Submitted by Nadir Basilio (nadirsb@uninove.br) on 2018-06-18T19:03:08Z No. of bitstreams: 1 Fernando Gredinare Foster.pdf: 984670 bytes, checksum: afea175c4e00ac9803bd6bdda1570d7d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-18T19:03:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernando Gredinare Foster.pdf: 984670 bytes, checksum: afea175c4e00ac9803bd6bdda1570d7d (MD5) Previous issue date: 2016-12-17 / The bone defects are caused by several factors and the repair process can be slow, where inflammatory and proliferative phases of remodeling of this tissue are extremely important for the quality of the repair. There are several therapies where the main is the surgery and in this case, the use of bone substitutes can be indicated. However the repair process may require assistance. Thus, the use of activated charcoal as bone substitute when the implementation of low-power laser to aid bone repair can be an alternative to these problems. The aim of this study was to verify the use of activated carbon felt as bone substitute and the interaction with the laser in the process of bone repair in rat tibias, assessing biochemical, histological and biomechanical changes. Material and methods: male wistar rats, 35 were used between 150 g to 200 g, with 3 months of age. The animals were anesthetized with ketamine hydrochloride and Association (90mg/Kg and 10mg/Kg, IP). Once anesthetized, the animals were put on surgical table, the skin was dissected and were made monocortical bone defects in the central region of the right tibia of mice. Immediately after surgery the rats were randomized and divided into the following groups: control (CTL), untreated Injury (NT), Lesion treated with activated carbon felt (AF), Lesion treated with lasertherapy (L6J) and Lesion treated with association of activated carbon felt and laser 830nm, 6J-100mW (AF+L). After 28 days the animals were euthanized with overdose of the same anesthetic, blood was collected and the tibia was taken for biochemical, histological and biomechanical analysis. Committee of ethics: AN00462014-UNINOVE. Results: the NT group reduction in bending forces and histological changes related to disorganization of the tissue. The group showed no L improve mechanical properties, whereas AF increase the strain in compare to CTL. AF+L group presented better flexion forces, related with improvement of histological aspects, however increased the alkaline phosphatase levels. Conclusion: the use of activated carbon felt seems to improve the bone repair induced in this study. The laser association with activated carbon felt showed improvement of biomechanical properties and still the histological results have a better aspect. / Lesões ósseas são difíceis de serem tratadas e dependendo do grau da lesão, a intervenção cirúrgica é um dos tratamentos utilizados. Neste caso, o uso de substitutos ósseos pode ser necessário. A terapia com laser de baixa potência tqmbém é indicada como terapia auxiliar, pela sua importante ação analgésica e de reparo. Porém, pouco se sabe a respeito da interação entre biomateriais e laserterapia. O objetivo deste trabalho foi verificar o uso do feltro ativado como substituto ósseo e a interação com a laserterapia de baixa potência no processo de reparo ósseo em tíbias de ratos, analisando aspectos histológicos, bioquímicos e biomecânicos. Material e Métodos: Foram utilizados 35 ratos wistar, entre 150g à 200g, com 3 meses de idade. Depois de anestesiados, os animais foram colocados em mesa cirúrgica, a pele foi dissecada e o defeito ósseo monocortical foi confeccionado na região central da tíbia direita dos animais. Imediatamente após a cirurgia os ratos foram randomizados e organizados nos seguintes grupos: Controle (CTL), Lesão não tratado (NT), Lesão tratado com feltro ativado (AF), Lesão tratado com Laser (L6J) e Lesão tratado com associação do feltro ativado e laser 830nm, 6J – 100mW (AF+L). Após 28 dias os animais foram eutanasiados, o sangue foi coletado e a tíbia removida para análises histológicas e biomecânicas. Resultados: O grupo NT apresentou redução do reparo ósseo traduzido pela baixa organização histológica e redução da resistência mecânica. O grupo AF apresentou aumento da capacidade de deformação enquanto que o grupo L apresentou melhor organização histológica. O grupo AF+L apresentou melhora na resistência mecânica. Concluímos que o laser associado ao uso do feltro de carbono ativado auxiliou o reparo ósseo no modelo de lesão em tíbia de ratos.

Submitted by Nadir Basilio (nadirsb@uninove.br) on 2018-06-19T18:22:47Z No. of bitstreams: 1 Simone Aparecida Penimpedo Calamita.pdf: 1350951 bytes, checksum: 877af65720abb256a060fcb1e6402439 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-19T18:22:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Simone Aparecida Penimpedo Calamita.pdf: 1350951 bytes, checksum: 877af65720abb256a060fcb1e6402439 (MD5) Previous issue date: 2015-12-15 / The nonspecific neck pain (CI), can provide great personal suffering has as a possible consequence, disability and reduced quality of life and labor productivity, and generate high social and economic costs for patients and society. Thus, the aim of this study was to evaluate the immediate effect of low power laser irradiation (LBP) on the electromyographic (EMG) activity of the trapezius muscle descending fibers (PDT) in patients with IC. This was a crossover design, controlled, randomized double-blind, composed of 20 individuals with IC. Each individual received a radiation session with LBP continuous mode (wavelength: 880 nm, power of 30mW, power density: 1.07 W / cm; beam area: 0,028 cm2; energy density: 72J / cm2, energy total per point: J 2, irradiation time: 67 s) and LBP treatment with placebo (LBPP) (no dosimetric parameters). Randomization of the participants compared to the LBP or