A indústria de cerâmica branca de objetos decorativos e utilitários, produz diariamente um contingente significativo de resíduo de gesso, oriundo do descarte dos moldes, cuja vida útil é extremamente curta. A deposição desse material via de regra é feita em aterros sanitários, sem qualquer tipo de isolamento em células e sem observar as recomendações da Lei da Política Nacional de Resíduos Sólidos. De acordo com a hierarquia estabelecida pela lei, a supressão da geração dos resíduos sólidos aparece como alternativa prioritária do ponto de vista das boas práticas ambientais. É nessa perspectiva que a tecnologia de produção industrial computadorizada de objetos tridimensionais por deposição de matéria prima, surge como alternativa. A intenção desse trabalho é apresentar conceitos de produtos que potencializem o uso dessa tecnologia através de configurações formais inovadoras para o setor, eliminando a utilização do gesso em seu processo de fabricação além de avaliar os resultados obtidos através da análise dos protótipos fabricados. / White ceramic industry of decorative and utilitarian objects, produces daily a significant contingent of waste gypsum, originated from the disposal of moulds, whose lifespan is extremely short. Deposition of this material usually is made in landfills without any type of isolation cells and without observing the recommendations of the Law of the Brazilian solid waste Policy. According to the ranking established by law, the elimination of solid waste generation appears as a priority alternative in terms of good environmental practices. In this perspective, the technology of computerized industrial production of three-dimensional objects by deposition of raw material, is an alternative. The aim of this paper is to present product concepts that enhance the use of this technology through innovative formal settings for the sector and make an analysis about the results.

O objetivo deste trabalho é avaliar a viabilidade técnica do desenvolvimento de uma miniextrusora dupla-rosca corrotativa que, além de processar a matéria-prima, possa exercer a função de um cabeçote de impressão 3D. Os avanços tecnológicos na área da manufatura relacionados à impressão 3D têm gerado grande entusiasmo nos últimos 10 anos, na medida em que possibilitam a fabricação de formas geométricas de alta complexidade diretamente a partir de arquivos digitais, agilizando a cadeia de produção e reduzindo custos de ferramental associados. Apesar das inúmeras vantagens, a Manufatura Aditiva (MA) ainda é uma tecnologia em desenvolvimento e, portanto, apresenta desafios para que possa realmente atender às novas demandas criadas pela comunidade científica e industrial, muitos deles relacionados com a busca por novos materiais de impressão, com a melhoria dos materiais utilizados, das estratégias de deposição visando menor tempo de fabricação e maior precisão dimensional e com a ausência de padronização para os processos. As tendências no desenvolvimento de materiais para as técnicas de MA por extrusão apontam tanto para a elaboração de compósitos de matriz polimérica e blendas capazes de conferir propriedades mecânicas mais apropriadas às impressões e/ou proporcionar novas funcionalidades, quanto para o desenvolvimento de sistemas que possibilitem a deposição de matérias-primas diferenciadas ou a incorporação de soluções de pós-processamento para compor sistemas híbridos de manufatura. Nesse contexto, a principal motivação deste trabalho é a ausência de um equipamento para produção de compósitos poliméricos e blendas a partir pequenas quantidades de material em pó (cerca de 200 g) e que também seja capaz de estruturar objetos tridimensionais por meio da deposição de camadas sucessivas de material fundido. A fim de obter o conjunto de parâmetros geométricos e operacionais fundamentais para a definição e avaliação da miniextrusora dupla-rosca, houve a necessidade de se desenvolver um procedimento sistemático integrando conceitos de projeto de máquinas, processo de extrusão dupla-rosca e reologia aplicados ao contexto da MA. O método de projeto resultante considera requisitos funcionais e restrições geométricas específicas, conciliando a necessidade de manter uma folga constante entre as roscas com a desejada ação de autolimpeza obtida por meio da interpenetração das mesmas. A capacidade de processar o material viscoso com o torque fornecido às roscas, requisito crítico a ser atendido, foi avaliada teoricamente para o ABS (acrilonitrila butadieno estireno) virgem e validada experimentalmente para três sistemas baseados em ABS com auxílio de um reômetro de torque. Ao final do estudo, foi obtido um modelo geométrico virtual de dimensões reduzidas (69,6x75x201 mm) e na sequência foi construído um mock-up com auxílio da impressão 3D para avaliação das tolerâncias dimensionais, cinemática e funcionalidades básicas do conjunto. Estima-se que a miniextrusora projetada, operando a 10 rpm, seja capaz de processar até 0,2 kg/h e gerar 60% do calor necessário para a fusão (ABS), mostrando-se viável para aplicação como cabeçote intercambiável de impressão 3D destinado à pesquisa de novos materiais para MA. / The objective of this document is accessing the development feasibility of a mini co-rotating twin-screw extruder capable of mixing different materials and performing the function of 3D printhead. The technological progress in the manufacturing context related to 3D printing have generated great enthusiasm in the last 10 years, as it enables fabricating complex geometric shapes directly from digital files, speeding up production chain and reducing associated tooling costs. Despite the many advantages, Additive Manufacturing (AM) is still an emerging technology and must overcome challenges to effectively meet the new demands created by scientific and industrial