Made available in DSpace on 2014-06-12T15:54:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo87_1.pdf: 2922363 bytes, checksum: 19f63ef1e2f608ee00b8cc4da4c1f8fe (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Faculdade de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco / A pinça óptica (PO) é uma ferramenta que utiliza luz para capturar e mover partículas. Por exercer forças da ordem de Piconewtons sob as partículas capturadas, sua principal aplicação é de interesse microscópico, especialmente no estudo de células e biomoléculas que podem ser manipuladas individualmente sem danos térmicos. Devido a essas características, a PO pode ser utilizada para medir importantes propriedades eritrocitárias, tais como elasticidade e cargas elétricas da membrana. O concentrado de hemácias (CH) é o hemocomponente mais utilizado na prática transfusional. As hemácias quando estocadas sofrem progressiva deteriorização metabólica e celular com diminuição gradual da elasticidade (μ) e da morfologia bicôncava. Por outro lado, a membrana da hemácia é carregada negativamente. Estas cargas influenciam a distribuição de íons ao redor da célula, criando um potencial elétrico repulsivo denominado potencial Zeta (ζ), que atua impedindo a agregação das hemácias na corrente sangüínea. Alterações de cargas nos eritrócitos podem refletir lesões de membrana ocorridas durante o armazenamento. Neste trabalho, realizamos a montagem do sistema de PO e estabelecemos metodologias para quantificar o ζ e μ. Aplicamos essa metodologia para medidas do ζ em hemácias recém coletadas com EDTA e, visando avaliar alterações relacionadas a lesões oxidativas do armazenamento, também realizamos um estudo temporal do ζ e da μ em células do CH coletadas com CPD/SAG-M. O ζ é obtido através da velocidade terminal das células após serem liberadas da armadilha óptica, sob diferentes voltagens. Já a μ é medida movimentando as células aprisionadas com velocidades progressivas e a máxima deformação é registrada. A μ é obtida analisando-se a deformação da hemácia em função da velocidade. Quanto maior for o valor obtido, menos elástica a hemácia. Para todos os estudos realizados, pelo menos 20 células foram analisadas. As medidas do ζ e da μ foram realizadas no primeiro dia de cada semana durante o período de 35 dias. O ζ em EDTA foi -8,0 mV. Para hemácias estocadas em CPD/SAG-M os valores do ζ foram decrescentes a partir do 1º dia de armazenamento. Os valores médios foram de -14,8 mV (1ª semana), da 2ª semana até a 4ª semana de ζ = -10,0 mV, decaindo para valores mais baixos a partir da 5ª semana, estabelecendo assim em - 8,0 mV. Já para a μ, após a primeira 1a semana, o valor médio foi 4,1x10-4 dina/cm, permanecendo constante até o final da 2a semana. Ao final da 3a semana observou-se o valor de 4,6x10-4 dina/cm, ao término da 4a semana de 6,4x10-4 dina/cm, atingindo 9,6x10-4 dina/cm na 5a semana. A redução mais acentuada do ζ na 1ª semana pode ser devido a enzimas liberadas de leucócitos lisados que podem alterar as glicoproteínas da membrana eritrocitária levando a uma redução das cargas negativas. Assim, avaliamos o efeito da leucorredução sobre as cargas elétricas das hemácias estocadas e observamos que as mesmas apresentaram o mesmo perfil de decaimento de cargas que as não deleucocitadas, mostrando que a presença de leucócitos não é a responsável por este decaimento. Visto que a maioria dos testes imunohematológicos de reação antígeno-anticorpo, realizados em bancos de sangue, são baseados no princípio de aglutinação e necessitam da diminuição do ζ para que a reação ocorra, substâncias potencializadoras como a papaína, que atuam diminuindo este ζ são empregadas rotineiramente nestes centros. Como esses testes podem ser realizados em hemácias coletadas em EDTA ou em bolsas de doação e sabendo que hemácias coletadas em EDTA apresentaram valores menores do ζ em relação às em CPD/SAG-M, avaliamos o ζ de hemácias papainizadas coletadas nestes dois meios. Os ζ foram em módulo 3,2 (EDTA) e 4,0 mV (CDP/SAG-M). Esses resultados mostram que mesmo que o ζ seja diferente inicialmente em EDTA e CPD/SAG-M, em ambos os casos ocorre à redução necessária para a que haja a aglutinação. Além disso, observamos que após o tratamento com papaína, algumas hemácias se tornam carregadas positivamente, mas o ζ continua reduzido em módulo. Em conclusão, através da PO foram estabelecidas metodologias sensíveis e capazes de quantificar importantes propriedades eritrocitárias, que poderão contribuir tanto para a compreensão dos efeitos do armazenamento nas cargas de membrana e na elasticidade das hemácias em diferentes e variadas situações, como para a padronização de técnicas de hemaglutinação na rotina transfusional, melhorando a sensibilidade da reação sem perda significativa da especificidade