LBPP treatment was performed by drawing. The effects of therapy were verified through the Verbal Numeric Scale of Pain (EVND), it measures the area of pain, and the electromyographic activity of the PDT muscle. In the pre and post treatment with LBP and LBPP comparison was no significant change observed in pain intensity obtained by EVND (F = 1.93; p = 0.17) regardless of the type of intervention (treatment group vs) (F = 0, 02, p = 0.96) as well as the dad or area (p = 0.11) and LPBP (p = 0.06). An increase and a significant decrease in nerve conduction velocity and amplitude of the EMG signal respectively, were found in the treatment LBPP while no changes were found in for treatment with LBP. In this study, a single laser dose not provide analgesia to patients with IC however, the electromyographic analysis showed an ergogenic effect on muscle after PDT treatment. / A cervicalgia inespecífica (CI), pode proporcionar grande sofrimento pessoal tendo como possível conseqüência, a incapacidade e a redução da qualidade de vida e da produtividade laboral, além de gerar altos custos socioeconômicos para os pacientes e a sociedade. Dessa forma, o objetivo desse estudo foi avaliar o efeito imediato da irradiação do laser de baixa potência (LBP) sobre a atividade eletromiográfica (EMG) do músculo trapézio fibras descendentes (TFD) em pacientes com CI. Esse foi um estudo cruzado, controlado, randomizado duplo cego, composto por 20 mulheres com CI. Cada indivíduo recebeu uma sessão de irradiação com LBP modo contínuo (comprimento de onda: 880 nm; potência de 30mW; densidade de potência: 1,07 W/cm; área do feixe: 0,028 cm2; densidade de energia: 72J/cm2; energia total por ponto: 2 J; tempo de irradiação: 67 s) e um tratamento com LBP placebo (LBPP) (sem parâmetros dosimétricos). A aleatorização dos participantes em relação ao tratamento LBP ou LBPP foi realizada por meio de sorteio. Os efeitos da terapia foram verificados por meio da Escala Numérica Verbal de Dor (EVND), mensuração da área de dor, e pela atividade eletromiográfica do músculo TFD. Na comparação pré e pós tratamento com LBP e LBPP não foi verificada alteração significativa na intensidade da dor obtida pela EVND (F=1,93; p = 0,17) independente do tipo de intervenção (tratamento vs grupo) (F=0,02; p = 0,96) assim como pela àrea da dor (p = 0,11) e LPBP (p= 0,06). Um aumento e uma diminuição significativa da velocidade de condução nervosa e da amplitude do sinal EMG respectivamente, foram encontradas no tratamento com LBPP enquanto que, nenhuma alteração foi encontrada para o tratamento com LBP. Nesse estudo, uma única dose de laser não proporcionou analgesia aos indivíduos com CI porém, a análise eletromiográfica demonstrou um efeito ergogênico no músculo TFD após o tratamento.

Submitted by Nadir Basilio (nadirsb@uninove.br) on 2018-07-16T20:01:20Z No. of bitstreams: 1 Beatriz Guimarães Ribeiro.pdf: 1467862 bytes, checksum: d166e20babcfe778cdc4c7cf5708fc53 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-16T20:01:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Beatriz Guimarães Ribeiro.pdf: 1467862 bytes, checksum: d166e20babcfe778cdc4c7cf5708fc53 (MD5) Previous issue date: 2017-02-23 / The low level laser therapy (LLLT) is a resource capable of modulating in a positive way the different stages of the muscle repair process. However, little has been described about its effects when applied prior to injury, associated or not with post-injury treatment. The general objective of the present study was to evaluate the effect of LLLT applied prior to the muscle injury associated or not to the post-injury application on the rat skeletal muscle repair process. The aim of article 1 was to evaluate the effect of infrared LLLT applied prior to cryoinjury on the expression of IL-6, MyoD and myogenin. The aim of article 2 was to evaluate the effect of red and infrared LLLT prior to cryoinjury associated or not with post-injury application on oxidative stress. The aim of article 3 was to evaluate the effect of infrared LLLT applied prior to injury with or without post-injury application on the gene expression and protein synthesis of inflammatory cytokines TNF-α and IL-6, and muscle morphology. For the three studies, 205 Wistar rats were divided into the following experimental groups: Control; Injury; LLLT 660 nm prior to injury; LLLT 780 nm prior to injury; LLLT 660 nm pre- and post-injury; and LLLT 780 nm pre- and post-injury. The cryoinjury consisted of two applications of cane cooled in liquid nitrogen in the anterior tibial muscle (TA). The injured groups were evaluated at 1, 3, 7 and 14 days after injury (only for oxidative stress analysis, evaluation occurred at 1, 3, and 7 days). LLLT irradiation was performed with the AsGaAl laser (780 nm) at the parameters of 10 J/cm²; 40 mW; 10 seconds per point; 8 points; 3.2 J. At the end of the protocol, TA muscles were carefully removed for analysis of oxidative stress by lipid peroxidation (LPO) by chemiluminescence initiated by t-BOOH, protein oxidation through the carbonyl damage assay, and analysis of antioxidant enzymes: catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD) and glutathione peroxidase (GPx). TNF-α and IL-6 cytokines were analyzed by quantitative real-time PCR for the detection of gene expression. In addition, a morphological analysis was performed by staining with hematoxylin and eosin. TNF-α and IL-6 cytokines were analyzed by ELISA for protein expression. Data were expressed as mean and standard error of the mean because they were parametric and the comparison between the groups was performed by ANOVA/Tukey (p<0.05). The results of article 1 demonstrate a reduction in the levels of IL-6 mRNA in the group irradiated prior to the injury, concluding that the LBP applied prior to injury was able to modulate positively this inflammatory