communities, many of them related to the search for new building materials, improving current materials and deposition strategies, in order to achieve faster fabrication and increased dimensional precision, as well as the lack of process standardization. Tendencies towards material development to AM techniques based in extrusion points to the formulation of different polymer matrix composites and blends capable of imparting more appropriate mechanical properties to the 3D prints and/or provide new functionalities, as well as to the development of systems capable of depositing special raw materials or to the incorporation of post processing solutions composing hybrid manufacture systems. In that context, the main motivation for this work is the lack of an equipment for producing polymer composites and blends from small amounts of powder material (about 200 g) that is also capable of structuring three-dimensional objects depositing successive layers of fused material. In order to obtain the fundamental geometric and operational parameters set to define and access the mini twin-screw extruder, it was necessary to develop a systematic procedure integrating concepts from machine design, twin-screw extrusion and rheology applied to the AM context. The resulting design method considers specific functional requisites and geometric constraints, conciliating the need for a constant clearance between the screws and the desired self-cleaning action obtained with closely intermeshing screws. The capacity to process viscous material with the torque provided to the screws, a critical requisite to be met, was theoretically evaluated considering ABS resin (acrylonitrile butadiene styrene) and experimentally validated to three polymer systems based in ABS with a torque rheometer. At the end of the study, a virtual geometric model with reduced dimensions (69.6x75x201 mm) was obtained and then a mock-up was 3D printed in order to evaluate dimensional tolerances, cinematics and basic functionalities. It is estimated that the mini twin-screw extruder designed is able to process up to 0.2 kg/h running at 10 rpm and generate 60% of the heat necessary to melt the polymer (ABS), showing to be feasible to its application as an interchangeable 3D printhead for research of new materials in AM.

Nos últimos anos, a impressão 3D vem se colocando como uma técnica fundamental na produção de novos biomateriais; a estereolitografia, em particular, permite que sejam impressos arcabouços para suporte celular de arquiteturas altamente complexas. Observa-se, todavia, uma oferta pouco significante de resinas passíveis de impressão, uma vez que o mesmo material deve reunir características como biocompatibilidade, biodegradabilidade e, em algumas técnicas de impressão, potencial fotocurável. Este trabalho concentrou-se em sintetizar poliésteres inéditos - derivados de pantenol - biodegradáveis e bioabsorvíveis via policondensação catalisada pela lipase B da Candida antarctica. Além disso, pretendeu-se incluir insaturações de modo a permitir fotorreticulação dos mesmos. Foram produzidos dois tipos de poliésteres insaturados: (1) com insaturações endo (pertencentes à cadeia principal do polímero), a partir de copolímeros produzidos de pantenol e mistura de diésteres saturados (adipato de dietila e sebacato de dietila) e diésteres insaturados (fumarato de dietila e glutaconato de dietila); (2) com insaturações exo (pertencentes às cadeias secundárias do polímero), a partir da acrilação da hidroxila secundária de pantenol de poliésteres saturados do mesmo. A caracterização por cromatografia de permeação em gel mostrou a produção de7 polímeros na faixa de massa molar entre 2000 e 5000 Da. Todas as estruturas foram confirmadas por 1H RMN. A fotocura do material foi testada a partir de soluções dos poliésteres contendo fotoiniciador (BAPO) e correticulantes (NIPAM, NVPM e VIM). Após irradiação com radiação UV em 254 nm por diferentes tempos, foram produzidos filmes que puderam ter sua fração sol/gel determinadas, bem como suas características de intumescimento. Além de serem os primeiros poliésteres de pantenol observados até o momento na literatura, os materiais sintetizados neste trabalho provaram potencial de uso em impressoras 3D, visto que foram produzidos filmes fotorreticulados após cerca de 1 minuto de irradiação. / This work focused on synthesizing unpublished biodegradable and bioabsorbable panthenol-derived polyesters via polycondensation catalyzed by Candida antarctica lipase B. In addition, it was intended to include unsaturations to enable photocrosslinking in the final material. Two types of unsaturated polyesters were synthesized: (1) with unsaturations \"endo\" (belonging to the main polymer chain), from copolymers made of panthenol and mixtures of saturated diesters (adipate, diethyl sebacate and diethyl) and unsaturated diesters (diethyl fumarate and diethyl glutaconate); (2) with \"exo\" unsaturations (not in the main polymer chain), from the acrylation of the secondary panthenol hydroxyl group of the first saturated polyester.9 Characterization by gel permeation chromatography showed the production of polymers in the range of molar mass between 2000 and 5000 Da. All structures were confirmed by 1 H NMR. The photocrosslinking capability of the material was tested from polyester solutions containing photoinitiator (BAPO) and crosslinkers (NIPAM, NVPM, and VIM). After irradiation with UV radiation at 254 nm for different times, films were produced that could have their sol / gel fraction determined, as well as their swelling characteristics. In addition to being the first panthenol polyesters observed so far in the literature, the materials synthesized in this work proved potential use in 3D printers since photocrosslinked films were produced after about 1 minute of irradiation.