Desde o desenvolvimento dos primeiros métodos de controle do movimento e posição de partículas usando lasers, ainda no início da década de 1970, até o reconhecimento com o prêmio Nobel de Física de 2018, uma das principais e mais versáteis ferramentas de manipulação óptica, as chamadas pinças ópticas, têm sido usadas majoritariamente para explorar objetos em dois regimes de tamanho: o limite das partículas sub-nanométricas (átomos e moléculas simples) e o limite das partículas micrométricas (com aplicações especialmente em sistemas biológicos). Nesse trabalho, foi desenvolvido e construído um aparato experimental para aprisionar micro e nanopartículas numa pinça óptica, que pode ser controlada de forma dinâmica usando modulação acusto-óptica do feixe de aprisionamento. A calibração da pinça óptica foi feita por diversos métodos, incluindo o método de equipartição de energia e análise do potencial óptico, resultando em forças de aprisionamento da ordem de piconewtons por micrometros. Ademais, simulações computacionais de modelos estocásticos foram realizadas com o intuito de comparar os resultados experimentais com àqueles previstos teoricamente e guiar estudos futuros. / Since the development of early methods for controlling the motion and position of particles using lasers, in the 1970s, to the recognition with the 2018 Nobel Prize for Physics, one of the most versatile optical manipulation tools, the so-called optical tweezers, have been used mostly to explore objects in two limits of sizes: the sub nanometric particles (atoms and simple molecules) and the micrometric particles (with applications especially in biological systems). In this work, an experimental apparatus was developed and built to trap micro and nanoparticles in an optical tweezer that can be dynamically controlled, using acoustic-optical modulation of the trapping beam. The calibration of the optical tweezer was done using several methods, including the energy equipartition method and optical potential analysis, resulting in trapping forces on the order of piconewtons per micrometers. In addition, computational simulations of stochastic models were performed with the purpose of comparing the experimental results with those predicted theoretically and guiding future studies.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-05-25T16:16:51Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 5635225 bytes, checksum: 95ddb52f9761379763555962c8aa641f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-25T16:16:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 5635225 bytes, checksum: 95ddb52f9761379763555962c8aa641f (MD5) Previous issue date: 2016-03-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho, utilizando tres técnicas experimentais (pinoa optica, espalhamento di- namico de luz e calorimetria isotérmica de titulaoao), nés investigamos alguns ligantes que, além da intercalagao simples, apresentam outro mecanismo de interaoao com a molécula de DNA. Inicialmente, nos fizemos a caracterizaoao da molécula de DNA com dois ligantes: a Actinomicina D, que é um farmaco largamente utilizado em doen- Qas trofoblasticas gestacionais, tumor de Wilms e rabdomiossarcoma e o GelRed, um marcador de acidos nucléicos utilizado em experimentos de eletroforese. Utilizando dois modelos teoricos (o modelo estatistico de dois sitios e o modelo de exclusao de Vizinhos), foi possivel extrair os parametros fisico-quimicos das interaoo'es utilizando-se apenas os dados obtidos a partir dos experimentos de estiramento. Por liltimo, nos investigamos a interagao do DNA com dois ligantes (Brometo de Etidio e GelRed) em solugo'es contendo Poli(etileno glicol) 8000, a fim de estudarmos o comportamento do DNA em solugo'es contendo outras macromoléculas, simulando, de forma bastante simplificada, o meio no qual 0 DNA se encontra in viva. / In this work, by using three experimental techniques (optical tweezers, dynamic light scattering and isothermal titration calorimetry), we have investigated some ligands that, beside simple intercalation, have an additional mechanism of interaction with the DNA molecule. Firstly, we have performed the characterization of DNA molecule with two ligands: Actinomycin D, which is a drug widely used in gestational trophoblastic disease, Wilm’s tumor and rhabdomyosarcoma and GelRed, which is a fluorescent nucleic acid stain, used in electrophoresis technique. By using two theoretical models (quenched disorder statistical model and neighbor exclusion model), it was possible to extract some physicochemical parameters of the interaction from the data obtained by single molecule stretching experiments. Finally, we have investigated the interaction of the DNA molecule with two ligands (Ethidium Bromide and GelRed) in Poly(ethylene- glycol) 8000-rich solutions, in order to study the behavior of the DNA molecules in a crowd environment, mimicking, in a very simple way, the in viva environment.

