IPEN: Recent submissions

  • IPEN-DOC 10875

    HAYEK, R.R.A.; YAMADA JUNIOR, A.M. ; GARCEZ, A.S.; NUNEZ, S.C. ; SUZUKI, L.C.; RIBEIRO, M.S. . Comparation between photodynamic therapy and a bactericidal solution in the treatment of dental alveolitis microbiological evaluation. Brazilian Dental Journal, v. 15, Special issue, p. 110-110, 2004.

    Abstract: Photodynamic therapy is a new therapeutic modality to treat microbial infections. The aim of this pilot study was to compare this new therapeutic approach with clorhexidine in mini pigs induced alveolitis. Alveolitis is an inflammatory disease that involves the superficial bone layer in the dental alveolus. Eight dental elements were extracted from mini pigs and immediately after the alveolus were contaminated with Streptoccocus aureus. After seven days the area presented edema and hyperemia. In the clorhexidine group the alveolus were debrided and irrigated with a 0.12% solution of clorhexidine. In Laser group the alveolus were debrided and photodynamic therapy was performed consisting in the application of a azulene paste inside the alveolus with a preirradiation time of 5 minutes followed by irradiation with a low power diode laser, ?= 685 nm, P= 50 mW, E= 9 J, for 3 minutes. Microbiological samples were harvested before and after treatment for both groups with sterile paper points. The results showed bacterial reduction in both groups, although photodynamic therapy was significantly more effective to reduce the population of S. aureus. This finding indicates that photodynamic therapy can be an alternative method to the treatment of alveolitis.

    Palavras-Chave: dentistry; photodynamic therapy; germicides; inflammation

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  • IPEN-DOC 10464

    ZEZELL, D.M. ; BEVILACQUA, F.M.; MAGNANI, R.; ANA, P.A. ; EDUARDO, C.P.. Fluoride incorporation and acid resistance of dental enamel irradiated with Er:YAG: atomic absorption spectrometry and spectrophotometry. Brazilian Dental Journal, v. 15, Special issue, p. 131-131, 2004.

    Abstract: Er:YAG effects on dental enamel surface regarding the resistance to demineralization and the fluoride incorporation were evaluated. 80 samples were divided into 8 groups: G1) control - APF application; G2) conditioning with 37% phosphoric acid and APF application; G3) irradiation with 250 mJ/pulse, 7 Hz, 31,84 J/cm2 (contact) and APF application; G4) irradiation with 200 mJ/pulse, 7 Hz, 25,47 J/cm2 (contact) and APF application; G5) irradiation with 150 mJ/pulse, 7 Hz, 19,10 J/cm2 (contact) and APF application; G6) irradiation with 250 mJ/pulse, 7 Hz, 2,08 J/cm2 (non-contact) and APF application; G7) irradiation with 200 mJ/pulse, 7 Hz, 1,8 J/cm2 (non-contact) and APF application; G8) irradiation with 100 mJ/pulse, 7 Hz, 0,9 J/cm2 (noncontact) and APF application. All samples were immersed in 2,0 M acetic-acetate acid solution, pH 4,5 for 8 hours. The fluoride, calcium and phosphorous ions were analyzed, by atomic absorption spectrometry and spectrophotometry. Groups laser irradiated before topic APF application presented better results than the control. There was higher fluoride incorporation on G7 and G8. Calcium and phosphorous analysis reveled a decrease on the enamel demineralization on G2 and G3 groups. The Er:YAG laser on irradiation conditions of this work is a promissory alternative for the Preventive Dentistry.

    Palavras-Chave: dentistry; enamels; lasers; laser radiation; fluorides

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  • IPEN-DOC 10306

    ZEZELL, D.M. ; MIYAKAWA, W.; RIVA, R.; WATANUKI, J.T.. Monte-Carlo Modelling of light propagation in hard dental tissues. Brazilian Dental Journal, v. 15, Special issue, p. 131-131, 2004.

    Abstract: In the Monte-Carlo model, we simulated the propagation of visible light and the temperature distribution in human tooth, which reflects the energy deposited in the tooth by the laser. As a turbid medium, differences in absorption and scattering coefficients of the enamel and dentine must be taken into account. These data are not completely established in the literature in the visible range. The results are compared with experimental data of Cu-HyBrID laser light propagation in human molar teeth, in order to evaluate the scattering coefficient. The Cu-HyBrID laser emits green (510 nm) and yellow (578 nm) radiation with high output peak power (20 kW) at high repetition rates (13.7 kHz) and there is almost no report of its use in Dentistry. This work aims to correlate the Cu-HyBrID energy deposition with the tooth thermal response. The tooth is predominantly a scattering medium (absorption much lower than scattering) and small variations in the absorption coefficient do not reveal significant alterations in the light distribution curve. According to the simulation, most of the laser energy is accumulated on enamel-dentine junction and the tooth thermal response is strongly affected by the value of the absorption coefficient, which is not yet precisely known.

    Palavras-Chave: dentin; teeth; laser radiation; monte carlo method; simulation; enamels

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  • IPEN-DOC 09172

    HAYPEK, P.; THEODORO, L.H.; BACHMANN, L. ; EDUARDO, C.P.; SAMPAIO, J.E.C.; ZEZELL, D.M. . Effects of the diode laser irradiation on root surfaces: thermal analysis. Brazilian Dental Journal, v. 15, Special issue, p. 110-110, 2004.