Submitted by Paula Lumi Goulart Nishimura (lumi.paula@gmail.com) on 2018-06-04T19:58:13Z No. of bitstreams: 1 Nishimura_Paula_diretrizes_design_cadeirasderodas.pdf: 8095797 bytes, checksum: 1357536835458a473e7ca38e94c32e9f (MD5) / Approved for entry into archive by Lucilene Cordeiro da Silva Messias null (lubiblio@bauru.unesp.br) on 2018-06-05T12:45:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 nishimura_plg_me_bauru.pdf: 7973597 bytes, checksum: d53a2fda1c6589b14cd407d952d45b81 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-05T12:45:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 nishimura_plg_me_bauru.pdf: 7973597 bytes, checksum: d53a2fda1c6589b14cd407d952d45b81 (MD5) Previous issue date: 2018-03-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Muitas das cadeiras de rodas utilizadas por animais domésticos com problemas locomotores são feitas a partir de materiais improvisados, como canos, rodinhas de brinquedos e diversos materiais reciclados, devido, sobretudo, aos seus baixos custos. Porém, esses aparelhos improvisados podem ter desempenho comprometido e não atenderem às necessidades do animal, até mesmo causarem lesões por não serem devidamente adaptados. Uma das finalidades do Design é solucionar problemas de projeto, como também otimizar o produto e o seu processo de produção, podendo, dessa forma, auxiliar no desenvolvimento de equipamentos para cães com problemas locomotores, cuja área ainda carece de estudos. O objetivo da presente pesquisa foi propor as diretrizes necessárias para a construção de cadeiras de rodas eficientes para cães com problemas de locomoção nos membros pélvicos a partir de tecnologias de Prototipagem Rápida, as quais proporcionam a obtenção de peças com exatidão geométrica ou discrepância desprezível, assegurando maior conforto e melhor funcionalidade, com menores tempo de produção e custos. Esta pesquisa foi dividida em duas fases: (i) pesquisa teórica bibliográfica e (ii) pesquisa prática experimental. Na teórica, foram feitas revisões bibliográficas a respeito dos problemas locomotores em cães e sobre as tecnologias de Prototipagem Rápida, suas aplicações e estado da arte. Já na fase experimental, uma metodologia projetual adaptada de Munari (1981) foi utilizada para confecção e análise de aparelhos existentes, os quais contribuíram para a proposta de um modelo que suprisse as necessidades dos modelos analisados. A cadeira de rodas projetada, embora tenha atendido às principais expectativas, necessitou de alguns ajustes e alterações estruturais, podendo ser considerada um primeiro passo para o desenvolvimento de modelos futuros. Em vista disso, através das informações obtidas na produção desse aparelho, como também os dados coletados a partir dos outros testes e análises, foi possível elencar as diretrizes fundamentais para a produção de cadeiras de rodas eficientes, com peças impressas em 3D, para cães com problemas locomotores nos membros pélvicos. / Many wheelchairs used by domestic animals with locomotion problems are made from improvised materials such as pipes, toy wheels and many recycled materials, due to their low costs. However, these improvised devices can compromise performance and may not attend the needs of the animal, even causing injuries for not being properly adapted. One of Design's purposes is to solve problems within projects, as well as to optimize the product and its production process, and, in this way, to aid in the development of this kind of equipment for dogs with locomotive problems, whose area is still lacking in studies. The present research objective was to propose the necessary guidelines for the construction of efficient wheelchairs for dogs with locomotion problems in the pelvic area using Rapid Prototyping technologies, which provide pieces with geometric accuracy or negligible discrepancy, ensuring greater comfort and better functionality to the dog, with shorter production time and lower costs. This research was divided into two phases: (i) theoretical bibliographic research and (ii) experimental practical research. In the theoretical phase, bibliographical reviews were made regarding the locomotion problems in dogs and about Rapid Prototyping technologies, their applications, and state of the art. In the experimental phase, a design methodology adapted from Munari (1981) was used for the confection and analysis of existing devices, which contributed to the proposal of a model that would attend the needs of the models analyzed. The designed wheelchair, although had met the main expectations, required some adjustments and structural changes, and could be considered a first step for the development of future models. Consequently, through the information obtained in the production of this device, as well as the data collected from the other tests and analyzes, it was possible to list the fundamental guidelines for the production of efficient wheelchairs with 3D printed parts for dogs with locomotion problems in the pelvic area.