Sem resumo / Sem abstract

O desenvolvimento e aperfeiçoamento de métodos de otimização são pontos de profundo interesse em todas as áreas de pesquisa. Tais técnicas muitas vezes envolvem a aquisição de métodos de controle novos ou melhores, o que está diretamente ligado a duas tarefas importantes: a escolha de formas eficientes de monitoramento do processo e a obtenção de modelos confiáveis para a variável de interesse a partir de dados experimentais. Graças às suas diversas vantagens, os sensores óticos vêm sendo amplamente aplicados na primeira tarefa. Uma vez que é possível a utilização de vários tipos de espectroscopia através deste tipo de sensor, modelos capazes de lidar com dados espectrais estão se tornando cada vez mais atraentes. A segunda tarefa, por sua vez, depende não só de quais preditores são utilizados na construção do modelo, mas também de quantos. Como a qualidade do modelo depende também do número de variáveis selecionadas, é importante desenvolver métodos que identifiquem aqueles que explicam o máximo possível da variabilidade dos dados. O método de otimização Colônia de Formigas (ACO) aparece como uma ferramenta bastante útil na seleção de variáveis, podendo-se encontrar muitas variações desse algoritmo na literatura. O propósito deste trabalho é desenvolver métodos de seleção de variáveis com base no algoritmo ACO, conceitos estatísticos e testes de hipóteses. Para isso, diversos critérios de decisão foram implementados nas etapas do algoritmo referentes à atualização de trilha de feromônios (C1) e à seleção de modelos (C2). A fim de estudar estas modificações, foram realizados dois estudos de caso: o primeiro na área de bioprocessos e o segundo na área de caracterização de alimentos. Ambos os estudos mostraram que, em geral, os modelos com menores erros são obtidos utilizando-se métricas dos componentes do modelo, tal como o tamanho do intervalo de confiança de cada parâmetro e o teste-t de hipóteses. Além disso, a modificação do critério de seleção de modelos parece não interferir significativamente no resultado final do algoritmo. Por último, foi feito um estudo da aplicação dessas versões do ACO no campo de caracterização de combustíveis, mais especificamente diesel, associando-se duas análises espectroscópicas para predição do conteúdo de enxofre. Algumas das versões desenvolvidas mostraram-se superior ao algoritmo ACO utilizado como base para este trabalho, proposto por Ranzan (2014), e todas os versões forneceram melhores resultados na quantificação de enxofre que aqueles obtidos por PCR. Dessa forma, comprova-se a potencialidade de métricas implementadas no algoritmo ACO, associadas à espectroscopia, na seleção de preditores significativos. / The development and improvement of optimization methods are points of deep interest in all areas of research. These techniques are often related to the acquisition of new or better control methods, which are directly attached to two importante tasks: choosing efficient forms of process monitoring and obtaining reliable models for the monitored variable from experimental data. Due to their several advantagens, optical sensors are being widely applied in the first task. Since several types of spectroscopy are possible through this type of sensor, models capable of dealing with spectral data are becoming increasingly attractive. The second task depends not only on which predictors are used in the model, but also on how many. Since the quality of the model depends on the number of selected variables, it is important to develop methods that identify those that explain the greater amount of data variability as possible, without compromising the reliability of the model. The Ant Colony Optimization is an important tool for variable selection, being possible to find a lot of variations of this method in literature. The purpose of this work is to develop a method of variable selection based on the Ant Colony Optimization (ACO) algorithm, statistical concepts and hypothesis testing. For this purpose, several decision criteria for trail update (C1) and model selection (C2) were implemented within the routine. In order to study these modifications, two case study was conducted: one related to bioprocess monitoring and another one envolving the characterization of food products. Both studies showed that, in general, the models with the lowest errors were obtained through the use of model component metrics, such as the length of the confidence interval associated with each parameter and the t hypothesis test. Besides, the modification of the model selection criterion doesn’t seem to affect the algorithm final result. Finally, the aplicattion of these methods in the field of fuels characterization, specifically diesel fuel, was studied, associating two spectroscopical analyses in order to predict the sulfur content. Some of the new developed methods appeared to be better than the ACO algorithm used as basis in this work, proposed by Ranzan (2014), and all methods showed better results than those from the models constructed by PCR. Thus, it is proved the high potencial of using different metrics within ACO algorithm, associated with spectroscopy, in order to select significative predictors.