cytokine, but had no effect on the myogenic regulatory factors MyoD and myogenin in the evaluated parameters. The results of article 2 containing the oxidative stress analysis showed that the irradiated groups presented reduction of the lipoperoxidation and positive modulation of the antioxidant enzymes during the muscle repair process, concluding the red and infrared laser were able to modulate positively the oxidative stress, being the most effective infrared laser in the modulation of antioxidant enzymes. The results of article 3 demonstrated a reduction in the gene expression of TNF-α in the group irradiated prior to injury. In the pre-and post-injury irradiated group, IL-6 and TNF-α mRNA levels increased during the skeletal muscle repair process, concluding that the infrared laser was able to positive modulation these inflammatory cytokines in the two forms of application. Therefore, it is concluded that the LLLT irradiated prior to injury associated or not with the post-injury application has a beneficial effect on inflammatory cytokines and oxidative stress during the repair of the skeletal muscle of rats. / O laser de baixa potência (LBP) é um recurso capaz de modular de forma positiva as diferentes etapas do processo de reparo muscular. Contudo, pouco há descrito sobre seus efeitos quando aplicado previamente a uma lesão, associado ou não a um tratamento pós-lesão. O objetivo geral do presente estudo foi avaliar o efeito do LBP aplicado previamente à lesão muscular associado ou não a aplicação pós-lesão sobre o processo de reparo musculo esquelético de rato. O objetivo do artigo 1 foi avaliar o efeito do LBP infravermelho aplicado previamente à criolesão sobre a expressão de IL-6, MyoD e miogenina. O objetivo do artigo 2 foi avaliar o efeito do LBP vermelho e infravermelho previamente a criolesão associado ou não a aplicação pós-lesão sobre o estresse oxidativo. O objetivo do artigo 3 foi avaliar o efeito do LBP infravermelho aplicado previamente à criolesão associado ou não a aplicação pós-lesão sobre a expressão gênica e síntese proteica das citocinas inflamatórias TNF-α e IL-6, e morfologia muscular. Para a realização dos três estudos, foram utilizados 205 ratos Wistar, divididos nos seguintes grupos experimentais: Controle; Somente lesão; LBP 660 nm previamente à lesão; LBP 780 nm previamente à lesão; LBP 660 nm pré e pós-lesão; e LBP 780 nm pré e pós-lesão. A criolesão consistiu de duas aplicações de bastão resfriado em nitrogênio líquido no músculo tibial anterior (TA). Os grupos lesionados foram avaliados em 1, 3, 7 e 14 dias após a lesão (somente para análise de estresse oxidativo, a avaliação ocorreu em 1, 3, e 7 dias). A irradiação com LBP foi realizada com o laser AsGaAl (780 nm) nos parâmetros de 10 J/cm²; 40 mW; 10 segundos por ponto; 8 pontos; 3.2 J. Ao término do protocolo, os músculos TA foram retirados cuidadosamente para análise de estresse oxidativo pela lipoperoxidação (LPO) por quimiluminescência iniciada por t-BOOH, pela oxidação proteica através do ensaio de dano as carbonilas, e pela análise das enzimas antioxidantes: catalase (CAT), superóxido dismutase (SOD) e glutationa peroxidase (GPx). Também foram analisadas as citocinas TNF-α e IL-6 por PCR em tempo real quantitativo para detecção da expressão gênica. Além disso, foi realizada análise morfológica por coloração com hematoxilina e eosina. As citocinas TNF-α e IL-6 também foram analisadas por ELISA para detecção da expressão proteica. Os dados foram expressos em média e erro-padrão da média por se apresentarem paramétricos e a comparação entre os grupos foi realizada pelo ANOVA/ Tukey (p<0,05). Os resultados do artigo 1 demonstram redução nos níveis de mRNA IL-6 no grupo irradiado previamente à lesão, concluindo que o LBP aplicado previamente à lesão foi capaz de modular positivamente essa citocina inflamatória, mas não teve efeito sobre os fatores regulatórios miogênicos MyoD e miogenina nos parâmetros avaliados. Os resultados do artigo 2 contendo a análise de estresse oxidativo demonstram que os grupos irradiados apresentaram redução da lipoperoxidação e modulação positiva das enzimas antioxidantes durante o processo de reparo muscular, concluindo que tanto o laser vermelho como infravermelho foram capazes de modular positivamente o estresse oxidativo sendo o laser infravermelho mais eficaz na modulação de enzimas antioxidantes. Os resultados do artigo 3 demonstram uma redução na expressão gênica de TNF-α no grupo irradiado previamente a lesão. Já no grupo irradiado pré e pós-lesão, houve aumento dos níveis de mRNA IL-6 e TNF-α durante o processo de reparo musculo esquelético, concluindo que o laser infravermelho foi capaz de modular de forma positiva essas citocinas inflamatórias nas duas formas de aplicação. Portanto, conclui-se de forma geral que o LBP utilizado previamente à lesão associado ou não a aplicação pós-lesão tem efeito benéfico sobre a modulação de citocinas inflamatórias e do estresse oxidativo durante o reparo do músculo esquelético de ratos.