Made available in DSpace on 2014-06-12T16:33:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo9529_1.pdf: 2615514 bytes, checksum: 650b21124cdb832bcb9eb34615ecfdbc (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O estudo de lesões de estoque e a avaliação de parâmetros de qualidade em concentrados de hemácias, hemocomponente amplamente utilizado em transfusões sanguíneas, são importantes por predizerem a viabilidade pós transfusional das células estocadas. Para mensuração do potencial zeta e da elasticidade celular, indicativos do estado oxidativo e do grau de envelhecimento celular, foi utilizada a técnica da pinça óptica, que possibilita manipulações precisas sem causar danos aos sistemas biológicos. A avaliação temporal da elasticidade de eritrócitos armazenados em CPD/SAG-M comprovou a tendência de perda gradual da deformabilidade celular em função do tempo de estocagem, tornando-se menos viáveis. Após cinco semanas de armazenamento, as células se apresentaram 134% mais rígidas. Já os valores do potencial zeta decresceram 43% com a estocagem, indicando perda de carga de membrana, sinal de lesão oxidativa. A ação do polifosfato de sódio, polímero inorgânico antioxidante, sobre as propriedades biomecânicas das hemácias estocadas foi também estudada. As hemácias na presença do polifosfato apresentaram menor perda elasticidade (em função do tempo de estocagem), principalmente a partir da 5ª semana de armazenamento, indicando que o polifosfato pode ser um potencial candidato a solução preservante de concentrado de hemácias. A sua ação sob a coagulação foi também analisada através do tempo de tromboplastina parcialmente ativada e tempo de protrombina, mostrando aumento do tempo de coagulação cálcio dependente proporcionalmente ao aumento da concentração de polifosfato no meio. Por final, uma avaliação de parâmetros usuais de qualidade de concentrado de hemácias (hematócrito, teor de hemoglobina, grau de hemólise e controle microbiológico) não mostrou alterações negativas significantes quando na presença do polifosfato. A Pinça Óptica mostrou-se eficiente na quantificação do potencial zeta e elasticidade de eritrócitos. Essas medidas podem nos ajudar a compreender e avaliar os efeitos de hemácias sobre variadas condições de estocagem

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-09-12T14:28:27Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese _Diógenes Soares Moura_final.pdf: 4560976 bytes, checksum: efbc9854c7666e2a40de8b98b027e62d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-12T14:28:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese _Diógenes Soares Moura_final.pdf: 4560976 bytes, checksum: efbc9854c7666e2a40de8b98b027e62d (MD5) Previous issue date: 2016-02-25 / CAPEs / O presente trabalho explora a utilização de lasers na região do infravermelho do espectro eletromagnético em aplicações biomédicas. O uso dos lasers na indústria, para processamento de materiais e em aplicações médicas, como a realização de cirurgias, têm atraído grande interesse nas últimas décadas. Neste trabalho, laser infravermelho foi explorado no corte de bolsas de sangue e no desenvolvimento de sistema de avaliação de elasticidade de hemácias baseado em técnica de aprisionamento óptico. No corte de bolsas de sangue foram determinados os parâmetros da ablação como tempo de perfuração, taxa de ablação e diâmetro dos furos para diferentes fluências e taxas de repetição do laser. Neste trabalho foram utilizados laser pulsados no regime de femtossegundos, com comprimento de onda de 800 nm, com taxa de repetição de 10 Hz e 1 KHz. Os resultados mostraram uma dependência do processo de ablação com o aumento da fluência e da taxa de repetição do laser. Além disso, foram avaliados os resíduos gasosos emitidos durante o processo de ablação