    Abstract: The purpose of this study was to evaluate the temperature rising inside the pulpar cavity during the diode laser irradiation on the root surface. Twelve single root teeth were used and their mesial and distal surfaces were irradiated (808 nm, 400 m, 30 s), in a continuous mode (CW) and in an switched mode (SW) (10 Hz). The temperature rise was evaluated deppending with the power used (0.4 W to 2.2 W). The temperature was monitorated with a termopar (T) fixed inside de pulpar cavity during the irradiation. In a second step two parameters was used in a SW (10 Hz). The safety temperature was keep using the power: Group A - 0.9 W (mesial ) and Group B - 1.08 W (distal). The results showed the termal pulpar events (T) during the irradiation, based in an specific relation with the power (P), like T= -0.4+3.7P in a CW and T= -0.2+2P in a SW. The temperature rising during the irradiation was 3.4±0.4ºC on Group A and 4.0±1.0ºC on Group B. The irradiation mode and the power are much important to temperature rise inside the pulpar cavity and the 0.9 W and 1.08 W radiation on the root surfaces were safety.

    Palavras-Chave: semiconductor diodes; laser radiation; dentin; temperature dependence; teeth

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  • IPEN-DOC 08515

    FERNANDES, A.S.F.; NAVARRO, R.S.; GONTIJO, I.; HAYPEK, P.; ZEZELL, D.M. ; HADDAD, A.E.. Intrapulpar temperature variation in primary teeth during cavity preparation using: Er:YAG laser and conventional high-speed drill. Brazilian Dental Journal, v. 15, Special issue, p. 106-107, 2004.

    Abstract: Increases of temperatures superior than 5-5.5°C can compromise the pulp vitality. The purpose of this in vitro study was to compare the variation of the pulp temperature in primary teeth during the cavity preparation. Twelve primary lower incisors (Human Tooth Bank-FOUSP) were divided in 4 groups (n=3): cavity preparations were performed at buccal surface, refrigerated by air-water spray, during 20sec, using #1090 diamond burr in highspeed drill in carious-free incisors (G I) and carious incisors (G II); or Er:YAG laser (2.94μm)(KaVo 3)(LELO-FOUSP), with 6Hz repetition rate/ 600mJ energy as orientated by manufacturer, in carious-free incisors (G III) and carious incisors (G IV). The variation of temperature was measured using digital oscilloscope and thermocouple type K placed inside the pulpar chamber, simultaneously the teeth was kept under water thermal bath during the procedures. The temperatures rises were less than 4ºC in all cavities preparations in different groups, the variation of temperature in laser and conventional high-speed drill groups showed similar values. The groups of carious teeth showed higher increase of temperature than carious-free teeth. The Er:YAG laser demonstrated be a safe alternative for cavities preparations in primary teeth, since that using effective and safety parameters by qualified and trained professionals.

    Palavras-Chave: teeth; temperature dependence; caries

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  • IPEN-DOC 08431

    EDUARDO, P.L.P.; BACHMANN, L. ; SALVADOR, V.L.; ZEZELL, D.M. . Chemical Modification of bovine dental enamel irradiated with holmiun laser. Brazilian Dental Journal, v. 15, Special issue, p. 106-106, 2004.

    Abstract: This study investigated Ho:YLF (2,065 mm) effects on dental enamel with regards to the thermal variations in the pulp chamber during irradiation and resistance to demineralization. Twenty samples of bovine enamel were divided: 1) control- acidulated phosphate fluoride (APF) topic application followed by demineralization treatment with lactic acid; 2) Ho:YLF irradiation (100J/cm2) followed by APF and demineralization; 3) Ho:YLF irradiation (350J/cm2) followed by APF and demineralization; 4) Ho:YLF irradiation (450J/cm2) followed by APF and demineralization. All samples were quantified according to their calcium and phosphorous atoms relative concentrations before and after the treatments. X-Ray fluorescence spectrochemical analysis showed an increase on the calcium and phosphorous atoms concentration ratio and therefore the enamel demineralization reduction as a result of the lactic acid treatment in the samples irradiated with the holmium laser followed by the APF (ANOVA, Tukey p<0,01). To evaluate the feasibility of this study for clinical purposes, surfaces morphology were analyzed. Modifications were characterized by melted and re-solidified regions of the enamel, which can changes its permeability and solubility. Temperature changes of ten human pre-molars teeth irradiated with 350 J/cm2 and 450 J/cm2 were also monitored in the pulp chamber in real time. Temperature increases were limited to 4,2° C.

    Palavras-Chave: teeth; dentin; animals; cattle; enamels; laser radiation; holmium; chemical composition

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  • IPEN-DOC 08368

    ANA, P.A. ; VELOSO JUNIOR, W.F.; CLAUDIO, T.; ZEZELL, D.M. . 3D-Finite element and thermographic analysis of human teeth irradiated with ErCrYSGG. Brazilian Dental Journal, v. 15, Special issue, p. 99-99, 2004.