A dispersão de óxidos sulfurados no meio ambiente, proveniente da queima de combustíveis fosseis, contribui significativamente para a poluição atmosférica. A presença de compostos sulfurados em combustíveis também apresenta desvantagens práticas na operação das unidades, corroendo tubulações e unidades de armazenamento, além de causar danos aos motores. De acordo com a Resolução nº 50, de 23 de dezembro de 2013 da ANP, todo o diesel metropolitano vendido no Brasil deve conter no máximo 10 ppm de enxofre, forçando uma adaptação dos processos produtivos, que, por sua vez, forçam as industrias a investirem em sistemas de controle e consequentemente metodologias de análise on-line de correntes de processo. As análises atuais certificadoras de enxofre em diesel requerem preparação amostral, equipamentos de alto custo e possuem alto tempo morto associado. Surge a necessidade de estudo de uma metodologia capaz de ser aplicada em analisadores de linha para predição de enxofre em tempo real. Com este intuito, este trabalho visa estudar a viabilidade do uso de espectroscopia por fluorescência 2D para predição de enxofre em óleo diesel. A espectroscopia por fluorescência é uma técnica rápida, que dispensa preparação de amostra e possui alta sensibilidade para compostos naturalmente fluorescentes. Um estudo envolvendo quatro componentes sulfurados presentes em diesel foi realizado por meio de metodologias não supervisionadas - PCA, e supervisionadas - PSCM. Não foi possível segmentar as quatro soluções-padrão por meio de gráfico de escores da PCA, mas com PSCM foi factível o ajuste de modelos multilineares para predição de enxofre nas soluções-padrão, com coeficientes de determinação superiores a 0,97. Ainda, é possível definir a região de fluorescência mais significativa para cada um dos padrões, constatando que todos possuem regiões de emissão de fluorescência similares. Com relação à amostras de diesel, foram analisados dois grupos distintos de óleo diesel, (i) diesel HDT com média de 100 ppm de enxofre, e (ii) diesel S10 com média de 6,5 ppm de enxofre. Avaliando os resultados da PCA, foi possível segmentar os dois conjuntos de diesel utilizando os dados de escores. Por PSCM, foi possível ajustar modelos baseados em pares de fluorescência capazes de predizer satisfatoriamente concentrações de enxofre em amostras de diesel S10. Os modelos ajustados para diesel HDT apresentaram resultados menos significativos. Assim, a viabilidade do uso de espectroscopia por fluorescência 2D para a caracterização de enxofre em correntes de diesel foi confirmada, viabilizando a construção de sensores de processos baseados nesta técnica analítica. / The dispersion of sulfur oxides in the environment from the burning of fossil fuels contributes significantly to air pollution. The presence of sulfur compounds in fuel also presents disadvantages in operation units, corroding pipes and storage units and may even damage the engine. According to ANP Resolution No. 50, dated December 23, 2013 the entire metropolitan diesel sold in Brazil must contain no more than 10 ppm sulfur, forcing an adaptation of production processes. The current analysis to certify sulfur content in diesel requires sample preparation, expensive equipment and have high dead time associated. Therefore, it is important the study of a method capable of being applied to online analyzers for predicting sulfur in real time. This work aims to study the feasibility of using 2D fluorescence spectroscopy for prediction of sulfur in diesel fuel. Fluorescence spectroscopy is a rapid technique that, usually, does not require sample preparation and has high sensitivity to naturally fluorescent compounds. Initially, a study involving four sulfur containing compounds present in diesel was carried out by means of unsupervised methods - PCA and supervised - PSCM. It was not possible to segregate the four standard solutions by score plot from the PCA, but PSCM was able to fit general multilinear models for the prediction of sulfur in standard solutions with coefficients of determination greater