Membranas celulares (MCs; Cell Sheets), constituídas por células-tronco (CTs), são autodestacáveis da placa de cultivo, e sem subcultivos geram grande quantidade de células que podem ser transplantadas de maneira mais próxima da fisiologia celular, mantendo-se as ligações celulares e a matriz extracelular produzidas em cultura. O ácido ascórbico ou vitamina C (VC) tem efeito indutor da formação destas MCs, aumentando a longevidade e tempo de indiferenciação das CTs. A similaridade observada entre respostas biológicas da VC em MCs e aquelas da Laserfototerapia (LFT) sobre células e tecidos, nos levou à hipótese de que estas terapias poderiam se complementar melhorando o prognóstico de futura aplicação clínica dessas MCs em regenerações de tecidos de interesse odontológico. Para testar essa hipótese, LFT e VC foram aplicadas associadas ou não na indução de MCs de células-tronco da polpa dentária humana (hDPSCs). Para tanto, hDPSCs descongeladas, que expressaram níveis típicos de marcadores de superfície de células-tronco mesenquimais, foram plaqueadas em placas de 6 poços (5x104 células por poço). Vinte e quatro horas depois do plaqueamento as culturas foram submetidas aos tratamentos dos grupos experimentais: Controle: hDPSCs em P3 cultivadas com meio clonogênico; Senescente: hDPSCs em P27 cultivadas com meio clonogênico; VC: P3 cultivadas com meio clonogênico acrescido de VC (20 ?g/ml); Laser: P3 cultivadas com meio clonogênico e submetido à LFT (contato e pontual - 5 pontos / poço, 660 nm, 20 mW, 0,028 cm², 0,71 W/cm², 7 segundos, 5 J/cm², 0,14 J por ponto, 48 horas de intervalo) e Laser+VC: P3 cultivadas com meio clonogênico acrescido de VC e submetido à LFT. Em 24 horas, 7 e 13 dias as hDPSCs dos diferentes grupos experimentais foram observadas macro e microscopicamente, e atividade da enzima telomerase foi avaliada por PCR-TRAP, complementado por ELISA. Para a avaliação da expressão de genes relacionados à natureza e indiferenciação (Mitofilina e Oct 4) e à longevidade (fase catalítica da enzima telomerase - hTERT); bem como à senescência das células do grupo senescente (?-galactosidase), as hDPSCs de todos os grupos experimentais foram submetidas ao RT-qPCR As hDPSCs foram capazes de formar MCs somente nos grupos VC e Laser+VC (100%), entre 10 e 13 dias. As MCs do grupo Laser+VC apresentaram maior facilidade na manipulação. Atividade de Telomerase nas hDPSCs foi observada somente em 24 horas (Controle e LFT) e em 7 dias (VC e Laser+VC). Os marcadores de indiferenciação (Oct 4) e mesenquimal (mitofilina), bem como a hTERT foram expressos nas hDPSCs de todos os grupos experimentais. O Oct4 e o hTERT, em 7 dias, apresentaram expressões significativamente maiores nos grupos VC e Laser+VC em comparação com os demais (p < 0,0001, p = 0,0009, respectivamente). A expressão da mitofilina foi significativamente maior no grupo Laser+VC, em 7 dias (p =0,033). A técnica de obtenção de MCs de hDPSCs por essa metodologia foi considerada adequada para ser testada em procedimentos regenerativos. A LFT quando associada à VC não interferiu na formação das MCs, nem na manutenção da longevidade e indiferenciação das hDPSCs. Adicionalmente, a LFT melhorou a manipulação das MCs. Assim sendo, a associação de VC e LFT na indução de MCs parece promissora para futura utilização de MCs na odontologia regenerativa. / Cell Sheets, consisting of stem cells (SCs) are self detachable from the cultivation plate, and with no subcultivation can generate large amount of cells. The cell sheets can be transplanted closer to cell physiology environment by keeping the cell connections and the extracellular matrix produced in culture. Ascorbic acid or Vitamin C (VC) has inductive effect on cell sheet formation, increasing the longevity and the stemness of the cell for long period of time. The similarity between biological responses of VC in cell sheets and those of Laserphototherapy (LPT, Laser) on cells and tissues led us to hypothesize that these therapies could improve the prognosis of future clinical application of these cell sheets in regeneration of dental tissues. To test this hypothesis, LPT and VC were applied, associated or not, to induce human dental pulp stem cells (hDPSCs). Therefore, hDPSCs, which expressed typical levels of mesenchymal stem cell surface markers, were plated in 6-well plates (5x104 cells per well). Twenty-four hours later they were subjected to the treatment of experimental groups: Control: hDPSCs in P3 cultured with regular medium; Senescent: hDPSCs in P27 cultured with regular medium; VC: P3 cultured with regular medium supplemented with VC (20 ?g/ml); Laser: P3 cultures with regular medium and submitted to LPT (punctual and contact mode-5 points / well, 660 nm, 20 mW, 0.028 cm², 0.71 W/cm², 7 sec, 5 J/cm², 0.14 J per point, 48 hours-intervals) and Laser+VC: P3 cultured with regular medium supplemented with VC and submitted to LPT Within 24 hours, 7 and 13 days the hDPSCs of the different experimental groups were observed macroscopically and microscopically, and the telomerase enzyme activity was assessed by PCR-TRAP, complemented by ELISA. To evaluate the expression of genes related to the nature and differentiation (Mitofilina and Oct 4), longevity (catalytic phase of telomerase-hTERT enzyme), and the senescence of the senescent group cells (?-galactosidase), the hDPSCs of all experimental groups were subjected to RT-qPCR. The RT-qPCR data were compared by ANOVA complemented by the Tukey\'s test (p <= 0.05). The hDPSCs were able to form cell sheets only in the VC and Laser+VC groups (100%). Additionally, the cell sheets of the Laser+VC group presented easier handling. Telomerase activity in hDPSCs was observed only in 24 hours (Control and Laser) and seven days (VC and Laser + VC). The undifferentiating marker (Oct 4) and mesenchymal marker (mitofilin), as well as hTERT were expressed in hDPSCs of all experimental groups. Oct4 and hTERT presented expressions significantly higher at 7 days in VC and Laser+VC groups than in all other groups (p < 0.0001, p = 0.0009, respectively). The expression of mitofilin was significantly higher in the Laser+VC group, in 7 days (p = 0.0338). The technique of obtaining cell sheets of hDPSCs by the methodology here presented was considered appropriate to be further tested in regenerative procedures. The LPT when combined with VC did not interfere with the formation of the cell sheets, neither in the maintenance of longevity and undifferentiating status of hDPSCs. Moreover, LPT improved the handling of the cell sheets. Thus, the association of VC and LPT in the induction of cell sheets seems promising for future use in regenerative dentistry.