    Abstract: The purpose of this study was to analyse surface and pulpal temperature changes in extracted human teeth subjected to Er,Cr:YSGG laser irradiation by using Finite Element Method (FEM) and comparing with thermal analysis made by thermocouple and thermocamera. Twelve extracted human molar teeth were selected and divided into three groups, according to the following Er,Cr:YSGG laser irradiation conditions: 2.8 J/cm2, 5.6 J/cm2 and 8.5 J/cm2. During laser irradiation, surface temperature was measured using a thermocamera (FLIR Systems - USA) and the pulpal temperature was monitored by means of a thermocouple type T placed in the pulpal chamber. For FEM analysis, it were constructed numerical models that reproduced a typical sound molar teeth and the analysis simulated the absorption of the laser energy and the heat transfer through the tooth in three dimensions, considering the same laser energy and conditions performed in thermocouple and thermocamera measurements. The results showed that theoretical FEM calculation showed good agreement with the thermocamera and thermocouple obtained data, simulating heat transfer and predicting the temperature increase. It was possible to conclude that 3D Finite Element Method gives good results that makes possible to understand the thermal behavior of dental material.

    Palavras-Chave: teeth; finite element method; thermography; laser radiation

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  • IPEN-DOC 08253

    ANA, P.A. ; ROCHA, R.M.M.; BLAY, A.; AUN, C.E.; LAGE-MARQUES, J.L.; ZEZELL, D.M. . Effects of Er, Cr:YSGG Laser irradiation on endodontics system permeability. Brazilian Dental Journal, v. 15, Special issue, p. 99-99, 2004.

    Abstract: The aim of this study was to evaluate the effects of Er,Cr:YSGG laser irradiation on root dentin permeability. Twenty extracted single-rooted teeth were instrumented with K-files and divided in four groups, according to laser fluences: GI (non-irradiated), GII (12.5 mJ/pulse; 2.8 J/cm2), GIII (25 mJ/pulse; 8.5 J/cm2) and GIV (75 mJ/pulse; 16.98 J/cm2). Lased groups had an association of irrigating solution EDTA-T and Er,Cr:YSGG laser irradiation, which was performed at 20 Hz repetition rate without airwater spray, with four helicoidal movements during approximately 5 seconds. NDP associated with rhodamine B dye was used to evaluate dentin permeability. After the experimental period, the samples were transversely cut into six 2.0 mm thick slices for subsequent reading using the ImageLab software. The results showed that dentin permeability of root canals was decreased when exposed to Er,Cr:YSGG laser irradiation compared with non-irradiated samples, and this alteration was higher when higher fluences were applied. The cervical and middle thirds had permeability values statistically similar (p > 0.05) and significantly greater than the apical third. It can be concluded that the use of Er,Cr:YSGG laser irradiation at the utilized parameters decreases dentin permeability, favoring the root canal sealing.

    Palavras-Chave: dentin; laser radiation; permeability

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  • IPEN-DOC 08225

    EDUARDO, F.P.; NICOLLI FILHO, W.; MIGLIORATI, C.A.; ZEZELL, D.M. ; EDUARDO, C.P.; SCHUBERT, M.M.. Effects of low intensity laser radiation in the prevention of oral mucositis in patients undergoing bone marrow transplant. Brazilian Dental Journal, v. 15, Special issue, p. 97-97, 2004.

    Abstract: Oral mucositis is one of the complications arising from pre bone marrow transplant conditioning, which can substantially change the patient's quality of life. The purpose of this randomized double blind study was to compare the effects of low intensity laser radiation in the prevention of oral mucositis in patients undergoing bone marrow transplants. Seventy patients at the Seattle Cancer Care Alliance in the U.S.A. were approved by the local ethics committee and gave their informed consent to take part in the study. The 70 patients were divided into three groups (group 1 - laser 650nm; group 2 - laser 780nm and group 3 placebo). The therapy or placebo treatment began on the first day of the conditioning and continued through to two days following the bone marrow transplant. Mucositis was measured according to the oral mucositis rate and the pain assessment rate (VAS). We were thus able to conclude that the diode 650nm laser indeed decreased the severity of oral mucositis as well as the degree the pain when used as a preventative therapy in patients undergoing bone marrow transplants. In this study, low intensity laser therapy was regarded as safe and did not present any side effects.

    Palavras-Chave: low dose irradiation; oral cavity; mucous membranes; lasers; semiconductor diodes; transplants; bone marrow

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  • IPEN-DOC 06392

    PAIVA, P.F.; PAIVA, G.; NASR, M.K.; NUNES, L.J.; MOREIRA, L.A.; ZEZELL, D.M. . Cavity preparation with ER:YAG laser: pain evaluation. Brazilian Dental Journal, v. 15, Special issue, p. 94-94, 2004.

    Abstract: They were selected for this work clinic patient of the which were selected 15 teeth with decay lesion, being ten teeth with lesion type class I, of these five for the group-control with high conventional rotation, and five for the group laser class I, and five teeth with lesion type class Vfor the group laser. In the preparations with laser of Er:YAG (Kavo Key Laser 2), any patient do not was anesthetized, even in the deepest cavities, and the maximum degree of pain (that varied from 0 to 10) it was of 4. In the group-control, with mounted tip in high conventional rotation, two patients were anesthetized, and the maximum degree of pain was of 7. The use of the laser in the dental clinic (restorative dentistry), using the technology laser in the dental preparations, it showed to be a good alternative to the use of the mounted tip in high conventional rotation. 94

    Palavras-Chave: dentin; teeth; oral cavity; lasers; biological recovery; pain

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  • IPEN-DOC 06281

    GUIMARAES, J.G.A.; MIYAKAWA, W.; STOLF, S.F.; SILVA, E.M.; ZEZELL, D.M. ; EDUARDO, C.P.. In vitro thermographic measurement in pulpal chamber during diode laser bleaching. Brazilian Dental Journal, v. 15, Special issue, p. 94-94, 2004.

