardiológicos. A comprovação da eficácia desta técnica, impulsionou a instalação desses equipamentos no mundo. Para que as imagens permitam um diagnóstico com maior precisão, é necessário a realização de testes de desempenho para verificar se as condições de operação do equipamento estão adequadas dentro de um programa de controle de qualidade. Baseados na norma NN 3.05 – Requisitos de Segurança e Proteção Radiológica para Serviços de Medicina Nuclear da Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN) e Resolução da Diretoria Colegiada n 38 - Sobre a Instalação e Funcionamento de Serviços de Medicina Nuclear “in vivo” da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) verificou-se quais os testes estão sendo realizados e as periodicidades dominantes bem como os principais motivos que dificultam sua realização, como e quais são os registros realizados, as características dos equipamentos e equipe técnica, entre outros. A coleta dos dados baseou-se na aplicação de um questionário on line encaminhado por correio eletrônico aos supervisores de radioproteção dos serviços de medicina nuclear. Os dados foram analisados por meio da estatística descritiva com auxílio de gráficos, tabelas, verificação de hipóteses e correlações entre parâmetros com o auxílio do teste de Wilcoxon não pareado utilizando-se o software Matlab. Identificou-se que os testes que não são realizados estão relacionados com a ausência de acessórios e fantomas NEMA, falta de treinamento dos supervisores de radioproteção e deficiências nos treinamentos disponibilizados pelos fabricantes. Foi possível conhecer as perspectivas dos profissionais em relação ao tema, mapear as dificuldades e benefícios alcançados com a realização dos mesmos e desenvolver diretrizes para auxiliar os profissionais da área no planejamento, preparação e implantação de um programa de controle de qualidade de equipamentos PET. _______________________________________________________________________ ABSTRACT / The positron emission computed tomography equipment (PET) are used in nuclear medicine services to perform oncological, neurological and cardiological examinations. Evidence of the effectiveness of this technique, stimulated the installation of such equipment in the world. So that images allow a diagnosis more accurately, it is necessary to conduct performance tests to verify if the operating conditions of the equipment are appropriate within a quality control program. Based on norm NN 3.05 - Security Requirements for Radiological Protection and Nuclear Medicine Services of the National Nuclear Energy Commission (CNEN) and Resolution n 38 - About the installation and operation of nuclear medicine services "in vivo" of National Health Surveillance Agency (ANVISA) verify what tests are being conducted and the dominant periodicities as well as the main reasons that hinder their achievement, how and what are the comparisons of the characteristics of the equipment and technical staff, among others. Data collection was based on the application of an on line questionnaire sent by email to the radioprotection supervisors of nuclear medicine services. Data were analyzed using descriptive statistics with the aid of charts, tables, testing hypotheses and correlations between parameters with the Wilcoxon not paired test using the Matlab software. It was identified that the tests that are not performed are related to the lack of accessories and NEMA phantoms, lack of training for radioprotection supervisors and deficiencies in training offered by manufacturers. Was possible to know the views of professionals on the topic, map the difficulties and benefits achieved with their realization and develop guidelines to assist professionals in planning, preparation and implementation of a program of quality control of PET equipment.