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-04-27T13:04:57Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - João Henrique Dayrell de Castro - 2018.pdf: 7299168 bytes, checksum: efabcdcc029c5f210c34a1d570717bbb (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-04-27T13:17:35Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - João Henrique Dayrell de Castro - 2018.pdf: 7299168 bytes, checksum: efabcdcc029c5f210c34a1d570717bbb (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-27T13:17:35Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - João Henrique Dayrell de Castro - 2018.pdf: 7299168 bytes, checksum: efabcdcc029c5f210c34a1d570717bbb (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-03-26 / Taking into consideration the different types of problems faced in the surgical procedures related to planning, this study presented a new possibility with the use of 3D prototyping, aiming to assist the dental professionals in the dental implant management and other procedures. This research evaluated the use of prototyping as an auxiliary tool for a safe surgical planning, considering that it provides the most faithful reproduction of the dental arches. The methodology evaluated the creation of prototypes using tomographic image les manipulated by InVesalius software, which processes 3D images for the generation of three dimensional objects to be printed by material extrusion. The objective was to create models to facilitate the management of surgical procedures in Implant Dentistry, with consequent minimization of errors and greater comfort for the patient. From images acquired in the public image bank www.dicomlibrary.com a three-dimensional model was created and printed. Following a dental implant procedure was performed on the printed model, following all step sof the procedure that s hould be done on the patient. As a result practical applicability will denote several possibilities, that increasingly digital technology nds and performs variables that in the past seemed impossible. Technological evolution implies an ever more complete future in relation to the diagnosis, planning and health are a treatment. / Levando em consideração os diversos tipos de problemas enfrentados nos procedimentos cirúrgicos, relacionados ao planejamento, neste estudo apresentou uma nova possibilidade com o uso da prototipagem 3D, objetivando auxiliar os trabalhos dos profissionais da área odontológica, no caso da gestão de implantes dentários e demais procedimentos. Essa pesquisa avaliou a utilização da prototipagem como ferramenta auxiliar para um planejamento cirúrgico seguro, considerando que esta, proporciona a reprodução mais fiel das arcadas dentárias. A metodologia avaliou a criação de protótipos utilizando arquivos de imagens tomográficas manipuladas pelo software InVesalius, que processa imagens 3D para geração de objetos tridimensionais a serem impressos por extrusão de material. O objetivo foi criar modelos para facilitar o gerenciamento dos procedimentos cirúrgicos em Implantodontia, com consequente minimização de erros e maior conforto para o paciente. A partir de imagens adquiridas no banco público de imagens www.dicomlibrary.com um modelo tridimensional foi criado e impresso. Na sequência um procedimento de implante dentário foi executado no modelo impresso, seguindo todos os passos do procedimento que deverá ser feito no paciente. Como consequente aplicabilidade prática denotará possibilidades diversas, que cada vez mais a tecnologia digital encontra e realiza variáveis que no passado parecia impossível. A evolução tecnológica implica num futuro cada vez mais completo com relação ao diagnóstico, planejamento e tratamento das áreas da saúde.

Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2017-03-02T21:06:32Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Lucas da Costa Duarte - 2016.pdf: 3454791 bytes, checksum: 29ace536ee1c0aefc19dfbcdcec01bbe (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-03-03T11:42:43Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Lucas da Costa Duarte - 2016.pdf: 3454791 bytes, checksum: 29ace536ee1c0aefc19dfbcdcec01bbe (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-03T11:42:43Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Lucas da Costa Duarte - 2016.pdf: 3454791 bytes, checksum: 29ace536ee1c0aefc19dfbcdcec01bbe (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-08-05 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / This study describes the assembly and use of a RepRap 3D printer with a modeling technology fused deposition modeling (FDM) for manufacturing microfluidic devices for direct spray ionization mass spectrometry (DS-MS) assisted by paper tip as well as for generation of droplets of water/oil with integrated electrochemical detection. The low-cost 3D printer has been properly assembled and calibrated by means of pieces of kit purchased commercially. The smaller channel width obtained which allowed the uniformity 3D printing without any obstruction was 400 μm. For studies of DS-MS were used microfluidic devices consisting of a single channel (the dimensions 30 mm × 0.5 mm × 0.5 mm) connected to a sample reservoir with 3 mm diameter with low cost (R$ 0.20) and time printing (20 min). A tip paper (5 mm × 0.5 mm) was cut out and inserted at the end of the printed channel to facilitate the formation of the spray. The spraying was promoted by the application of 4 kV in the sample reservoir containing 0.1% formic acid in methanol prepared. This organic medium showed high compatibility with the polymeric material used for the printing of microfluidic chips. Using a glucose solution as a template, the spray formed by the proposed microfluidic device was extremely stable compared to the spray generated by conventional paper devices for at least 10 min. The analytical devices for viability of the printed DS-MS was successfully demonstrated by qualitative analysis of ball pens inks, caffeine, xylose and lysozyme. The DS-MS devices exhibited significant repeatability and reproducibility, making it possible to reuse. For the generation of droplets of oil/water it was built with a device channel in the T-junction configuration with 0.75 mm × 50.0 mm × 0.7 mm and containing two integrated electrodes (1.5 mm × 2.0 mm and spacing 0.5 mm) in antiparallel arrangement. These electrodes consisting of a mixture of ABS and carbon nanotubes were used for conductivity detection capacitively coupled contact (C4D). The droplets were generated by varying the flow rate of continuous phase comprised of oil + Span80/water + Triton between 10 to 60 μL/min. Through the printed electrodes it was possible to employ the system C4D system to detect the droplets generated with a satisfactory response. The intensity and width of peaks obtained exponentially decrease the extent that it increases the flow of the continuous phase. Moreover, it was possible to correlate the length of the droplet generated from the signals obtained with C4D, indicating potential as a new technique for droplet measures. Finally, the 3D printer made possible the manufacture of parts contributed to other works in cooperation to include the construction of an electrochemical cell for by batch injection analysis, a support for Snitrosothiols decomposition, a cover for conductivity detection cell, micromixers, devices for ELISA assays and mold for manufacturing zones for colorimetric analysis. / modelagem por fusão e deposição (fused deposition modeling, FDM) para fabricar dispositivos microfluídicos para ionização direta por spray em espectrometria de massas (DS-MS) assistida por ponta de papel, bem como para geração de gotículas de água/óleo com detecção eletroquímica integrada. A impressora 3D de baixo custo foi devidamente montada e calibrada por meio do kit de peças adquirido comercialmente. A menor largura de canal obtida que permitiu a uniformidade de impressão 3D sem qualquer obstrução foi de 400 μm. Para os estudos de DS-MS, foram utilizados dispositivos microfluídicos constituídos de um único canal (nas dimensões 30 mm × 0,5 mm × 0,5 mm) conectado a um reservatório de amostra com 3 mm de diâmetro com baixo custo (R$ 0,20) e tempo de impressão (20 min). Uma ponta de papel (5 mm × 0,5 mm) foi cortada e inserida na extremidade do canal impresso para facilitar a formação do spray. A pulverização foi promovida através da aplicação de 4 kV no reservatório de amostra contendo 0,1% de ácido fórmico preparada em metanol. Este meio orgânico demonstrou grande compatibilidade com o material polimérico utilizado para a impressão dos chips microfluídicos. Usando-se uma solução de glicose como modelo, o spray formado pelo dispositivo microfluídico proposto foi extremamente estável quando comparado com o spray gerado pelos dispositivos convencionais de papel por pelo menos 10 min. A viabilidade analítica dos dispositivos impressos para DS-MS foi demonstrado com sucesso por meio de análise qualitativa de tintas de canetas esferográficas, cafeína, xilose e lisozima. Os dispositivos de DS-MS exibiram repetitividade e reprodutibilidade significativa, tornando possível a sua reutilização. Para a geração de gotículas de óleo/água foi construído um dispositivo com canais na configuração junção em T com 50,0 mm × 0,75 mm × 0,7 mm contendo dois eletrodos integrados (1,5mm × 2,0 mm e espaçamento de 0,5 mm) na disposição antiparalela. Estes eletrodos, constituídos de uma mistura de ABS e nanotubos de carbono, foram utilizados para detecção condutométrica sem contato capacitivamente acoplada (C4D). As gotículas foram geradas variando a vazão de fase contínua formadas por óleo+Span80/ água+Triton de 10 a 60 μL/min. Por meio dos eletrodos impressos foi possível empregar o sistema C4D para detecção das gotas geradas com resposta satisfatória. A intensidade e largura dos picos obtidos diminuem exponencialmente a medida em que se aumenta a vazão da fase contínua. Além disso, foi possível correlacionar o comprimento da gota gerada com os sinais obtidos com C4D, indicando potencialidade como uma nova técnica para medidas de gotículas. Por fim, a impressora 3D possibilitou a fabricação de peças que contribuíram para outros trabalhos em colaboração que incluem a construção de uma célula eletroquímica para análise por injeção em batelada, um suporte para decomposição de S-nitrosotióis, uma tampa para cela de detecção condutométrica, micromisturadores, dispositivos para ensaios de ELISA, e molde para fabricação de zonas para análises colorimétrica.