    Abstract: Thermographic was employed to determine the temperature rise in lower incisors pulpal chambers during diode laser bleaching. Two methods were used: a thermocouple for 72 teeth and a infrared (IR) thermographic camera for 36. Two bleaching agents, both 35% hydrogen peroxide- Whiteness HP (HP) and Hi Lite (HL) - were applied to the specimens buccal surfaces and irradiated with a diode laser (808 5nm), CW for 30s. Intensities tested were 21.W/cm2, 29.8W/cm2, 35.8W/cm2, 38.2W/cm2, 52.9W/cm2 e 63.7W/cm2. Means of the greatest temperature rises with the HL were statiscally lower than the HP (p<0.01). When HP was irradiated with 50.9W/cm² and 61.1W/cm², the temperature registered was over 5.5ºC, considered as the limit to avoid pulp damage. The IR thermacam analysis showed that, when the HP was used, the temperature rise in pulp chamber was similar to the target area on the buccal surface. Evaluation of tooth color was done using a VITAshade guide at baseline and at the end of the bleaching treatment. Both products proved to be efficient, however HP produced statiscally higher shade changes than HL (p<0.01). It can be concluded that the diode laser bleaching associated with the HP was safe when intensities below 50mW/cm2 were employed. Higher parameters can cause damage to pulp vitality of the lower incisors, fact that did not occurred with the HL gel. Both gels were efficacious to the bleaching technique proposed, but the HP showed better results.

    Palavras-Chave: dentin; teeth; bleaching; thermography; hydrogen peroxide; semiconductor diodes; lasers

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  • IPEN-DOC 05701

    GONTIJO, I.T.; CIAMPONI, A.L.; ZEZELL, D.M. ; NAVARRO, R.; RODRIGUES, W.; CIAMPONI, A.L.. In vitro and in vivo evaluation of deciduos teeth withening technique: the diode laser and light cure. Brazilian Dental Journal, v. 15, Special issue, p. 93-93, 2004.

    Abstract: A great number of children suffer from traumatic injuries on the deciduous dentition. The darkening resulting from these injuries create an aesthetic probem in these children in the middle of their psychosocial development. The whitening technique might be a satisfactory aesthetic resolution, as well as non-invasive. The objectives of the present study were to evaluate "in vitro" and "in vivo" the teeth color variation and superficial temperature, obtained by the thermocatalytic technique used in devitalized human deciduous teeth, as well as evaluate "in vivo" the teeth color variation obtained by the whitening. The whitening agent was the hydrogen peroxide 35%,having as a variant the source of catalyzing energy- diode laser and the light curer. 21 deciduous teeth were utilized. The light curer group-11 teeth and the laser group, 10.The color evaluation was carried out by the spectrophotometer and VITA 3D scale. After statistic analysis, it can be concluded that the whitening was verified by both methods.The temperature variation was significantly higher in the light cure group than in the laser group.

    Palavras-Chave: dentin; teeth; hydrogen peroxide; semiconductor diodes; bleaching

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  • IPEN-DOC 05446

    ANDRADE, A.K.P.; FEIST, I.S.; CAI, S.; PANNUTI, C.; ZEZELL, D.M. ; DE MICHELI, G.. Bacterial reduction in class II furcation after root debridment with or without Nd:YAG laser irradiation. Brazilian Dental Journal, v. 15, Special issue, p. 90-91, 2004.

    Abstract: The use of Nd:Yag laser for bacterial reduction as an adjuvant to nonsurgical periodontal treatment has been approached in several studies. Furcation complex anatomy is responsible for comprised treatment results in this areas due to the lack of proper access for instrumentation showing the persistence of a pathogenic microbial flora. The purpose of this clinical trial, randomized, double-blinded was to evaluated the bacterial reduction achieved with the Nd:YAG associated to conventional treatment on furcation sites of patients with chronic periodontitis. In a split mouth design study, 34 class II furcations that were selected from 17 patients with chronic periodontitis. They received previous full mouth periodontal treatment, except for the experimental sites. The 17 furcations of the Control group underwent twice manual and ultrasonic root debridment in weekly intervals. The Test group received the same treatment as the Control group followed by the Nd:YAG laser application (100mJ/pulse; 1.5W; 15Hz; 60sec). The microbiological parameters total numbers of anaerobic Colony Forming Units(CFU); Black pigmented CFU and the level of Actinobacillus actinomycetemcomitans(Aa), Porphyromonas gingivalis (Pg) and Prevotella intermedia(Pi) were determined at baseline, immediatly and one month after the treatment. The results showed a significant reduction of total CFU for both groups immediately after the treatment, but it was better for the Test group. After one month the total CFU average increased but was still below pretreatment levels for both groups. The black pigmented CFU and the level of Aa, Pg e Pi decreased significantly after the treatment but 30 days after there was an increase almost equal to baseline levels for both groups. The Nd:Yag laser associated with convencional treatment promoted bacterial reduction on class II furcation immediately after its application.

    Palavras-Chave: bacteria; laser radiation; lasers; clinical trials

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  • IPEN-DOC 04452

    KOGLER, V.L.; MAIO, M.; LAGE-MARQUES, J.L.; ZEZELL, D.M. . Carbon dioxide laser or cold scalpel on the removal of gingival melanin pigmentation: comparative study. Brazilian Dental Journal, v. 15, Special issue, p. 90-90, 2004.