A Tomografia por Emissão de Pósitrons (PET - Positron Emission Tomography) é uma modalidade de imagens para o diagnóstico em Medicina Nuclear. São utilizados radiofármacos emissores de pósitrons que possibilitam obter imagens que representam o processo bioquímico dessas substâncias no órgão ou tecido de interesse in vivo. São detectados, em coincidência, os fótons provenientes da aniquilação pósitron/elétron, que ocorre dentro do corpo do paciente. Esta informação é posteriormente utilizada para a reconstrução do objeto em estudo. Atualmente, existem dois tipos de equipamentos capazes de realizar estudos tomográficos por emissão de pósitrons: o dedicado e a câmara PET/SPCET. Este trabalho abordou este último tipo, que permite também a realização de exames habituais de Medicina Nuclear, que usam emissores de fótons. Existem dificuldades inerentes ao método de aquisição destas imagens que afetam a quantificação de índices ou atividade. Elas estão relacionadas ao fato de a emissão de radiação obedecer a uma distribuição de Poisson, às interações físicas da radiação com o corpo do paciente e com o detector, ao ruído devido à natureza estatística destas interações e de todo o processo de detecção, assim como à metodologia de aquisição dos exames (preparo e posicionamento do paciente, taxa de contagens etc.). Correções são propostas na literatura que não são totalmente implementadas pelos fabricantes: de espalhamento, de atenuação, de eventos aleatórios, do tempo morto, de decaimento, da resolução espacial e de outras características do equipamento. O objetivo deste trabalho foi o de realizar um estudo dos métodos aplicados por dois fabricantes, assim como algumas influências das características técnicas das câmaras PET/SPECT na obtenção do índice de SUV (Standardized Uptake Value). Para isso, dados de simuladores físicos, dispostos em várias montagens, foram obtidos com uma câmara no modo 3D e outra no modo 20. Constatou-se também que a forma das fontes usadas para calibração influencia no resultado final e impõe novos desafios para a quantificação em uma situação clínica. Por fim, no momento da quantificação, a região de interesse deve ser escolhida de acordo com aquela usada para a determinação dos coeficientes de correção e calibração. Verificou-se que é viável realizar quantificações com câmaras PET/SPECT, inclusive o índice SUV. Para tanto, além das correções citadas anteriormente, é imprescindível ter o equipamento bem ajustado, assim como a obtenção de coeficientes para normalização da sensibilidade e correção do efeito de volume parcial. / Positron Emission Tomography (PET) is a Nuclear Medicine imaging modality for diagnostic purposes. Pharmaceuticals labeled with positron emitters are used and images which represent the in vivo biochemical process within tissues can be obtained. The positron/electron annihilation photons are detected in coincidence and this information is used for object reconstruction. Presently, there are two types of systems available for this imaging modality: the dedicated systems and those based on gamma camera technology. In this work, we utilized PET/SPECT systems, which also allows for the traditional Nuclear Medicine studies based on single photon emitters. There are inherent difficulties which affect quantification of activity and other indices. They are related to the Poisson nature of radioactivity, to radiation interactions with patient body and detector, noise due to statistical nature of these interactions and to all the detection processes, as well as the patient acquisition protocols. Corrections are described in the literature and not all of them are implemented by the manufacturers: scatter, attenuation, randoms, decay, dead time, spatial resolution, and others related to the properties of each equipment. The goal of this work was to assess these methods adopted by two manufacturers, as well as the influence of some technical characteristics of PET/SPECT systems on the estimation of SUV. Data from a set of phantoms were collected in 3D mode by one camera and 20, by the other. We concluded that quantification is viable in PET/SPECT systems, including the estimation of SUVs. This is only possible if, apart from the above mentioned corrections, the camera is well tuned and coefficients for sensitivity normalization and partial volume corrections are applied. We also verified that the shapes of the sources used for obtaining these factors play a role on the final results and should be dealt with carefully in clinical quantification. Finally, the choice of the region of interest is critical and it should be the same used to calculate the correction factors.

The Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) is a high-energy particle physics detector operating on the International Space Station (ISS) since May 2011. Since its launch, the AMS-02 provided a large amount of data whose precision was never before achieved, opening a new path for the study of cosmic rays (CRs). The first published results of AMS-021-3 show tension with the current understanding of the cosmic ray theory, particularly at higher energies. These tensions are directly linked to many fundamental questions like the dark matter nature, the CR origin and their propagation through the galaxy. This work presents the measurement of the electron flux and the positron flux in primary cosmic rays, based on the data collected between May 2011 and November 2016, an extended data set with respect to the published AMS-02 results.3 The results extend the energy range explored up to 1 TeV for electrons and up to 700 GeV for positrons, being consistent with the published results when using the same data set. A discrepancy between the new measurement and the published flux is observed in the low energy region of the electron flux, while the positron flux is in good agreement. This can be explained by a charge dependent solar modulation effect. This hypothesis was investigated by studying the time evolution of the fluxes, focusing on the energy region below 40 GeV, where an electron and positron flux is computed over 74 time bins of 27 days width, corresponding to the suns rotation period as seen from the Earth. The time dependent analysis confirms hints of charge dependent solar modulation, that are also observed by other independent analysis that have been carried out in parallel within the collaboration. / O Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) é um experimento de física de partículas instalado na Estação Espacial Internacional (ISS) desde Maio de 2011. Desde seu lançamento, AMS-02 coleta uma quantidade de dados com tal precisão que até então nunca foram jamais vistos, abrindo o caminho para o estudo dos Raios Cósmicos (CRs). Os primeiros resultados publicados pelo AMS-021-3 apresentam tensões com o modelo atual da teoria de CRs, particularmente nas altas energias. Essas tensões são diretamente ligadas a diversas questões fundamentais como a natureza da Matéria Escura (DM), a origem dos CRs e suas propagações pela galáxia. Este trabalho apresenta a medição do fluxo de elétrons e pósitrons em CRs primários, baseando-se nos dados coletados entre Maio de 2011 e Novembro de 2016, período extendido com relação aos resultados públicados pelo AMS-02.3 Os resultados extendem o intervalo de energia explorado para 1 TeV para elétrons e 700 GeV ára pósitrons, consistentes com os resultados públicados usando o mesmo período. Discrepância entre a nova medição e o fluxo públicado é observada na região de baixas energias para o fluxo de elétrons, enquanto o fluxo de pósitrons continua em bom acordo. O resultado pode ser explicado por uma dependência na carga causada pela modulação solar. Tal hipótese é investigada estudando-se a evolução temporal dos fluxos, focando-se no intervao de energia abaixo de 40 GeV, onde um fluxo de elétrons e pósitrons é medido durante 74 intervalos temporais de 27 dias, correspondendo à rotação do sol vista da Terra. A análise dependente do tempo confirma a existência da dependência de carga da modulação solar, também observada por outras análises independentes que foram feitas dentro da colaboração.

Neste trabalho foi medido o alargamento Doppler de uma aniquilação elétron pósitron com o uso de um filtro angular. O Filtro angular reduz, substancialmente, a detecção de fótons provenientes de aniquilações de elétrons com baixo momento, enfatizando, desta forma, a contribuição de aniquilações com elétrons fortemente ligados. Foram medidos os espectros de coincidência para os ângulos de corte de 0,28°, 0,42° e 1.2°. Os resultados obtidos mostram que, conforme se aumenta o ângulo de corte, há uma redução das aniquilações com elétrons de valência em proporção muito maior do que para elétrons fortemente ligados. Foi determinada a transmissibilidade do filtro em função do ângulo entre as direções de emissão dos gamas, levando em conta todos os elementos do arranjo experimental para cada ângulo crítico, assim como a distribuição espacial da atividade da fonte radioativa. Um modelo simples foi utilizado para estimar teoricamente a dependência da dispersão da energia em função do ângulo de corte. Este modelo permitiu calcular o alargamento Doppler da radiação de aniquilação elétron pósitron. Os resultados obtidos mostram um bom acordo com os dados experimentais. Geralmente, estudos de aniquilação de pósitrons com elétrons fortemente ligados dependem de uma modelagem detalhada do espectro de coincidência, ou da medida dos fótons provenientes da aniquilação em coincidência com elétrons Auger. O filtro angular, desenvolvido neste trabalho se coloca como uma boa alternativa a estes métodos. / This work reports the measurement of the Doppler broadening of the electron-positron annihilation radiation using an angular filter. The angular filter substantially reduces the number of detected gamma-rays from positron annihilation with low momentum electrons, therefore emphasizing the contribution of bound electron. Four coincidence measurements of the emitted gamma-rays were done with arrangements corresponding to critical angles of 0.28°, 0.42°, 1.2°. The obtained results show that the relative intensity of annihilation with valence electrons decreases as the critical angle increases. The filter transmissibility as a function of the angle between the two gamma-rays emission directions was determined taking into account all the elements of the experimental arrangement for every critical angle as well as the spatial distribution of the source activity. A simple model was used to theoretically estimate the dependence of the energy dispersion on the critical angle. The model allows us to calculate the Doppler broadening of the electron-positron annihilation radiation, and the obtained results show good agreement with the experimental data. Usually, the study of positrons annihilation with inner electrons requires good detectors\' energy resolution and depends on either sophisticated modeling and statistical analysis of the coincidence spectra or the measurement of the annihilation gamma-rays in coincidence with Auger electrons. The use of the angular filter developed in this work is a good alternative to those procedures.

The Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) is a high-energy particle physics detector operating on the International Space Station (ISS) since May 2011. Since its launch, the AMS-02 provided a large amount of data whose precision was never before achieved, opening a new path for the study of cosmic rays (CRs). The first published results of AMS-021-3 show tension with the current understanding of the cosmic ray theory, particularly at higher energies. These tensions are directly linked to many fundamental questions like the dark matter nature, the CR origin and their propagation through the galaxy. This work presents the measurement of the electron flux and the positron flux in primary cosmic rays, based on the data collected between May 2011 and November 2016, an extended data set with respect to the published AMS-02 results.3 The results extend the energy range explored up to 1 TeV for electrons and up to 700 GeV for positrons, being consistent with the published results when using the same data set. A discrepancy between the new measurement and the published flux is observed in the low energy region of the electron flux, while the positron flux is in good agreement. This can be explained by a charge dependent solar modulation effect. This hypothesis was investigated by studying the time evolution of the fluxes, focusing on the energy region below 40 GeV, where an electron and positron flux is computed over 74 time bins of 27 days width, corresponding to the suns rotation period as seen from the Earth. The time dependent analysis confirms hints of charge dependent solar modulation, that are also observed by other independent analysis that have been carried out in parallel within the collaboration. / O Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) é um experimento de física de partículas instalado na Estação Espacial Internacional (ISS) desde Maio de 2011. Desde seu lançamento, AMS-02 coleta uma quantidade de dados com tal precisão que até então nunca foram jamais vistos, abrindo o caminho para o estudo dos Raios Cósmicos (CRs). Os primeiros resultados publicados pelo AMS-021-3 apresentam tensões com o modelo atual da teoria de CRs, particularmente nas altas energias. Essas tensões são diretamente ligadas a diversas questões fundamentais como a natureza da Matéria Escura (DM), a origem dos CRs e suas propagações pela galáxia. Este trabalho apresenta a medição do fluxo de elétrons e pósitrons em CRs primários, baseando-se nos dados coletados entre Maio de 2011 e Novembro de 2016, período extendido com relação aos resultados públicados pelo AMS-02.3 Os resultados extendem o intervalo de energia explorado para 1 TeV para elétrons e 700 GeV ára pósitrons, consistentes com os resultados públicados usando o mesmo período. Discrepância entre a nova medição e o fluxo públicado é observada na região de baixas energias para o fluxo de elétrons, enquanto o fluxo de pósitrons continua em bom acordo. O resultado pode ser explicado por uma dependência na carga causada pela modulação solar. Tal hipótese é investigada estudando-se a evolução temporal dos fluxos, focando-se no intervao de energia abaixo de 40 GeV, onde um fluxo de elétrons e pósitrons é medido durante 74 intervalos temporais de 27 dias, correspondendo à rotação do sol vista da Terra. A análise dependente do tempo confirma a existência da dependência de carga da modulação solar, também observada por outras análises independentes que foram feitas dentro da colaboração.