Este estudo teve por finalidade estudar os efeitos da fototerapia com laser em baixa intensidade (Low Level Laser Therapy LLLT) sobre a inflamação e reparação após lesão criogênica realizada no sitema nervoso central (SNC) de ratos. Foram realizados 3 experimentos. Em todos os experimentos foi utilizado um modelo de deformação cortical direta induzida por lesão criogênica. A LLLT foi realizada com laser de diodo em baixa intensidade emitindo no vermelho visível (InGaAlP, 660 nm) ou no infravermelho (AlGaAr, 780 nm). Os parâmetros de irradiação foram: potência de 40 mW, área do feixe de 0,04 cm2, densidades de energia de 3 J/cm2 (3 s) ou 5 J/cm2 (5 s) determinando energias por ponto de 0,12 J e 0,20 J, respectivamente. Foram realizadas 2 irradiações com intervalo de 3 h, no modo contato e em 2 pontos por lesão. No experimento 1, 50 ratos da linhagem Wistar foram utilizados para determinar os parâmetros de LLLT capazes de influenciar na dinâmica da produção de citocinas proinflamatórias (TNF-a, IL-1b, IL-6) e antiinflamatória (IL-10). As citocinas foram mensuradas pelo teste ELISA no cérebro e no sangue dos animais, 6 e 24h após a lesão. Os grupos experimentais foram: controle (não irradiado) e 4 grupos irradiados com 3 J/cm2 ou 5 J/cm2 para cada comprimento de onda (n=10 por grupo). Para os experimentos 2 e 3 foram utilizados 40 ratos (20 não irradiados controles e 20 irradiados). A LLLT foi realizada somente com o parâmetro de irradiação do laser no infravermelho e a densidade de energia de 3 J/cm2. Nestes experimentos o processo de reparação das lesões criogênicas no SNC foi acompanhado em 6 h, 1, 7 e 14 dias após a última irradiação (n=5 por grupo por tempo experimental). No experimento 2 foi realizada a análise morfométrica da região lesionada do SNC. No experimento 3 foi analisada a distribuição das células inflamatórias (linfócitos T, leucócitos e macrófagos). Os dados de cada experimento foram comparados estatísticamente por análise de variância (ANOVA) ou Kruskal-Wallis seguido dos testes de Tukey ou de Dunn, respectivamente (F=5%). O trauma criogênico foi capaz de criar lesões focais no córtex representadas por necrose, edema, hemorragia e infiltrado inflamatório. Os achados mais marcantes foram: no experimento 1 com a irradiação do laser no infravermelho e 3 J/ cm2, o TNF- a e a IL-6 se mantiveram nos mesmos níveis em 6 e 24 h, enquanto no controle houve aumento significativo. Experimento 2: as lesões não tratadas apresentaram maior perda tecidual em 6 h que as irradiadas. Experimento 3: as lesões irradiadas apresentaram menor quantidade de leucócitos e linfócitos T nas primeiras 24 h do que nas lesões controle. A quantidade de macrófagos foi similar nos dois grupos. Conclusões: Levando em consideração as condições experimentais deste estudo concluiu-se que LLLT exerce efeitos nos processos de inflamação e reparação diminuindo a concentração de citocinas próinflamatórias (TNF-F e IL-6) no sangue e mantendo a de IL-1I no cérebro. Adicionalmente, diminui a perda tecidual inicial pós- lesão criogênica e a infiltração inicial de leucócitos e linfócitos T. / This study aimed to study the effects of phototherapy with low-intensity laser (Low Level Laser Therapy - LLLT) on inflammation and repair after cryogenic injury held in central nervous system (CNS) of rats. There were 3 experiments. In all experiments a model of deformation induced by direct cortical cryogenic injury was used. The LLLT was carried out with a low intensity diode laser emitting in the visible red (InGaAlP, 660 nm) or infrared (AlGaAs, 780 nm). The irradiation parameters were: power of 40 mW, beam area of 0.04 cm2, energy densities of 3 J/cm2 (3 s) or 5 J/cm2 (5 s) providing energy per point of 0.12 J and 0.20 J, respectively. Two irradiations were performed at 3 h-intervals, in contact mode and in 2 points for lesion. In experiment 1, 50 Wistar rats were used to determine the parameters of LLLT able to influence the dynamics of production proinflammatory cytokines (TNF-, IL-1 and IL-6) and antiinflammatory cytokine (IL- 10). Cytokines were measured by ELISA in the brain and blood of animals, 6 and 24 hours after injury. The experimental groups were: control (non-irradiated) and 4 irradiated groups [3 J/cm2 and 5 J/cm2 for each wavelength (n = 10 per group)]. For experiments 2 and 3 40 rats (20 non-irradiated - controls and 20 irradiated).were used. The LLLT was performed only with the parameter of laser irradiation on the infrared and the energy density of 3 J/cm2. In these experiments, the process of repair of cryogenic injury in the CNS was followed in 6 h, 1, 7 and 14 days after the last irradiation (n = 5 per group and time trial). In experiment 2 a morphometric analysis of the injured area of the CNS was done. In experiment 3 the distribution of inflammatory cells (lymphocytes, leukocytes and macrophages) was analyzed. Data from each experiment were compared statistically by analysis of variance (ANOVA) or Kruskal-Wallis followed by tests of Tukey or Dunn, respectively ( = 5%). Cryogenic trauma was able to create focal lesions in the cortex represented by necrosis, edema, hemorrhage and inflammatory infiltrate. The most striking findings were: in experiment 1 with the laser irradiation in the infrared and 3 J/cm 2, TNF- and IL-6 remained at the same levels at 6 and 24 h, while in the control there was a significant increase. Experiment 2: untreated lesions showed greater tissue loss than irradiated lesions in 6 h. Experiment 3: lesions irradiated had fewer leukocytes and lymphocytes in the first 24 h than control lesions. The amount of macrophages was similar in both groups. Conclusions: Considering the experimental conditions of this study it was concluded that LLLT has effects in the processes of inflammation and repair by decreasing the concentration of proinflammatory cytokines (TNF- and IL-6) in blood and holding the IL-1 in the brain. Additionally, decreases the initial tissue loss after cryogenic injury and the initial infiltration of leukocytes and lymphocytes T.