    Abstract: Melanin pigmentation is the result of melanin granules produced by melanocytes present in the basal layer of the oral epithelium. Gingival physiological melanin pigmentation is symmetric and persistent, may cause esthetic problems especially in individuals with a gummy smile. Various techniques have been described for the removal of melanin pigmentation from the gingival epithelium and partial thin connective tissue, as chemical agents, cryosurgery, surgery and gingival grafts. Recently, lasers systems have been used to coagulate and vaporize cells, promoting controlled gingival ablation. This study compares clinical efficiency to removal gingival melanin pigmentation in 20 patients with dioxide carbon laser, and 20 patients with cold scalpel during 30 days after surgery. A dioxide carbon laser (output = 5W; superpulse = 0,5s; spot size = 2,5mm defocused; focal distance = 5,5cm, Intensity = 102 W/cm2) was irradiated on gingival mucosal surface. Both techniques presented epithelialization in 15 days. Both systems are considered effective for removal melanin pigments. Patient's evaluation with postoperative pain found the carbon dioxide laser technique superior to the cold scalpel one. After 30 days, the repigmentation occured in 45% of the dioxide carbon laser patients, and 80% of the cold scalpel patients.

    Palavras-Chave: carbon dioxide lasers; melanin; pigments; lasers

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  • IPEN-DOC 03452

    FARHART, P.B.A.; TANJI, E.Y.; FARHAT, R.P.; ZEZELL, D.M. ; MIYAKAWA, W.; NOGUEIRA, G.E.C.. Model of thermal and optical effects in dental pulp during the neodymium and diode lasers irradiation. Brazilian Dental Journal, v. 15, Special issue, p. 90-90, 2004.

    Abstract: Applications of high intensity lasers in the enamel and dentine can produce adverse thermal effects into the pulp. Since the evaluation thermal effects into the intact pulp is not a solved problem, extracted teeth models have been used frequently. Current models, however, simulate only tooth thermal properties, not taking the remaining radiation in the pulp chamber into account. The aim of this study was to verify if the remaining radiation from neodymium and diode lasers that reach the pulp chamber, at the models using extracted bovine teeth, can causes local thermal effects. For this purpose, two models were developed using extracted bovine teeth with their pulp chambers filled with: water (model 1) and with an optical absorbent (model 2). Models were radiated with 1 W. The obtained results show that, for both lasers, the temperature rise in model 2 pulp chamber is: i) up to 11% higher than in the model 1 when the enamel is radiated and ii) up to 37% higher than in the model 1 when dentine is radiated (1 mm from the pulp). Thus, remaining radiation into the pulp is relevant for the above mentioned lasers and doses.

    Palavras-Chave: biological radiation effects; dentin; dentistry; enamels; laser radiation; temperature dependence

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  • IPEN-DOC 01816

    THEODORO, L.H.; GARCIA, V.G.; ZEZELL, D.M. ; HAYPEK, P.; BACHMANN, L. ; SAMPAIO, J.E.C.. Effect of Er:YAG and diode lasers in the adhesion of blood components and in the morphology of irradiated root surfaces. Brazilian Dental Journal, v. 15, Special issue, p. 89-89, 2004.

    Abstract: The aim of this study was to evaluate in vitro the adhesion of blood components on root surfaces irradiated with Er:YAG (2.94??m) and GaAlAs Diode (808 nm) lasers and these effects on irradiated root surfaces. It was obtained 100 samples of human teeth. They were scaled and divided into five groups of 20 samples each: G1 (Control); G2 -Er:YAG laser (7.6 J/cm2); G3 - Er:YAG laser (12.9 J/cm2); G4 -Diode laser (90 J/cm2) and G5 - Diode laser (108 J/cm2). After these treatments were conducted, 10 samples of each group received a blood tissue, and the reminiscent 10 samples did not receive such treatment. After laboratorial treatments the samples were analysed by scanning electron microscopy. The results have shown that there were no significant differences between the Control Group and the groups treated with Er:YAG laser (p=0,9633 and 0,6229); G4 and G5 were less effective than the Control Group and the Er:YAG laser groups (p<0,01). No proposed treatment increased the adhesion of blood components in a significant way when compared to the Control Group; although the Er:YAG laser did not interfere in the adhesion of blood components it caused more changes on the root surface, while the Diode laser inhibited the adhesion.

    Palavras-Chave: teeth; blood; fibrin; lasers; erbium; in vitro; morphological changes

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  • IPEN-DOC 01757

    EDUARDO, L.R.P.; RIBEIRO, M.S. ; DUARTE, M.; ZEZELL, D.M. . Low level laser therapy in treatment of TMJ and masticator muscles disease: biometrical and pain evaluation. Brazilian Dental Journal, v. 15, Special issue, p. 87-87, 2004.

    Abstract: A sample of 11 patients showing temporomandibular joint disease, in one or both sides, was selected. Clinical examinations were performed on patients to define which side was the most compromised by the disease. Only the worst side was chosen to be treated by the laser therapy. The Laser Unit used was a diode laser (AlGaAs) in which the wavelength was 810 nm (infra-red spectrum). Irradiations were done in tree points of TMJ, with 22,5 J/cm2; two points in the masseter muscle, with 15 J/cm2; and tree points in the temporal muscle, with 7,5 J/cm2. All points were irradiated for 30 seconds. The other side, of lesser complaint received a sham therapy. Treatment was done during two weeks, tree irradiation with 48 hours interval in the first week, and two irradiations with the same interval in the second week. Patients reported improvement in relation to the level of pain, mainly after the forth irradiation, and the level of pain decreased until the last day of treatment. In relation to the degree of mouth opening, the majority of patients showed a significant increase, mainly after the fifth day of irradiation.

