Orientador: Marcia Miguel Castro Ferreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-10T22:13:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ribeiro_FabianaAlvesdeLima_D.pdf: 3726334 bytes, checksum: 73ef285be301366b14be78adce7c034e (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Imagens são utilizadas na investigação científica há muito tempo, inicialmente apenas como ferramentas para a representação da prática científica, e após o surgimento das técnicas de microscopia, como instrumento para registro e análise instrumental. Com o aperfeiçoamento das técnicas de obtenção de imagens, cresceu a demanda por técnicas quantitativas e sistematizadas para extrair-lhes informações, e capazes de estabelecer critérios estatisticamente confiáveis para, por exemplo, detectar similaridades, padrões, classificar, e até mesmo gerar modelos preditivos. Neste trabalho, métodos quimiométricos foram utilizados como ferramenta quantitativa para a análise de imagens nível de cinza, utilizando como exemplos imagens de microscopia de força atômica de fibras capilares de diferentes classes. Fibras capilares são frequentemente utilizadas em clínicas, indústrias ambientais e análises forenses, para o diagnóstico de doenças, avaliação da exposição aos agentes tóxicos e poluentes e detecção de abuso de drogas. Para este trabalho foram utilizados dois conjuntos de dados: um deles formado por amostras de fibras caucasianas submetidas ao tratamento de descoloração e outro com fibras de diferentes etnias. O objetivo foi utilizar métodos quimiométricos para construir modelos classificatórios capazes de identificar corretamente novas imagens. Diversas estratégias foram testadas e os melhores resultados foram obtidos utilizando os métodos SIMCA (Soft Independent Modeling of Class Analogy), PARAFAC (Parallel Factor Analysis), MPCA (Multi-way Principal Component Analysis) e NPLS (Multi-way Partial Least Squares). Os modelos quantitativos apresentaram erros de calibração abaixo de 10% e erros de predição em torno de 10%. Com exceção de uma das aplicações, que é específica para fibras capilares, os outros métodos de análise de imagens propostos podem ser utilizados na análise quantitativa de qualquer tipo de imagem nível de cinza / Abstract: Images have been used in scientific investigation for a long time, initially as a tool for representation of the scientific practice and, after the microscopy development, as an instrument for registration and instrumental analysis. With the improvement of microscopic techniques, there was an increase on the demand for quantitative and systematic tools to extract relevant information from images and for techniques capable to establish reliable statistical approaches, for example, to detect similarities, patterns and for classification. In this work, multivariate methods were used as quantitative tools for the analysis of nível de cinza images of different classes of hair fibers. These images were obtained by atomic force microscopy. Hair fibers are frequently used in medical clinics, environmental industries and forensic analyses, for the diagnosis of diseases, evaluation of the exposure to toxic agents and pollutants, and detection of abuse of drugs. In this work two data sets were used: the first one contained caucasian hair fibers submitted to peroxide treatment and the second one contained fibers from different ethnic origin (oriental, african and caucasian). The goal was to use chemometric methods to build classification models capable to identify new images correctly. Several strategies were tested and the best results were obtained by using SIMCA (Soft Independent Modeling of Class Analogy), PARAFAC (Parallel Factor Analysis), MPCA (Multi-way Principal Component Analysis) and NPLS (Multi-way Partial Least Squares). The models presented calibration errors below 10% and prediction errors around 10 %. With exception of the descriptor analysis, which is specific for hair fibers images, the proposed methods can be useful for quantitative analysis of any kind of nível de cinza images / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