Estudos recentes em medicina regenerativa utilizam estruturas de crescimento celular conhecidas como scaffolds: um scaffolds é uma estrutura porosa feita de material biodegradável. Essas estruturas ajudam na formação e reconstituição de novos tecidos, servindo como suporte para o crescimento e proliferação celular. Esses podem ser fabricados utilizando processos de manufatura aditiva (MA). O processo utilizado na pesquisa foi o FFF (Fused Filament Fabrication), que se baseia em fundir polímero e extrudá-lo em forma de filamento para produção de peças tridimensionais para confecção dos scaffolds. O polímero utilizado na pesquisa foi o ácido poliláctico (PLA), por ser biocompatível. Uma possível forma de aumentar a rugosidade de superfície é gerar uma geometria diferente na seção transversal do filamento extrudado que forma o scaffold. Assim, o scaffold adquiriria a micro-rugosidade ou nanorrugosidade (rugosidade superficial do material utilizado e inerente do processo), e a macrorrugosidade (geometria gerada ao longo de seu comprimento): a micro-rugosidade, para fins deste trabalho, será considerada como a rugosidade (acabamento de uma superfície); a macrorrugosidade (ou macrogeometria) será considerada, para fins deste trabalho, como a textura que se apresenta na forma de uma seção transversal de um filamento extrudado. Para gerar essa macrotextura, é necessário gerar na ferramenta bico extrusor uma geometria diferente na saída do bico. Geralmente, na saída do bico extrusor é feito um furo de geometria circular. Foi proposto neste estudo utilizar uma geometria diferente de um círculo na saída do bico, geometria essa a ser transferida ao filamento durante o momento da extrusão. A alteração desta geometria requer a utilização de técnicas não convencionais de usinagem. Neste projeto foram produzidos filamentos modificados a fim de melhorar a citocompatibilidade no scaffold. A morfologia foi analisada in vitro e o novo bico gerou filamentos impressos com diferenças na citocompatibilidade e com mudanças nos aspectos morfológicos das células quando comparadas àquelas aderidas aos filamentos convencionais. / Recent studies in regenerative medicine use cell growth structures known as scaffolds: a scaffold is a porous structure made of biodegradable material. These structures aid in the formation and reconstitution of new tissues, serving as a support for cell growth and proliferation. They are manufactured using additive manufacturing (AM) processes. The technology executed in this research was the FFF (Fused Filament Fabrication), which is based on melting polymer in the form of a filament and extruding it for the production of three-dimensional parts for the manufacture of scaffolds. The polymer used in this research was the polylactic acid (PLA), which was used because it is biocompatible. One possible way to increase surface roughness is to generate a geometry in the cross section of the extruded filament forming the scaffold. Thus, the scaffold would acquire the micro-roughness or nano roughness (surface roughness of the material used and inherent in the process), and the macro-roughness (texture generated along its length): the micro-roughness, for purposes of this work, will be considered a roughness (surface finish); The macro-roughness (or macro-geometry) will be considered, for purposes of this work, as the texture which is in the form of a cross-section of an extruded filament. To generate this texture (macro-roughness) it is necessary to generate a macro-geometry in the nozzle extruder tool. Usually at the exit of the extruder nozzle is made a hole of circular geometry. It was proposed in this study to use a geometry different from a circle at the exit of the nozzle to be transferred to the filament during the moment of the extrusion. Altering this geometry requires the use of non-conventional machining techniques. In this project modified filaments were produced in order to improve cytocompatibility and for cell differentiation in the scaffold. The morphology was tested in vitro and the new nozzle was able to generate printed filaments with differences in cytocompatibility and with changes in the morphological aspects of the cells when compared to those adhered to the conventional filaments.