Este estudo teve por finalidade estudar os efeitos da fototerapia com laser em baixa intensidade (Low Level Laser Therapy LLLT) sobre a inflamação e reparação após lesão criogênica realizada no sitema nervoso central (SNC) de ratos. Foram realizados 3 experimentos. Em todos os experimentos foi utilizado um modelo de deformação cortical direta induzida por lesão criogênica. A LLLT foi realizada com laser de diodo em baixa intensidade emitindo no vermelho visível (InGaAlP, 660 nm) ou no infravermelho (AlGaAr, 780 nm). Os parâmetros de irradiação foram: potência de 40 mW, área do feixe de 0,04 cm2, densidades de energia de 3 J/cm2 (3 s) ou 5 J/cm2 (5 s) determinando energias por ponto de 0,12 J e 0,20 J, respectivamente. Foram realizadas 2 irradiações com intervalo de 3 h, no modo contato e em 2 pontos por lesão. No experimento 1, 50 ratos da linhagem Wistar foram utilizados para determinar os parâmetros de LLLT capazes de influenciar na dinâmica da produção de citocinas proinflamatórias (TNF-a, IL-1b, IL-6) e antiinflamatória (IL-10). As citocinas foram mensuradas pelo teste ELISA no cérebro e no sangue dos animais, 6 e 24h após a lesão. Os grupos experimentais foram: controle (não irradiado) e 4 grupos irradiados com 3 J/cm2 ou 5 J/cm2 para cada comprimento de onda (n=10 por grupo). Para os experimentos 2 e 3 foram utilizados 40 ratos (20 não irradiados controles e 20 irradiados). A LLLT foi realizada somente com o parâmetro de irradiação do laser no infravermelho e a densidade de energia de 3 J/cm2. Nestes experimentos o processo de reparação das lesões criogênicas no SNC foi acompanhado em 6 h, 1, 7 e 14 dias após a última irradiação (n=5 por grupo por tempo experimental). No experimento 2 foi realizada a análise morfométrica da região lesionada do SNC. No experimento 3 foi analisada a distribuição das células inflamatórias (linfócitos T, leucócitos e macrófagos). Os dados de cada experimento foram comparados estatísticamente por análise de variância (ANOVA) ou Kruskal-Wallis seguido dos testes de Tukey ou de Dunn, respectivamente (F=5%). O trauma criogênico foi capaz de criar lesões focais no córtex representadas por necrose, edema, hemorragia e infiltrado inflamatório. Os achados mais marcantes foram: no experimento 1 com a irradiação do laser no infravermelho e 3 J/ cm2, o TNF- a e a IL-6 se mantiveram nos mesmos níveis em 6 e 24 h, enquanto no controle houve aumento significativo. Experimento 2: as lesões não tratadas apresentaram maior perda tecidual em 6 h que as irradiadas. Experimento 3: as lesões irradiadas apresentaram menor quantidade de leucócitos e linfócitos T nas primeiras 24 h do que nas lesões controle. A quantidade de macrófagos foi similar nos dois grupos. Conclusões: Levando em consideração as condições experimentais deste estudo concluiu-se que LLLT exerce efeitos nos processos de inflamação e reparação diminuindo a concentração de citocinas próinflamatórias (TNF-F e IL-6) no sangue e mantendo a de IL-1I no cérebro. Adicionalmente, diminui a perda tecidual inicial pós- lesão criogênica e a infiltração inicial de leucócitos e linfócitos T. / This study aimed to study the effects of phototherapy with low-intensity laser (Low Level Laser Therapy - LLLT) on inflammation and repair after cryogenic injury held in central nervous system (CNS) of rats. There were 3 experiments. In all experiments a model of deformation induced by direct cortical cryogenic injury was used. The LLLT was carried out with a low intensity diode laser emitting in the visible red (InGaAlP, 660 nm) or infrared (AlGaAs, 780 nm). The irradiation parameters were: power of 40 mW, beam area of 0.04 cm2, energy densities of 3 J/cm2 (3 s) or 5 J/cm2 (5 s) providing energy per point of 0.12 J and 0.20 J, respectively. Two irradiations were performed at 3 h-intervals, in contact mode and in 2 points for lesion. In experiment 1, 50 Wistar rats were used to determine the parameters of LLLT able to influence the dynamics of production proinflammatory cytokines (TNF-, IL-1 and IL-6) and antiinflammatory cytokine (IL- 10). Cytokines were measured by ELISA in the brain and blood of animals, 6 and 24 hours after injury. The experimental groups were: control (non-irradiated) and 4 irradiated groups [3 J/cm2 and 5 J/cm2 for each wavelength (n = 10 per group)]. For experiments 2 and 3 40 rats (20 non-irradiated - controls and 20 irradiated).were used. The LLLT was performed only with the parameter of laser irradiation on the infrared and the energy density of 3 J/cm2. In these experiments, the process of repair of cryogenic injury in the CNS was followed in 6 h, 1, 7 and 14 days after the last irradiation (n = 5 per group and time trial). In experiment 2 a morphometric analysis of the injured area of the CNS was done. In experiment 3 the distribution of inflammatory cells (lymphocytes, leukocytes and macrophages) was analyzed. Data from each experiment were compared statistically by analysis of variance (ANOVA) or Kruskal-Wallis followed by tests of Tukey or Dunn, respectively ( = 5%). Cryogenic trauma was able to create focal lesions in the cortex represented by necrosis, edema, hemorrhage and inflammatory infiltrate. The most striking findings were: in experiment 1 with the laser irradiation in the infrared and 3 J/cm 2, TNF- and IL-6 remained at the same levels at 6 and 24 h, while in the control there was a significant increase. Experiment 2: untreated lesions showed greater tissue loss than irradiated lesions in 6 h. Experiment 3: lesions irradiated had fewer leukocytes and lymphocytes in the first 24 h than control lesions. The amount of macrophages was similar in both groups. Conclusions: Considering the experimental conditions of this study it was concluded that LLLT has effects in the processes of inflammation and repair by decreasing the concentration of proinflammatory cytokines (TNF- and IL-6) in blood and holding the IL-1 in the brain. Additionally, decreases the initial tissue loss after cryogenic injury and the initial infiltration of leukocytes and lymphocytes T.