Neste trabalho foi medido o alargamento Doppler de uma aniquilação elétron pósitron com o uso de um filtro angular. O Filtro angular reduz, substancialmente, a detecção de fótons provenientes de aniquilações de elétrons com baixo momento, enfatizando, desta forma, a contribuição de aniquilações com elétrons fortemente ligados. Foram medidos os espectros de coincidência para os ângulos de corte de 0,28°, 0,42° e 1.2°. Os resultados obtidos mostram que, conforme se aumenta o ângulo de corte, há uma redução das aniquilações com elétrons de valência em proporção muito maior do que para elétrons fortemente ligados. Foi determinada a transmissibilidade do filtro em função do ângulo entre as direções de emissão dos gamas, levando em conta todos os elementos do arranjo experimental para cada ângulo crítico, assim como a distribuição espacial da atividade da fonte radioativa. Um modelo simples foi utilizado para estimar teoricamente a dependência da dispersão da energia em função do ângulo de corte. Este modelo permitiu calcular o alargamento Doppler da radiação de aniquilação elétron pósitron. Os resultados obtidos mostram um bom acordo com os dados experimentais. Geralmente, estudos de aniquilação de pósitrons com elétrons fortemente ligados dependem de uma modelagem detalhada do espectro de coincidência, ou da medida dos fótons provenientes da aniquilação em coincidência com elétrons Auger. O filtro angular, desenvolvido neste trabalho se coloca como uma boa alternativa a estes métodos. / This work reports the measurement of the Doppler broadening of the electron-positron annihilation radiation using an angular filter. The angular filter substantially reduces the number of detected gamma-rays from positron annihilation with low momentum electrons, therefore emphasizing the contribution of bound electron. Four coincidence measurements of the emitted gamma-rays were done with arrangements corresponding to critical angles of 0.28°, 0.42°, 1.2°. The obtained results show that the relative intensity of annihilation with valence electrons decreases as the critical angle increases. The filter transmissibility as a function of the angle between the two gamma-rays emission directions was determined taking into account all the elements of the experimental arrangement for every critical angle as well as the spatial distribution of the source activity. A simple model was used to theoretically estimate the dependence of the energy dispersion on the critical angle. The model allows us to calculate the Doppler broadening of the electron-positron annihilation radiation, and the obtained results show good agreement with the experimental data. Usually, the study of positrons annihilation with inner electrons requires good detectors\' energy resolution and depends on either sophisticated modeling and statistical analysis of the coincidence spectra or the measurement of the annihilation gamma-rays in coincidence with Auger electrons. The use of the angular filter developed in this work is a good alternative to those procedures.

O tumor sob hipóxia apresenta resistência a terapia antitumoral convencional por diferentes mecanismos. O uso de métodos diagnósticos moleculares não invasivos, como imagem por PET, permite a identificação de tumores sob hipóxia e auxilia no delineamento da estratégia terapêutica mais adequada. Atualmente, diversas pesquisas têm demonstrado alternativas ao tratamento de tumores sob hipóxia, explorando características como, potencial redutor do tumor e inibição de mecanismos de adaptação celular para a sobrevivência sob essa condição. Assim, neste trabalho foi realizada a síntese e avaliação in vivo de novo derivado 2-nitroimidazol, contendo o grupo hidrofílico zwiteriônico amôniometil-trifluoroborato (AMBF3), 18F-AmBF3-bu-2NI, com potencial para geração de imagens de tumores sob hipóxia. O composto AmBF3-bu-2NI foi facilmente preparado em 4 etapas sintéticas. A marcação com 18F foi realizada via reação de troca isotópica 18F-19F e 18F-AmBF3-bu-2NI foi obtido em 14,8 ± 0,4% de rendimento radioquímico (n = 3) com decaimento corrigido, 24,5 ± 5,2 GBq/?mol de atividade específica e >99% de pureza radioquímica. Estudos de imagem e biodistribuição ex vivo em camundongos, portando tumores HT-29, demonstraram que 18F-AmBF3-bu-2NI possui rápido clearance do sangue, com excreção pelas vias hepatobiliar e renal. No entanto, o tumor não foi visualizado em imagens de PET até 3 h pós-injeção devido à baixa captação tumoral (0,54 ± 0,13 e 0,19 ± 0,04% AI/g em 1 e 3 h