A presente tese descreve o aprimoramento do acoplamento de eletroforese capilar/espectrometria de massas com ionização por electrospray (CE-ESI-MS) (1) pelo desenvolvimento de estratégias de controle de temperatura e posicionamento e (2) pela inclusão de dois detectores condutométricos sem contato (C4Ds) ao capilar de separação eletroforética de modo a se obter informações complementares àquelas fornecidas pelo MS. Os primeiros aprimoramentos consistiram na introdução de uma plataforma móvel para o CE e um módulo de refrigeração da porção externa do capilar. Com estes aprimoramentos, foi possível realizar estudo de cinética de hidrólise de monoetilcarbonato (MEC) por CE-ESI-MS, obtendo-se, pela primeira vez, o valor da energia de ativação de 99 ± 8 kJ mol-1. Posteriormente, foi desenvolvida uma série de protótipos de cartuchos impressos 3D em ABS, permitindo a introdução de até dois C4Ds. Além da inclusão dos detectores, a versão aprimorada do cartucho permitiu um bom comportamento térmico da coluna, permitindo que, tal como em sistemas CE-DAD, correntes eletroforéticas alcancem valores da ordem de 100 µA sem efeitos térmicos indesejados (o que não ocorre ao se utilizar o cartucho original para CE-MS). As possibilidades do arranjo CE-(C4D)2-ESI-MS foram demonstradas pelo desenvolvimento de métodos analíticos de separação para: (1) açúcares a pH 11,2; (2) aminas biogênicas a pH 2,0 e (3) ácidos carboxílicos a pH 7,5. A compatibilização dos eletroferogramas dos C4Ds ao longo do capilar e do ESI-MS no final do capilar foi conseguida pela correção da escala de tempo. Assim, as informações obtidas com os vários detectores podiam ser facilmente complementadas. Devido à baixa seletividade intrínseca do C4D, este se mostra amplamente complementar ao ESI-MS, que é o sistema mais seletivo para CE disponível na atualidade. Embora este último também seja altamente sensível, o C4D se mostrou comparável ou até mais apropriado em alguns casos. Assim, esta combinação única apresenta um grande potencial como ferramenta analítica. / The capillary electrophoresis/mass spectrometry with electrospray source (CE-ESI-MS) was improved by (1) the development of new temperature control and positioning systems and (2) the inclusion of two capacitively coupled contactless conductivity detectors (C4Ds) to the electrophoretic separation capillary allowing to obtain complimentary information to the MS. The initial improvements were the introduction of a sliding platform for the CE equipment and a thermostatic module for the portion of the capillary outside the CE environment. These improvements allowed obtaining, for the first time, the activation energy of hydrolysis reaction of monoethyl carbonate: 99 ± 8 kJ mol-1. However, the most important improvement was the development of 3D-printed cartridge allowing the inclusion of up to two C4Ds along the capillary. This cartridge also allowed a significant improvement of the thermal control over the capillary. No significant difference of the original CE-DAD was observed for electrophoretic currents up to 100 µA. The original CE-MS has similar behavior only until 60 µA. New possibilities of the CE-(C4D)2-ESI-MS setup were demonstrated by the development of analytical methods for separation of: (1) sugars at pH 11.2, (2) biogenic amines at pH 2.0, and (3) carboxylic acids at pH 7.5. The electropherograms of the three detectors were made compatible by correcting the time scales. Therefore, the information obtained from the three detectors may be easily complemented. Thanks to the intrinsic low-selectivity of the C4D, that is complementary to the MS, which is the most selective detector for CE today. Although MS is also highly sensitive, C4D had similar or even better performance in some cases. Therefore, this unique combination is powerful analytical tool

A subluxação atlantoaxial em cães miniatura culmina em compressão da medula espinhal e mielopatia cervical de graus variáveis. Frequentemente o tratamento cirúrgico se faz necessário, sendo os implantes transarticulares uma das opções terapêuticas. Convencionalmente a passagem desses implantes baseia-se em pontos anatômicos de referência e ângulos genéricos preestabelecidos, todavia, devido ao estreito corredor ósseo o posicionamento ideal é desafiador. O desenvolvimento de métodos de planejamento cirúrgico individualizados poderia aumentar a acurácia na aplicação de implantes atlantoaxiais. O presente estudo teve como objetivo desenvolver um guia cirúrgico paciente-específico (GCPE) para colocação de pinos atlantoaxiais em cães miniaturas e comparar a eficácia desses dispositivos em relação a técnica cirúrgica convencional. Para tanto, dezesseis cadáveres de cães de até seis quilogramas foram dispostos aleatoriamente em dois grupos de oito cães, para serem submetidos a cirurgia de estabilização transarticular atlantoaxial com pinos lisos de 1,6 mm. Nos cães do Grupo A (GrA) a aplicação dos pinos foi guiada por um GCPE, desenvolvido com base em imagens de tomografia computadorizada (TC), a partir de técnicas de prototipagem rápida e impressão 3D por modelagem por fusão e deposição. Os cães do Grupo B (GrB), foram submetidos ao procedimento