than 0.97. It was possible to define the region of most significant fluorescence for each standard, noting that all standards present similar fluorescence emission regions. After, two groups of different diesel, diesel HDT averaging 100 ppm sulfur and diesel S10 averaged 6.5 ppm sulfur were analyzed. Evaluating the results of PCA was possible to segregate both sets of diesel data using score plot. With PSCM was possible to find models based on fluorescence able to satisfactorily predict concentrations of sulfur in diesel samples S10. The models adjusted for diesel HDT showed less significant results. Thus, the feasibility of prediction of sulfur in diesel using 2D fluorescence spectroscopy was confirmed.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:53:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:58:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Complexos do íon uranilo (UO22+) apresentam um grande potencial como materiais luminescentes, aplicados em tecnologia laser, sondas luminescentes, células para conversão de energia solar, etc. Neste trabalho avaliou-se a eficiência da transferência de energia no aquo-complexo de UO2(MS)22H2O dopado com Eu3+ (MS = íon metanossulfonato, CH3SO3-) e no aquo-complexo de Eu(MS)36H2O dopado com UO22+ para serem usados como eficientes dispositivos moleculares conversores de luz e/ou em células solares para conversão de energia. Também foram descritos a síntese, caracterização e estudo espectroscópico das matrizes UO2(MS)2.(H2O)n.(x%mol)Eu3+ e Eu(MS)3.(H2O)n.(x%mol) UO22+ (nas quais x= 1, 3, 5 e 10). Os complexos obtidos foram caracterizados por análise elementar CHN e espectrofotometria para determinar a concentração de U6+, espectroscopia de absorção na região do infravermelho, análise térmica e espectroscopia de luminescência. Os dados de infravermelho sugerem que o metanossulfonato atue como um ligante bidentado. O espectro de emissão do complexo UO2(MS)2 dopado com európio exibe bandas fluorescentes características do íon uranilo, atribuídas à transição 3∏u → 1∑g+ da matriz de urânio. Para os complexos de Eu(MS)3 dopados com UO22+, as transições 5Do → 7FJ (J= 0→4) são predominantes do espectro. A intensidade de luminescência do európio associada à sensibilização é registrada no espectro de emissão na faixa de 420-720 nm. A constante de supressão da fluorescência do UO22+ pelo Eu3+ também foi determinada. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:34:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:00:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A radioterapia interna seletiva é uma alternativa para o tratamento do carcinoma hepatocelular. Nesta terapia, microesferas de vidro contendo radionuclídeos são introduzidas no fígado por meio de um cateter acoplado à artéria hepática dos pacientes e são retidas em regiões microvasculares que alimentam o tecido lesado. Estas micropartículas aniquilam as células cancerosas por meio da radiação β-, e, quando simultaneamente emitem raios γ, podem também ser utilizadas para imageamento do tumor. As partículas vítreas devem possuir o formato esférico para não provocar hemorragias desnecessárias e também diâmetro adequado para otimizar o bloqueio efetivo da alimentação do tumor e evitar a migração para outros órgãos que poderia causar doses em tecidos sadios. Além disso, devem ter durabilidade química adequada e não serem citotóxicas. A distribuição do tamanho de microesferas depende de muitos parâmetros como a razão de aspecto, formação de aglomerados, e temperatura de processamento. No presente trabalho é apresentado um estudo do processo de esferolização de partículas vítreas caracterizadas por difração de raios X, espectrometria de fluorescência de raios X por energia dispersiva, área superficial específica, teste de citotoxicidade e calorimetria exploratória diferencial. Foram determinadas a taxa de dissolução do vidro em água destilada a 90oC (DR~10-8g.cm-2.min-1), densidade (2,79g.cm-3), viscosidade e granulometria. A morfologia das microesferas foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura antes e após os testes de dissolução em SBF e irradiação por feixe de nêutrons. Propõem-se o peneiramento para seleção das microesferas apropriadas para o tratamento pretendido e testes in vivo visando a sua aplicação em radioterapia interna seletiva. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:46:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 07494.pdf: 2575009 bytes, checksum: ef57996bcc391004d1ab919499f11556 (MD5) / Dissertacao (Mestrado Profissionalizante em Lasers em Odontologia) / IPEN/D-MPLO / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares, IPEN/CNEN-SP; Faculdade de Odontologia, Universidade de Sao Paulo

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:33:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A terapia fotodinâmica (PDT) é uma alternativa promissora de tratamento para lesões pré-cancerosas e para câncer de pele não-melanoma, como o carcinoma espinocelular, agressivo e potencialmente metastático. Visando melhorar a eficiência da terapia fotodinâmica de carcinoma espinocelular de pele, este estudo otimizou o tempo para início da terapia, avaliou a eficácia dos fotossensibilizadores ácido aminolevulínico (ALA- 20%) e o metil-ester aminolevulínico (MEALA-10%) e verificou o coeficiente de atenuação relativo à pele normal dos grupos experimentais, por meio de Tomografia por Coerência Óptica. Para a indução do tumor foi realizada a carcinogênese química (DMBA/TPA) por um período de 28 semanas. A espectroscopia de fluorescência foi utilizada para monitoração da emissão da molécula de protoporfirina IX, induzida pelo ALA e MEALA. A aquisição de dados a cada 30 minutos totalizando um período de 360 minutos, permitiu verificar a máxima incorporação de ALA e MEALA em 300 e 330 minutos após a aplicação, respectivamente. Após a otimização foi realizada a PDT, avaliação clínica, histopatológica e análise por OCT dos grupos experimentais, por meio das quais verificou-se maior eficiência do grupo tratado com MEALA. No período de 20 dias, o percentual de lesões com redução de área maior que 50%, foi de 33% na PDT com ALA e 83% para o MEALA. Os coeficientes de atenuação ópticos para os grupos com neoplasia foram maiores do que os do grupo controle. Os grupos tratados com PDT apresentaram valores de coeficiente de atenuação que se aproximam dos valores obtidos para a pele sadia, evidenciando a resposta ao tratamento. Entretanto para ambos os fotossensibilizadores utilizados, a PDT mostrou-se eficaz quando iniciada nos tempos determinados neste estudo, e a técnica de OCT mostrou-se uma potencial ferramenta na avaliação deste tratamento. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:26:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:10:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Em conseqüência do aumento da demanda de gás e petróleo no mercado nacional e internacional, as especificações e certificações dos resultados de analises químicas de tubos para gasodutos e oleodutos têm se tornados cada vez mais exigentes. Um contínuo desenvolvimento tem sido realizado para a melhoria de aços microligados da classe API (American Petroleum Institute). As propriedades do aço dependem do controle da composição química e parâmetros de processo durante sua fabricação. Neste trabalho, foi realizada comparação das incertezas de medição entre as técnicas de espectrometria de fluorescência de raios X por comprimento de onda (WDXRF) e de emissão óptica com fonte de arco voltaico (OES-spark) nas análises de acompanhamento de processo na produção de aços classe API. Usualmente, este tipo de análise requer menos de 40 segundos para completa caracterização química para ajuste nos parâmetros de processo de produção. As principais fontes de influência nas análises químicas foram avaliadas por planejamento de experimentos. Os elementos constituintes e traço como Al, Si, P, S, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, As, Nb, Mo e Sn foram determinados utilizando as metodologias normalizadas pela ASTM E-322, E-415, E-1009 e E-1085. Os materiais de referência certificados 185A e 187A da CMI (Czech Metrology Institute) foram utilizados para avaliação dos métodos. As incertezas das medições de resultados e a validação com relação a repetitividade e reprodutibilidade das medições foram obtidas conforme os testes estatísticos, recomendados pela norma ISO/IEC 17025. A incerteza de medição para cada elemento é discutida para ambas as técnicas. / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