Esta tese estuda a utilização da aritmética computacional para criptografia de chave pública (PKC Public-Key Cryptography) e investiga alternativas ao nível da arquitetura de sistema criptográfico em hardware que podem conduzir a uma redução no consumo de energia, considerando o baixo consumo de potência e o alto desempenho em dispositivos portáteis com energia limitada. A maioria desses dispositivos é alimentada por bateria. Embora o desempenho e a área de circuitos consistem desafios para o projetista de hardware, baixo consumo de energia se tornou uma preocupação em projetos de sistema críticos. A criptografia de chave pública é baseada em funções aritméticas como a exponenciação e multiplicação módulo. PKC prove um esquema de troca de chaves autenticada por meio de uma rede insegura entre duas entidades e fornece uma solução de grande segurança para a maioria das aplicações que devem trocar informações sensíveis. Multiplicação em módulo é largamente utilizada e essa operação aritmética é mais complexa porque os operandos são números extremamente grandes. Assim, métodos computacionais para acelerar as operações, reduzir o consumo de energia e simplificar o uso de tais operações, especialmente em hardware, são sempre de grande valor para os sistemas que requerem segurança de dados. Hoje em dia, um dos mais bem sucedidos métodos de multiplicação em módulo é a multiplicação de Montgomery. Os esforços para melhorar este método são sempre de grande importância para os projetistas de hardware criptográfico e de segurança em sistemas embarcados. Esta pesquisa trata de algoritmos para criptografia de baixo consumo de energia. Abrange as operações necessárias para implementações em hardware da exponenciação e da multiplicação em módulo. Em particular, esta tese propõe uma nova arquitetura para a multiplicação em módulo chamado \"Parallel k-Partition Montgomery Multiplication\" e um projeto inovador em hardware para calcular a exponenciação em módulo usando o sistema numérico por resíduos (RNS). / This thesis studies the use of computer arithmetic for Public-Key Cryptography (PKC) and investigates alternatives on the level of the hardware cryptosystem architecture that can lead to a reduction in the energy consumption by considering low power and high performance in energy-limited portable devices. Most of these devices are battery powered. Although performance and area are the two main hardware design goals, low power consumption has become a concern in critical system designs. PKC is based on arithmetic functions such as modular exponentiation and modular multiplication. It produces an authenticated key-exchange scheme over an insecure network between two entities and provides the highest security solution for most applications that must exchange sensitive information. Modular multiplication is widely used, and this arithmetic operation is more complex because the operands are extremely large numbers. Hence, computational methods to accelerate the operations, reduce the energy consumption, and simplify the use of such operations, especially in hardware, are always of great value for systems that require data security. Currently, one of the most successful modular multiplication methods is Montgomery Multiplication. Efforts to improve this method are always important to designers of dedicated cryptographic hardware and security in embedded systems. This research deals with algorithms for low-power cryptography. It covers operations required for hardware implementations of modular exponentiation and modular multiplication. In particular, this thesis proposes a new architecture for modular multiplication called Parallel k-Partition Montgomery Multiplication and an innovative hardware design to perform modular exponentiation using Residue Number System (RNS).

Esta tese estuda a utilização da aritmética computacional para criptografia de chave pública (PKC Public-Key Cryptography) e investiga alternativas ao nível da arquitetura de sistema criptográfico em hardware que podem conduzir a uma redução no consumo de energia, considerando o baixo consumo de potência e o alto desempenho em dispositivos portáteis com energia limitada. A maioria desses dispositivos é alimentada por bateria. Embora o desempenho e a área de circuitos consistem desafios para o projetista de hardware, baixo consumo de energia se tornou uma preocupação em projetos de sistema críticos. A criptografia de chave pública é baseada em funções aritméticas como a exponenciação e multiplicação módulo. PKC prove um esquema de troca de chaves autenticada por meio de uma rede insegura entre duas entidades e fornece uma solução de grande segurança para a maioria das aplicações que devem trocar informações sensíveis. Multiplicação em módulo é largamente utilizada e essa operação aritmética é mais complexa porque os operandos são números extremamente grandes. Assim, métodos computacionais para acelerar as operações, reduzir o consumo de energia e simplificar o uso de tais operações, especialmente em hardware, são sempre de grande valor para os sistemas que requerem segurança de dados. Hoje em dia, um dos mais bem sucedidos métodos de multiplicação em módulo é a multiplicação de Montgomery. Os esforços para melhorar este método são sempre de grande importância para os projetistas de hardware criptográfico e de segurança em sistemas embarcados. Esta pesquisa trata de algoritmos para criptografia de baixo consumo de energia. Abrange as operações necessárias para implementações em hardware da exponenciação e da multiplicação em módulo. Em particular, esta tese propõe uma nova arquitetura para a multiplicação em módulo chamado \"Parallel k-Partition Montgomery Multiplication\" e um projeto inovador em hardware para calcular a exponenciação em módulo usando o sistema numérico por resíduos (RNS). / This thesis studies the use of computer arithmetic for Public-Key Cryptography (PKC) and investigates alternatives on the level of the hardware cryptosystem architecture that can lead to a reduction in the energy consumption by considering low power and high performance in energy-limited portable devices. Most of these devices are battery powered. Although performance and area are the two main hardware design goals, low power consumption has become a concern in critical system designs. PKC is based on arithmetic functions such as modular exponentiation and modular multiplication. It produces an authenticated key-exchange scheme over an insecure network between two entities and provides the highest security solution for most applications that must exchange sensitive information. Modular multiplication is widely used, and this arithmetic operation is more complex because the operands are extremely large numbers. Hence, computational methods to accelerate the operations, reduce the energy consumption, and simplify the use of such operations, especially in hardware, are always of great value for systems that require data security. Currently, one of the most successful modular multiplication methods is Montgomery Multiplication. Efforts to improve this method are always important to designers of dedicated cryptographic hardware and security in embedded systems. This research deals with algorithms for low-power cryptography. It covers operations required for hardware implementations of modular exponentiation and modular multiplication. In particular, this thesis proposes a new architecture for modular multiplication called Parallel k-Partition Montgomery Multiplication and an innovative hardware design to perform modular exponentiation using Residue Number System (RNS).