operatório convencional, sendo a passagem dos pinos guiada por referências anatômicas. Posteriormente ambos os grupos foram submetidos à exame de TC para avaliação da acurácia dos pinos. Para a avaliação do posicionamento dos implantes criou-se uma escala que ponderou a manutenção nos corredores seguros e os classificou de acordo com a estabilidade oferecida e a segurança da aplicação. Observou-se que não houve diferença significativa entre o método com GCPE e a cirurgia convencional, sendo que ambos grupos tiveram resultados expressivos de pinos inadequadamente aplicados, incluindo violação de corticais com obliteração do forame vertebral em 3 (37,5%) cães do GrA e 4 (50%) cães do GrB e obliteração do forame transverso em 3 (37,5%) animais do GrA e 1 (12,5%) do GrB. A aplicação de pinos em posição adequada bilateralmente foi observada em apenas 2 (25%) cães de cada grupo. Concluímos que a confecção de um GCPE para pinos transarticulares em cães miniaturas é viável, todavia, o modelo criado não foi capaz de aumentar a eficácia e segurança da cirurgia em relação à técnica convencional. / The atlantoaxial subluxation in miniature dogs leads to spinal cord compression and cervical myelopathy in several degrees. Commonly the surgical treatment is necessary, and one of therapeutic options are the transarticular fixation. Conventionally the passage of these implants is based on anatomical reference points and generics pre-established angles, however, due to the narrow bony corridor the ideal positioning is challenging. The development of individual surgical planning methods could improve the accuracy of atlantoaxial implants application. The present study aimed to develop a patient-specific surgical guide (PSSG) for placement of atlantoaxial pins in miniature dogs and to compare the efficacy of these devices related to the conventional surgical technique. Sixteen cadavers of dogs, up to six kilograms, were randomly placed in two groups of eight dogs each, to undergo atlantoaxial transarticular stabilization with Kirschner wires. On the Group A (GrA) the application of Kirschner wire were guided by a PSSG, developed based on computed tomography (CT) images, using rapid prototyping and fused deposition modeling 3D impression technique. The dogs of Group B (GrB) were submitted to conventional procedure, with the passage of the Kirschner wires guided by anatomical references. After surgeries, dogs in both groups were submitted to a CT scan to evaluate the accuracy of the implants. To evaluate the implants position a scale was created and considered the maintenance of the pins in the safe corridors and classified them according to the stability and safety of the application. It was observed that there was no significant difference between the PSSG method and the conventional surgery, and that both groups had expressive results of inappropriately applied pins, including obliteration of vertebral foramen in 3 (37.5%) dogs from GrA and 4 (50%) dogs from GrB and obliteration of the transverse foramen in 3 (37.5%) dogs from GrA and 1 (12, 5%) dog of GrB. The bilaterally application of pins in a suitable position was observed in only 2 (25%) dogs of each group. We concluded that the development of a PSSG for transarticular pins in miniature dogs is feasible, however, the model that we design was not able to increase the efficacy and safety of the surgery, compared to the conventional surgical technique.

Próteses auriculares tem o objetivo de proporcionar uma maior confiança a pacientes com perdas parciais ou totais da orelha. A aparência realista de uma prótese é fator fundamental para a recuperação psicossocial dos pacientes, pois auxilia na dissimulação da perda. O procedimento convencional de elaboração de próteses auriculares envolve o trabalho de um especialista que utiliza processos manuais para recriar a forma singular de uma orelha. Este é um processo lento, complexo e naturalmente pode ocasionar imperfeições. Este estudo apresenta um procedimento que, a partir de exames de imagem, utiliza técnicas computacionais de reconstrução, espelhamento e inversão de modelos tridimensionais para manufatura aditiva (impressão 3D) de moldes. Os resultados mostram que a prótese elaborada utilizando o processo exibe alto grau de realismo, apresentando 97,8% de similaridade dimensional comparada com a orelha sã do paciente. / Auricular prostheses are intended to provide confidence to patients with partial or total loss of the ear. The realistic appearance of a prosthesis is a key factor for the psychosocial recovery helping in dissimulation of loss. The standard procedure of auricular prosthesis design involves the work of an expert using manual processes to recreate the complex shape of the ear. This slow and complex process can easily lead to imperfections. This study presents a procedure that starting from an image exam uses computational techniques of reconstruction, mirroring and inversion of three-dimensional models for additive manufacturing (3D printing) of molds. The results show that the designed prosthesis using the process has a high level of realism, with 97.8% of similarity compared to the healthy ear of the patient.