A rodamina B e outros marcadores fluorescentes vêm sendo empregados na avaliação morfológica da interface de adesão com o auxílio de microscopia confocal de varredura a laser. Acrescentando-se rodamina B a sistemas adesivos, é possível observar as características de espessura da camada de adesivo, micromorfologia da camada híbrida, extensão e quantidade de tags, bem como diagnosticar defeitos ou alterações na interface de adesão. A literatura revela, entretanto, uma falta de precedentes sobre as quantidades de marcadores nos componentes resinosos. Além disso, ainda não se avaliou o efeito da concentração de rodamina B sobre a qualidade da análise da interface de adesão, bem como sobre o comportamento fotofísico dos marcadores nos sistemas adesivos. Este estudo foi realizado com o propósito de sistematizar um método de adição de rodamina B a sistemas adesivos, incluindo-se estratégias para a determinação de concentrações mínimas de rodamina nos componentes resinosos, porém, ainda viáveis para a realização da análise morfológica da interface de adesão através de microscopia confocal de varredura a laser. Para tal, os sistemas adesivos não simplificados e considerados padrão-ouro em suas categorias Adper™ Scotchbond™ Multi-Purpose (convencional de três passos) e Clearfil™ SE Bond (auto-condicionante de dois passos) foram modificados com rodamina B em cinco diferentes concentrações: C1 (0,5 mg/mL), C2 (0,10 mg/mL), C3 (0,02 mg/mL), C4 (0,004 mg/mL) e C5 (0,0008mg/mL) e o comportamento fluorescente da rodamina nos adesivos foi avaliado tanto no âmbito espectroscópico (espectroscopia de fotoluminescência), como no âmbito microscópico (microscopia confocal de varredura a laser). Para a modificação dos adesivos, utilizou-se uma técnica precisa de proporcionamento na qual o marcador fluorescente foi incorporado às resinas fluidas a partir de soluções de rodamina B em etanol. Os espectros de fluorescência mostraram diferenças nos máximos das bandas de emissão e de excitação, de acordo com as concentrações de rodamina B em cada material dispersante. A análise microscópica dos espécimes em dentina confirmou que é possível utilizar sistemas adesivos contendo rodamina B em concentrações muitas vezes menores do que as mencionadas na literatura. Ambos os sistemas avaliados puderam ser visualizados, microscopicamente, quando marcados com rodamina B nas três concentrações pré-selecionadas para a avaliação da interface de adesão: C2 (0,10 mg/mL), C3 (0,02 mg/mL) e C4 (0,004 mg/mL), sendo que C3 forneceu os melhores resultados em relação ao contraste e à saturação nas fotomicrografias. Concluiu-se que o comportamento fotofísico da rodamina B é influenciado tanto pela concentração, como pelo sistema adesivo no qual o marcador está dissolvido. A concentração de rodamina B também interfere na qualidade da análise morfológica da interface de adesão, sendo que o excesso do marcador pode dificultar a distinção de detalhes micromorfológicos. / Rhodamine B and other fluorescent markers have been used for the assessment of the bonding interface via confocal laser scanning microscopy. By adding rhodamine into adhesive systems, it is possible to study morphological characteristics of the hybrid layer, the extent and amount of resin tags and the adhesive layer thickness, as well as detecting potential defects or alterations at bonding interface. Meantime the literature reveals lack of standards among the quantities of fluorescent markers in resin-based polymers. The effects of rhodamine B concentration on the quality of the microscopic analysis, as well as on the photophysics of labeled adhesive systems were not assessed up to