das bolsas. A avaliação dos parâmetros de ablação à laser de bolsas de sangue consiste em um estudo pioneiro e introduz um novo direcionamento no processo de corte das mesmas. No desenvolvimento de um sistema para avaliação automática de elasticidade de hemácias aprisionadas opticamente foram utilizados lasers contínuos nos comprimentos de onda de 785 nm e 1064 nm. O sistema permite obter o valor da elasticidade de uma célula em 20 segundos, o que imprime uma redução significativa do tempo do processo de avaliação (60 ×) comparada ao método convencional. O sistema automático pode ajudar a expandir as aplicações de pinças ópticas em Hematologia e Hemoterapia. Além disto, o sistema construído foi utilizado para avaliar danos em hemácias aprisionadas opticamente. Foi verificada uma dependência da elasticidade das células com o comprimento de onda, potência do laser incidente e com tempo de aprisionamento da hemácia. Observou-se que as hemácias, após 2 minutos de exposição ao laser de 785 nm tornaram-se até ~ 104% menos deformáveis que as hemácias controle. A exposição ao laser de 1064 nm de 2 minutos a 10 mW induziu um aumento de até ~ 20% na rigidez celular. Atribuiu-se a dependência do comprimento de onda dos danos ópticos à absorção do laser pela hemoglobina. As modificações observadas nas propriedades elásticas das células estudadas estabelecem novos limites para aplicações utilizando lasers em hemácias. / This work explores the use of lasers in the infrared region of the electromagnetic spectrum in biomedical applications. The use of lasers in industry for materials processing and in medical applications, such as in surgeries, have attracted great interest in recent decades. In this work, infrared lasers were explored in blood bags cutting and in the development of a red blood cells elasticity evaluation system based on optical trapping technique. For the blood bags cutting process, ablation parameters such as drilling time, ablation rate and ablation diameter for different laser fluence and repetition rates were determined. In this work we used pulsed laser in femtosecond regime, with a wavelength of 800 nm, with repetition rate of 10 Hz and 1 KHz. The results showed a dependence of the ablation process with laser fluence and repetition rate. In addition, the waste gases emitted during the blood bags ablation process were evaluated. The evaluation of the blood bag laser ablation parameters consists of a pioneering study and introduces a new direction in the blood bag cutting process. In the development of a system for automatic evaluation elasticity of optically trapped red blood cells (RBCs), continuous laser at a wavelength of 785 nm and 1064 nm were used. The system allows to obtain the value of cell elasticity in 20 seconds, establishing a significant reduction in the assessment process time (× 60) compared to the conventional method. The automated system can help expand the applications of optical tweezers in Hematology and Hemotherapy. In addition, the constructed system was used to evaluate damage to red blood cells optically trapped. A dependence of the cells elasticity with the wavelength and power laser and with cell time trapping was observed. The results shows that the red blood cells was up to ~104% less deformable after 2 minutes of 785 nm laser exposition. The 2 minutes exposure to 10 mW of 1064 nm laser induced an increase up to ~ 20% on cell rigidity. We ascribed the wavelength dependence of the optical damages to the laser absorption by the hemoglobin. Moreover, the increase of RBCs rigidity could be associated to initial changes optically caused in the hemoglobin after irradiation. The results establish new limits for laser applications in RBCs, by identifying considerable modifications on their elastic properties.