    Palavras-Chave: laser radiation; therapy; muscles; jaw; pain

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  • IPEN-DOC 01717

    FREITAS, A.Z. ; ZEZELL, D.M. ; RIBEIRO, A.C.; GOMES, A.S.L.; VIEIRA, N.D. . Imagin carious human dental tissue with three-dimensional optical coherence tomography. Brazilian Dental Journal, v. 15, Special issue, p. 79-79, 2004.

    Abstract: Optical Coherence Tomography (OCT) used in this study, is a new non invasive optical detection technique. The OCT system is based on a Michelson interferometer, that generates a crosssectional image of the teeth with resolution up to 2 microns. The buccal surface from the third molar teeth was used to induce caries like lesions. This surface was coated with an acid resistant nail varnish except a small window. The pH demineralizationremineralization cycling model was used to produce the lesions. This cycle was repeated for 9 days and remained in the remineralizing solution for 2 days. The OCT system was implemented by using an ultrashort pulse laser (Ti:Al2O3@830nm) with 50fs of pulse width and average power of 80mW. The laser beam was focused into the teeth providing a lateral resolution of 10 microns. Image was produced with a lateral and axial scans steps of 10 microns. After analyzing the surface by OCT it was possible to produce a tomogram of dentine-enamel junction and it was compared with the histological image. This OCT system accurately depicts dental tissue and it was able to detect early caries in its structure, providing a powerful contactless high resolution 3D images of lesions.

    Palavras-Chave: teeth; bone tissues; microstructure; caries; three-dimensional calculations; interferometry; optical properties; tomography

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  • IPEN-DOC 01531

    BACHMANN, L. ; DIEBOLDER, R.; HIBST, R.; ZEZELL, D.M. . Changes in chemical composition and collagen structure of dentin tissue after erbium laser irradiation. Brazilian Dental Journal, v. 15, Special issue, p. 78-78, 2004.

    Abstract: The erbium laser light has a great affinity to the water molecule, which is present in great quantity in biological hard tissues. The objective of this work is to identify chemical changes by infrared spectroscopy of irradiated dentin by an Er:YAG - 2.94μm laser. The irradiation was performed with fluences between 0.365 J/cm2 and 1.94 J/cm2. For the infrared analysis a Fourier transform infrared spectrometer was used. After the irradiation were observed: loss of water, alteration of the structure and composition of the collagen and increase of the OH- radical. These alterations can be identified by a decrease of the water and OH- band between 3800-2800 cm-1, bands ascribed to collagen structure between 1400-1100 cm-1. The results show that the erbium laser changes the structure and composition of the organic matrix, OHradical and the water composition in the irradiated dentin.

    Palavras-Chave: dentin; bone tissues; teeth; erbium; lasers

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  • IPEN-DOC 28500

    MAZZILLI, BARBARA P. ; LAVIERI, LETICIA G.S. ; SOARES, JOSIANE S. ; ROCHA, FLAVIO R. ; ANGELINI, MATHEUS ; FAVARO, DEBORAH I.T. . Trace and major elements, natural and artificial radionuclides assessment in bottom sediments from Tietê River basin, São Paulo State, Brazil: part III. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, v. 331, n. 1, p. 129-144, 2022. DOI: 10.1007/s10967-021-08094-z

    Abstract: This paper aims at quantifying natural and artificial radionuclides, trace and major elements in sediments collected along the Tietê River basin. The results obtained for Cd, Cr, Cu, Ni and Zn, indicated that the region of “High Tietê” is highly polluted, followed by the region of “Middle Tietê” and the region of “Low Tietê” does not present evidence of contamination. The natural radionuclide concentrations were of the same order of magnitude of world average values and can be defined as basal levels of the region. Cesium-137 activity concentration ranged from 0.22 ± 0.08 Bq kg−1 to 0.96 ± 0.12 Bq kg−1.

    Palavras-Chave: rivers; sediments; contamination; elements; heavy metals; radioisotopes; trace amounts

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  • IPEN-DOC 28499

    MUCCILLO, REGINALDO ; FLORIO, DANIEL Z. de; FONSECA, FABIO C. ; CARVALHO, SABRINA G.M. ; MUCCILLO, ELIANA N.S. . Electric field-assisted sintering anode-supported single solid oxide fuel cell. International Journal of Applied Ceramic Technology, v. 19, n. 2, p. 906-912, 2022. DOI: 10.1111/ijac.13871

    Abstract: Cosintering (La0.84Sr0.16MnO3 thin-film cathode/ZrO2: 8 mol% Y2O3 thin-film solid electrolyte/55 vol.% ZrO2:8 mol% Y2O3 + 45 vol.% NiO anode, ϕ = 12 × 1.5 mm thick pellet) was achieved by applying an electric field for 5 min at 1200°C. Impedance spectroscopy measurements of the anode-supported three-layer cell show an improvement of the electrical conductivity in comparison to that of a conventionally sintered cell. The scanning electron microscopy images of the cross-sections of electric field-assisted pressureless sintered cells show a fairly dense electrolyte and porous anode and cathode. Joule heating, resulting from the electric current due to the application of the AC electric field, is suggested as responsible for sintering. Dilatometric shrinkage curves, electric voltage and current profiles, impedance spectroscopy diagrams, and scanning electron microscopy micrographs show how anode-electrolyte-cathode ceramic cells can be cosintered at temperatures lower than the usually required.