pós-injeção, respectivamente), devido à não difusão de 18F-AmBF3-bu-2NI através da membrana celular. Adicionalmente, compostos quinazolinicos com potencial aplicação em diagnóstico foram também sintetizados contendo unidades biorredutives, nitro-benzil e nitro-imidazol, além de grupo fluoroetil, inicialmente contendo 19F (frio), como padrão analítico para a síntese do radiotraçador. Entretanto, devido a formação de produtos voláteis durante a radiossíntese da unidade 2-[18F]fluoroetil 4-metilbenzenosulfonato (34*), para incorporação no anel quinazolínico, a obtenção do radiotraçador e os correspondentes estudos de biodistribuição e imagem não foram realizados. Em paralelo ao trabalho anterior, foi realizada a síntese de um conjunto de 12 compostos aminotriazolil-quinazolínicos com potencial atividade antitumoral, via reação de cicloadição CuAAC. Inicialmente todos derivados quinazolínicos obtidos no trabalho para aplicação no diagnóstico foram testados em uma série de linhagens de células tumorais sob condições de normóxia e hipóxia (MDA-MB-231, SKBR3, BT474, PC3, MKN45, U251, U87, MIA PaCa-2, Skmel37, e A549, na concentração de 10 ?M), empregando cisplatina como referência. Neste estudo, apenas os derivados contendo grupo nitro-benzil-triazólico 61 e 63, apresentaram cerca de 50% de inibição de células MKN45 em normóxia e 40% em células SKBR3 sob hipóxia, respectivamente. Na sequência, os 12 derivados aminotriazolil-quinazolínicos foram submetidos a avaliação da citotoxicidade in vitro sob as linhagens de células tumorais de mama (MDA-MB-231, SKBR3, BT474, na concentração de 30 ?M), empregado os controles positivos Erlotinib e ii Lapatinib. Apenas o derivado contendo a função ftalimida 9, não substituído nas posições C-6 e C-7 do anel quinazolínico, apresentou cerca de 60% de inibição de células SKBR3 em hipóxia. Paralelamente, os derivados aminotriazolil-quinazolínicos foram submetidos à avaliação de triagem da atividade inibitória frente as quinases HER2, EGFR e PERK, na concentração de 10 ?M. Todavia, não houve inibição significativa nas enzimas avaliadas na concentração testada. Novos ensaios estão em andamento a fim de determinar a capacidade dos compostos atuarem como inibidores do crescimento de outras linhagens de células tumorais. / Tumor hypoxia is resistant to conventional antitumor therapy by different mechanisms. The use of non-invasive molecular diagnostic methods, such as PET imaging, allows the identification of tumors under hypoxia and assists in designing the most appropriate therapeutic strategy. Currently, several researches have provided alternative treatments for tumors under hypoxia, exploring some specific properties, such as tumor reducing potential and inhibition of adaptive mechanisms required for cell survival under hypoxia. Thus in this work, it was performed the synthesis and in vivo evaluation of new 2-nitroimidazole derivative, containing the zwitterionic hydrophilic group, ammonium methyl- trifluoroborate (AMBF3), 18F-AmBF3-bu-2NI, with potential for tumor imaging in hypoxia. The compound AmBF3-bu-2NI was easily prepared in four steps. 18F labeling was conducted via 18F-19F isotope exchange reaction, and 18F-AmBF3-bu-2NI was obtained in 14.8 ± 0.4% (n = 3) decay-corrected radiochemical yield with 24.5 ± 5.2 GBq/?mol specific activity and > 99% radiochemical purity. Imaging and biodistribution ex vivo studies in HT-29 tumor-bearing mice showed that 18F-AmBF3-bu-2NI cleared quickly from blood, and was excreted via the hepatobiliary and renal pathways. However, tumor PET images were not visualized until 3 h post-injection due to low tumor uptake (0.54 ± 0.13 and 0.19 ± 0.04%ID/g at 1 h and 3 h post-injection, respectively) due to non-diffusion of 18F-AmBF3-bu-2NI through the cell membrane. Additionally, quinazolinic compounds with potential diagnostic application were also synthesized containing biorreductive units, nitrobenzyl and nitroimidazole, as well as a fluoroethyl group, initially containing 19F (cold), as an analytical standard for the synthesis of the radiotracer. However, due to the formation of volatile products during the radiosynthesis of the 2-[18F] fluoroethyl 4-methylbenzenesulfonate (34*) unit, for incorporation into the quinazoline ring, the radiotracer preparation and its corresponding biodistribution and imaging studies were not performed. Concomitantly to the previous work, the synthesis of a set of 12 aminotriazolyl-quinazoline compounds with potential antitumor activity was performed, via the CuAAC cycloaddition