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The power consumption reduction in the fast Fourier transform (FFT) is important because applications in battery-powered embedded systems grows daily. Thus this work focuses on the application of techniques to reduce power in specific projects of FFT algorithms. The goal is to achieve an architectural exploration in the FFT core, the decimation in time butterfly radix-2 and the efficient implementation of arithmetic operators in the internal structure of this butterfly. The techniques applied to the butterfly are aimed at reducing power consumption through architectural exploration and data encryption. Five different butterfly topologies are shown, one of those, proposed in this work uses three real multipliers, and is based on the previous storage of the product of real and imaginary values of the twiddle factors. The advantage of this topology is the possibility of using 4:2 adder compressors, which performs the sum of four operands simultaneously with reduced critical path. These adder compressors have XOR gates in the critical path, is proposed in this paper a new XOR gate circuit, which is based on the use of pass transistors logic. This new XOR gate circuit has been applied to adder compressors 3:2 and 4:2, which are applied to adders blocks of the butterflies. Digital circuits have been developed in hardware description language and some in the electrical schematic level. Results of area, power consumption and cell count in the logic synthesis in 180nm at 100MHz and 20MHz with switching activity analysis for 10,000 random input vectors were obtained for this work. The electrical level simulations in an environment of mixed digital and analog signals were also performed to the evaluation of the compressors with new topology of XOR gate. Analyses show that 3:2 adder compressor has lower power consumption using the new XOR gate circuit. However, the same conclusion was not achieve in relation to the 4:2 adder compressor which has a lower power consumption using the CMOS XOR gate. Butterfly structures evaluated uses a significant amount of arithmetic operators in their internal structures, so was used different design strategies for implementation. Initially was used the arithmetic operators of automatic synthesis tool (Cadence). After, used dedicated arithmetic operators (adder compressors with the new XOR gate circuit, RNS adders and array multipliers). The results show that butterflies have lower power consumption with the use of adder compressors in their internal structures. / A redução no consumo de potência na transformada rápida de Fourier (FFT) é importante pois sua aplicação cresce em sistemas embarcados movidos à bateria. Sendo assim este trabalho tem como foco a aplicação de técnicas de redução de potência para projetos específicos de algoritmos da FFT. O objetivo é realizar uma exploração arquitetural no elemento central de cálculo da FFT, borboleta na base 2 com decimação no tempo, bem como a aplicação de operadores aritméticos eficientes na estrutura interna desta borboleta. As técnicas aplicadas à borboleta têm por objetivo a redução do consumo de potência através de exploração arquitetural e codificação de dados. São apresentadas cinco diferentes topologias de borboleta, sendo uma destas, proposta no âmbito deste trabalho utilizando três multiplicadores reais é baseada no armazenamento prévio do produto dos valores real e imaginário dos coeficientes. A vantagem desta topologia é a possibilidade do uso de somadores compressores 4:2, que realiza a soma simultânea de quatro operandos, com reduzido caminho crítico. Como estes somadores compressores apresentam portas XOR no caminho crítico, é proposta neste trabalho uma nova porta XOR, que é baseada no uso de transistores de passagem. Esta nova porta lógica XOR foi aplicada em somadores compressores 3:2 e 4:2, que são aplicados nos blocos somadores das borboletas. Os circuitos digitais foram desenvolvidos em linguagem de descrição de hardware e alguns em esquemáticos de nível elétrico. Resultados de área, potência e contagem de células na síntese lógica em 180nm a 100MHz e 20MHz com análise de atividade de chaveamento para 10.000 vetores aleatórios de entrada foram obtidos e simulações no nível elétrico em um ambiente de sinais digitais e analógicos misto também foram realizadas para a avaliação dos compressores com a nova topologia de porta XOR. As análises mostram que os somadores compressores 3:2 apresentam menor consumo de potência com o uso da nova porta XOR. Entretanto, o mesmo não se observa em relação ao compressor 4:2 que apresenta um menor consumo de potência utilizando a porta XOR CMOS. Como as estruturas de borboleta avaliadas utilizam uma quantidade significativa de operadores aritméticos nas suas estruturas internas, foram utilizadas diferentes estratégias de projeto para as suas implementações. Inicialmente foram utilizados os operadores aritméticos da ferramenta de síntese automática (Cadence). Após, foram utilizados operadores aritméticos dedicados (somadores compressores com a nova porta XOR, somadores RNS e multiplicadores array). Os resultados mostram que as borboletas apresentam menores consumos de potência com o uso dos somadores compressores em suas estruturas.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This thesis aims to present the design and development of an Energy Harvesting (EH) circuit applied to wireless sensor networks (WSN), especially those that perform functions in lighting systems, such as monitoring or control. The primary function of an Energy Harvesting system is to convert, condition and manage energy from an available source in the environment, in order to power low power consumption devices, which usually would be fed by batteries. The most used energy sources in EH systems are solar, wind, electromagnetic waves, mechanical vibration and thermal differences. Thus Energy Harvesting is an alternative to increase the autonomy or even eliminate the use of batteries for portable, implanted or remote located devices. Initially, an analysis of the most appropriate energy sources to power wireless sensors networks is performed, taking into aspects such as energy density, advantages and disadvantages. Subsequently, the proposed EH circuit is developed and tested. One of the specific objectives is that the EH proposed circuit is capable to being adapted for different energy sources. The proposed circuit consists of two stages, the first is a pre-amplifier and rectifier based on Villard multiplier. The second stage consists of a low-power boost converter with a synthesized inductor. The circuit is able to operate with minimum input voltages about 0.3 V, reaching maximum output of 5 V and 100mW of power. / A presente dissertação tem por objetivo apresentar a concepção e o desenvolvimento de um circuito Energy Harvesting (EH) aplicado a redes de sensores sem fio, notadamente aquelas que desempenham funções relacionadas a sistemas de iluminação, como por exemplo, monitoramento ou controle. A função primordial de um sistema EH é obter, converter, condicionar e gerenciar energia proveniente de uma fonte disponível no meio ambiente, de modo que esta alimente dispositivos de baixo consumo que usualmente seriam alimentados através de pilhas ou baterias. As fontes de energia mais empregadas para sistemas EH são solar, eólica, ondas eletromagnéticas, diferenças térmicas e vibrações mecânicas. Desse modo, Energy Harvesting é uma alternativa para o aumento da autonomia ou mesmo da eliminação do uso de baterias para dispositivos portáteis, implantados, ou dispositvos que se encontram locais remotos. Inicialmente, uma análise das fontes de energia mais propícias para a alimentação de uma rede de sensores sem fio é realizada, tendo em vista aspectos como densidade de energia, vantagens e desvantagens. Posteriormente, a topologia de circuito EH proposta é desenvolvida e testada. Um dos objetivos específicos é que o circuito EH proposto possa ser adaptado para diferentes fontes de energia. O circuito proposto é composto por dois estágios, o primeiro, é um pré-amplificador e retificador, baseado no multiplicador de Villard. O segundo estágio é composto por um conversor Boost de baixa potência, cuja indutância é sintetizada por meio de um circuito do tipo Gyrator. O circuito é capaz de operar com tensões de entrada mínima de 0,3 V, atingindo saída máxima de 5 V e 100 mW de potência.