    Palavras-Chave: solid oxide fuel cells; dilatometry; electric fields; electric impedance; sintering

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  • IPEN-DOC 28498

    HADDOUT, S.; GIMILIANI, G.T. ; PRIYA, K.L.; HOGUANE, A.M.; CASILA, J.C.C.; LJUBENKOV, I.. Microplastics in surface waters and sediments in the Sebou Estuary and Atlantic Coast, Morocco. Analytical Letters, v. 55, n. 2, p. 256-268, 2022. DOI: 10.1080/00032719.2021.1924767

    Abstract: Microplastics (MPs) are emerging contaminants and present risks to human and environmental health. Microplastic levels were examined in sediment and surface water samples at stations along the Sebou Estuary and Atlantic Coast of Morocco. The microplastic abundance, distribution, and characteristics were characterized. The microplastics were separated into fragments, fibers, films, and granules. The results at all stations showed that the microplastic abundance in water samples ranged from 10 to 168 particles/m³, whereas in the sediment samples, the levels were from 10 to 300 particles/kg. Stations adjacent to Kenitra City showed significantly high levels of microplastics (p < 0.001) compared with the Atlantic Coast, likely due to population density and human activity. The majority of the detected microplastics was from 0.1 to 0.5 mm, followed by 0.5 to 1 mm. The predominant shape in water and sediments were fragments. The results for the type, size, and color of the microplastics suggest the Sebou Estuary is a hotspot on the Atlantic Coast. The results of this study may contribute to increased awareness and better implementation of solid waste management plans, especially at Kenitra City, to protect the biologically diverse ecosystem of the Moroccan Estuary and Atlantic Coast.

    Palavras-Chave: water pollution; surface waters; sediments; plastics; estuaries; environmental impacts

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  • IPEN-DOC 28497

    OLIVEIRA, LETICIA M. de . Datação de conchas e sedimentos do Sambaqui Gigante Santa Marta II, Laguna, Santa Catarina / Dating of shells and sediments from Giant Shellmound Santa Marta II, Laguna, Santa Catarina . 2019. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 91 p. Orientador: Shigueo Watanabe. DOI: 10.11606/D.85.2019.tde-27122019-115928

    Abstract: Esse trabalho tem como objetivo determinar a idade de conchas e sedimentos de diferentes camadas do Sambaqui Santa Marta II, localizado na região de Laguna, Santa Catarina, Brasil. Foram coletadas amostras de conchas e sedimentos de camadas com diferentes profundidades, até o ponto mais próximo ao centro do sambaqui. Os sedimentos foram datados pelo método da Termoluminescência (TL). As conchas foram datadas pelo método de Ressonância Paramagnética Eletrônica (EPR), no laboratório de EPR - Universidade de Palermo, Itália, e duas amostras de conchas foram datadas por Radiocarbono, através da técnica de espectrometria de massa do acelerador (AMS) no laboratório Beta Analytic. Para reconstrução da dose acumulada, nas técnicas de TL e EPR, foi utilizado o método aditivo. A dose anual dos sedimentos de cada camada foi obtida através da técnica de espectroscopia gama, os resultados apresentaram valores entre 1,17 e 2,11 mGy/ano. As idades das conchas através do método EPR e Radiocarbono, considerando as incertezas, são aproximadamente de mesma ordem de grandeza, em torno de 3,3 mil anos. Apesar da profundidade estratigráfica dos sedimentos não ser diretamente proporcional às idades obtidas, provavelmente por conta do alto índice de destruição do Sambaqui, as idades obtidas são entre 2,0 e 4,0 mil. Os resultados das idades das conchas e sedimentos coletados na camada mais próxima ao centro do sambaqui são 3,8 e 4,1 mil anos respectivamente. É estimado que essa seja a idade inicial de construção do Sambaqui Santa Marta II.

    Palavras-Chave: thermodynamic cycles; thermoluminescent dosemeters; electron spin resonance; optical pumping; equivalent radiation doses; radiation monitoring; radiation sources; isotope dating; age estimation; sample preparation; sediments; shell models; deposits

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  • IPEN-DOC 28496

    BAPTISTA, TATYANA S. . Implantação e desenvolvimento das Boas Práticas de Fabricação na produção de fontes de iodo-125 para Braquiterapia / Implementation and development of Good Manufacturing Practices in iodine-125 production for Brachytherapy . 2021. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 91 p. Orientador: Maria Elisa Chuery Martins Rostelato. DOI: 10.11606/T.85.2021.tde-28012022-165251