reaction. Initially, all quinazolinic derivatives obtained in the work for application in the diagnosis were tested in a range of tumor cell lines under normoxia and hypoxia conditions (MDA-MB-231, SKBR3, BT474, PC3, MKN45, U251, U87, MIA PaCa-2, Skmel37, and A549, at 10 ?M), using cisplatin as a reference. In this study, only the derivatives bearing the nitrobenzyltriazole group 61 and 63 showed about 50% inhibition of MKN45 cells in normoxia and 40% in SKBR3 cells under hypoxia, respectively. In the sequence, the 12 aminotriazolyl-quinazoline derivatives were submitted to in vitro cytotoxicity evaluation using breast tumor cell lines (MDA-MB-231, SKBR3, BT474, at 30 ?M), in the presence of the reference drugs Erlotinib and Lapatinib. Only the derivative containing the phthalimide function 9, unsubstituted at C-6 and C-7 positions of the quinazoline ring, displayed about 60% inhibition on SKBR3 cells under hypoxia. Concomitantly, the inhibitory iv activity of these aminotriazolyl-quinazoline derivatives were also subjected to a screening evaluation against the HER2, EGFR and PERK kinases, 10 ?M. However, there was no significant inhibition of these enzymes at the tested concentration. New assays are ongoing to determine the inhibitory activity under other tumor cell lines.

Made available in DSpace on 2016-04-28T14:16:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mauro Sebastiao Martins.pdf: 805307 bytes, checksum: bf96e1e0d841ef228e79449796e6fd6b (MD5) Previous issue date: 2008-05-13 / This Work, a thesis in history of subatomic particles, is an historic and epistemological development study of the theoretical and experimental subatomic particles and antiparticles from the early Dirac s quantum theory of the electron, published in a year of 1928, until the publications of the theories of the quarks in a decade of the sixths, the Gell Mann theory of quarks include. That research studies was made in primaries and secondary bibliographies, didactic manuals, articles of scientific journals and scientific magazines, history and philosophy of science books and history of particles books. This studies show that in the delimitated period of study, the paradigmatic theories and experiments appear in the period call of common science, in suite the scientific period is the crisis, so, have a concurrency theories and experimental models period, finally appear a paradigmatic theory and experimental model, like the Khun historical analyses. The paradigmatic particles theories and experimental models, appear a manner of broke up whit of old scientific know, like understood of Bachelard analysis. In the daily period the candidate of paradigmatic theory of particles is the supercordas theory. However, ours studies are conclusive that it have a periodic cycle, into theirs, appear the paradigmatic theoretical and experimental models and had surpassed in the suite period by others paradigmatic theoretical and experimental models, and other periodic cycle occur when of paradigmatic theories and experimental models appear, and so on / Este trabalho, uma tese em história das partículas subatômicas, é um estudo da evolução histórica e epistemológica das teorias e experimentos em partículas e antipartículas, desde o advento da teoria quântica do elétron de Dirac, no ano de 1928, até as publicações das teorias sobre os quarks da década de sessenta, incluindo, nestas, a teoria dos quarks de Gell Mann. Os estudos foram embasados nos levantamentos de bibliografias primárias e secundárias: manuais didáticos, artigos de revistas e jornais científicos, obras em história e filosofia da ciência e em história das partículas. Ele demonstra que o período delimitado para o estudo revela que as teorias e experimentos paradigmáticos surgem após um período de ciência normal, seguido de crise e concorrência entre as teorias e modelos experimentais, como compreendido pela análise histórica de Thomas Khun. As teorias e experimentos paradigmáticos, em partículas, surgem de rupturas com o velho conhecimento estabelecido, como entendido pela análise epistemológica de Bachelard, do desenvolvimento do conhecimento científico. No período atual a candidata à teoria paradigmática em partículas, segundo a manifestação da comunidade científica dos pesquisadores em física de partículas, é a teoria das supercordas. Entretanto, os estudos são conclusivos, quanto à existência de ciclos periódicos, nos quais, as teorias e modelos paradigmáticos aparecem e são superados por outras teorias e modelos paradigmáticos emergentes