Submitted by Rosa Assis (rosa_assis@yahoo.com.br) on 2017-09-21T13:40:28Z No. of bitstreams: 2 PILAR GREGORY VIANNA.pdf: 4126013 bytes, checksum: c4320ab5ecb2ec5dfc641f96b6c6fa51 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Paola Damato (repositorio@mackenzie.br) on 2017-09-22T13:35:43Z (GMT) No. of bitstreams: 2 PILAR GREGORY VIANNA.pdf: 4126013 bytes, checksum: c4320ab5ecb2ec5dfc641f96b6c6fa51 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-22T13:35:43Z (GMT). No. of bitstreams: 2 PILAR GREGORY VIANNA.pdf: 4126013 bytes, checksum: c4320ab5ecb2ec5dfc641f96b6c6fa51 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-01-24 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Fundação de Amparo a Ciência e Tecnologia / Fundo Mackenzie de Pesquisa / Light interaction with the electronic cloud of metallic nanoparticles at frequencies that are resonant with the natural oscillation frequency of the cloud is known to excite localized surface plasmons. This phenomenon is widely used to enhance the Raman signal, known to have small cross sections. The technique, known as surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS), enables the detection of chemical and biological species with high sensitivity. However, charge transfer mechanisms, adsorption/desorption and changes in the substrate morphology induce temporal instability of the SERS signal, known as blinking, which is an obstacle to the precise detection of the molecules under analysis. In this work, we, therefore, propose a SERS substrate composed of graphene oxide and gold nanorods, capable of suppressing the temporal fluctuations in the intensity of the spectrum. Temporal stability is statistically determined by the coefficient of variation of the integrated spectra, from which it is verified that, with the addition of graphene oxide, the nanocomposite is five times more stable than with gold nanorods only. The stability improvement is attributed to the removal of the nanorods’ surfactant from plasmonic hot spots due to graphene oxide-surfactant interaction. Thus, the nanocomposite is used as a reliable SERS substrate in the detection of Rhodamine 640. The analysis indicates a Rodamine detection that is four times more stable with the nanocomposite, than without graphene oxide. The nanocomposite is then used for the coating of the inner surface of microcapillaries. Graphene oxide and gold nanorod suspensions are subsequently used to fill the capillaries, with a drying step for the evaporation of solvents in between each filling stage. The continuous coating of the capillary fibers with the nanocomposite is verified by Raman spectroscopy, and Rhodamine 640 is used as a probe molecule, this time inside the capillaries, for SERS analysis. The microcapillaries allow for the use of small amounts of sample, and smaller concentrations than those detected with other reported optofluidic substrates are measured. / A interação da luz com a nuvem eletrônica de nanopartículas metálicas em frequências que apresentam ressonância com a frequência natural de oscilação da nuvem é conhecida por gerar a excitação de plásmons localizados de superfície. Este efeito é amplamente utilizado na amplificação do sinal Raman, conhecido por possuir baixas seções de choque. A técnica, conhecida como espectroscopia Raman amplificada por superfície (SERS), possibilita a detecção de espécies químicas e biológicas com altíssima sensibilidade. Entretanto, mecanismos de troca de carga, adsorção/dessorção e alterações na morfologia do substrato induzem uma instabilidade temporal do sinal SERS, fenômeno conhecido como blinking, que é um obstáculo na detecção precisa das moléculas em análise. Neste trabalho, propomos, portanto, um substrato SERS composto de óxido de grafeno e nanobastões de ouro, capaz de suprimir as flutuações temporais na intensidade do espectro. A estabilidade temporal é estatisticamente determinada pelo coeficiente de variação da integral do espectro, de onde verifica-se que com a adição de óxido de grafeno, o nanocompósito apresenta estabilidade cinco vezes superior comparado à detecção com nanobastões de ouro somente. A melhoria na estabilidade é atribuída à remoção do surfactante dos nanobastões dos hot spots, o que ocorre devido à interação óxido de grafeno-surfactante. Assim, o nanocompósito é utilizado como um substrato SERS confiável na detecção de Rodamina 640. A análise aponta para uma detecção quatro vezes mais estável da Rodamina no nanocompósito comparada ao sinal proveniente da molécula em nanobastões sem óxido de grafeno. O nanocomposito é, então, utilizado no revestimento das paredes internas de microcapilares para detecção SERS optofluídica. Para isso, suspensões de óxido de grafeno e de nanobastões de ouro eram subsequentemente utilizadas para preencher os capilares, com secagem por evaporação dos solventes entre as etapas de preenchimento. Verifica-se o revestimento contínuo das fibras capilares com o nanocompósito por espectroscopia Raman, e Rodamina 640 é utilizada como mólecula de prova, dessa vez introduzida no interior dos capilares para análises de SERS. Os microcapilares permitem a utilização de pequenas quantidades de amostra, e concentrações inferiores àquelas detectadas com outros substratos optofluídicos reportados na literatura são medidas.