now. This study aimed to systematize methodologies for adding rhodamine B into adhesive systems, including suitable strategies for determining the minimum serviceable rhodamine concentrations to perform the morphological analysis of the bonding interface. Two non-simplified adhesive system considered gold standard categories Adper™ Scotchbond™ Multi-Purpose (3 steps conventional) and Clearfil™ SE Bond (2 steps self-etching) were modified with rhodamine B at five concentrations: C1 (0.5 mg/ml), C2 (0.10 mg/ml), C3 (0.02 mg/ml), C4 (0.004 mg/ml) and C5 (0.0008 mg/ml ) and the fluorescent behavior of the labeled resins was assessed both by photoluminescence spectroscopy and by confocal laser microscopy The preparation of the labeled resins was proceed by means of a precise proportioning technique in which the fluorescent marker was incorporated into the bonding agents from solutions of rhodamine B in ethanol. The fluorescence spectra showed differences in the intensity and wavelength fluorescence according to the rhodamine B concentration. Microscopic analysis of the dentin specimens confirmed adhesive systems can be modified with rhodamine B at far lower concentrations than those mentioned in the literature. Both evaluated systems were microscopically visualized while labeled with Rhodamine B at three pre-selected concentrations: C2 (0.10 mg/mL), C3 (0.02 mg/ml) and C4 (0.004 mg/ml), and C3 offered the best outcome with respect to contrast and saturation in photomicrographs. It was concluded that the photophysical behavior of rhodamine B depends on both the concentration and labeled adhesive system. The rhodamine B concentration also interferes with the quality of morphological analysis of the bonding interface, and the excess of the fluorescent marker may jeopardize the discrimination of morphological details.

Nanoesferas de sílica contendo fluoróforos encapsulados (o complexo quercetina- Al+3 e o corante rodamina B) foram preparadas com alto controle de tamanho e morfologia, utilizando catálise ácida e básica do tetraetilortossilicato (TEOS). As nanopartículas obtidas apresentaram diâmetro da ordem de 200-300 nm, possuindo maior regularidade quando preparadas em meio alcalino. Nas preparações foram utilizados o método de Stöber e o método caroço-casca. Devido à hidrólise da quercetina em meio básico, as partículas funcionalizadas com o flavonóide ou com o complexo quercetina-Al+3, apresentaram maior intensidade de emissão sob catálise ácida. No caso da catálise básica, as partículas apresentaram emissão significativa quando preparadas utilizando um sol de alumina, porém foram obtidos paralelepípedos nanométricos. Os decaimentos de fluorescência para o sistema quercetina-alumina são biexponenciais, em concordância com os dois complexos quercetina-Al+3 formados no interior da nanopartícula de sílica. No caso da rodamina B, foram realizadas medidas de espectroscopia de correlação de fluorescência, que mostraram uma relação entre relaxação difusional com tamanho e autoagregação das partículas. / Silica nanospheres doped with quercetin-Al+3 and rhodamine B were synthesized with high size control and morphology, using acid and basic catalysis of tetraethylorthosilicate (TEOS). The nanoparticle diameter obtained was about 200- 300 nm, with higher regularity when synthesized in alkaline media. The Stöber\'s and core-shell methods were used as preparation methods. Because the alkaline hydrolysis of quercetin, the flavonoid or the quercetin-Al+3 complex doped nanoparticles showed higher emission intensity when acid catalysis was used. When basic catalysis was performed, the particles prepared with an alumina-sol showed expressive emission intensity, but nanometric parallelepipeds were obtained. The quercetin-alumina fluorescence decays are biexponential, agreeing with the two types of quercetin-Al+3 complexes formed in the nanoparticles domain. In the case of rhodamine B, fluorescence correlation spectroscopy (FCS) measurements were performed, showing a relation between diffusion relaxation with size and aggregation behavior.