    Abstract: Garantia da Qualidade (GQ) consiste em um conjunto de atividades planejadas e sistematicamente implementadas no âmbito de Sistema da Qualidade, necessárias para garantir que um processo / produto / sistema estão em condições de satisfazer os requisitos da qualidade. Boas Práticas de Fabricação conhecidas como BPF ou internacionalmente como Good Manufacturing Practices (GMP), são um conjunto de procedimentos que visam garantir que produtos sejam consistentemente produzidos e controlados, de acordo com os padrões necessários de qualidade. Estes procedimentos são baseados em normas, nacionais e internacionais, específicas para cada ramo de atividade industrial. As BPFs abrangem todos os aspectos de produção, desde os insumos e matéria prima, instalações e equipamentos até o treinamento e higiene pessoal dos funcionários. Procedimentos operacionais padrão (POP's) escritos detalhados são essenciais para cada processo que possa afetar a qualidade do produto e deve haver sistemas para fornecer provas documentadas de que os procedimentos corretos são seguidos consistentemente em cada etapa do processo de fabricação. Portanto a Garantia da Qualidade incorpora as Boas Práticas de Fabricação (BPF) e outras ferramentas que visam o desenvolvimento de um produto com qualidade. As BPFs tem seus requisitos descritos em resoluções colegiadas da ANVISA e são muito semelhantes a ABNT ISO IEC 17025:2017 e aos princípios das Boas Práticas de Laboratório. O objetivo deste trabalho foi a implantação e o desenvolvimento das Boas Práticas de Fabricação através de um Sistema de Garantia da Qualidade na produção de fontes para Braquiterapia, no Centro de Tecnologia das Radiações - IPEN. Primeiramente todas as etapas de produção foram definidas e descritas em procedimentos, relacionando aos equipamentos, utilidades e instalações necessárias para sua execução. Consequentemente foi avaliado a efetividade da higienização da área produtiva através da determinação do melhor produto de limpeza aplicado (sanitizante) para reduzir a contaminação radiológica superficial a níveis aceitáveis, durante a produção das fontes de iodo-125. Neste caso foi estabelecido um programa de limpeza, onde três diferentes sanitizantes foram testados durante a produção de três lotes de iodo-125, respectivamente: (1) detergente neutro (Extran®); (2) peróxido de hidrogênio (6%) e (3) hidróxido de sódio (1M). Em outra análise, realizou-se um estudo de validação de processo, utilizando dois parâmetros: eficiência na soldagem e detecção de vazamento (estanqueidade) das sementes. A eficiência da soldagem não possui parâmetro estabelecido em normativa, sendo então avaliada visualmente pelo operador, já a detecção de vazamento, deve estar de acordo com o estabelecido na norma ISO 9.978, ou seja, ser inferior a 5nCi. Os resultados de eficiência produtiva foram de 79 a 87% e no estudo de validação para o vazamento em todas as sementes foram abaixo de 5nCi, este último em conformidade com a normativa. De acordo com os resultados relacionados aos métodos de higienização, o melhor sanitizante para remoção da contaminação superficial das sementes de iodo-125, durante a sua produção, foi o peróxido de hidrogênio. Em geral, todos estes dados, indiretamente, foram de suma importância porque avaliaram a implantação do Sistema de Garantia de Qualidade como um todo, além dos POPs elaborados, estando de acordo com os preceitos de "Boas Práticas de Fabricação".

    Palavras-Chave: iodine 125; brachytherapy; safety standards; quality assurance; radiotherapy; radiation protection; clinical trials

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  • IPEN-DOC 28495

    BIBIANO, RAMIRO H. das N. . Estudo da viabilidade de adição de cinzas sulfatadas geradas em usina termoelétrica a carvão em matrizes cimentícias / Feasibility study of adding of sulfated ash generated in a coal-fired power plant in cement industry . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 163 p. Orientador: Denise Alves Fungaro. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-28012022-155351

    Abstract: O cimento é um dos materiais mais fabricados no mundo. A indústria mundial de cimento é responsável por 5-7% das emissões antropogênicas de CO2, portanto é um setor importante para estratégias de mitigação na emissão de CO2. Uma solução para reduzir a pegada de carbono é substituir uma parte do cimento por resíduos sólidos. Um desses resíduos é o gesso de dessulfurização. O gesso de dessulfurização (FGD, do inglês Flue Gas Desulfurization) é um subproduto da purificação dos gases gerados após a combustão do carvão. Composto principalmente sulfato de cálcio, este resíduo é gerado em grandes quantidades e sua reciclagem é escassa, sendo geralmente disposto em aterros. No presente estudo, foi investigada a aplicação do gesso FGD em argamassas. As características físico-químicas do gesso FGD, areia comercial e cimento foram determinadas. As argamassas foram produzidas de acordo com as normas específicas e os corpos de prova moldados com cimento Portland CPII-F-32, areia e teores de 0% (referência), 25%, 50% e 75% de gesso FGD. Após tempos de cura de 1, 3, 7, 28 e 91 dias, os materiais cimentícios foram submetidos a ensaios para determinação de suas propriedades físico-químicas e mecânicas. A utilização do gesso FDG para a produção de matrizes cimentícias pode resultar em uma menor exploração de recursos naturais e estimular a economia circular, sendo uma forma de agregar valor à gestão dos resíduos industriais. O gesso FDG pode ser empregado para minimizar as emissões dos Gases do Efeito Estufa (GEE), associados ao setor da construção civil. Além disso, pode contribuir para o cumprimento dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS).

    Palavras-Chave: ashes; desulfurization; fossil fuels; combined-cycle power plants; waste processing; carbon additions; cement industry; portland cement; x-ray fluorescence analysis; x-ray diffraction

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  • IPEN-DOC 28494

    MORAES, LETICIA P.R. de . Desenvolvimento de nanoestruturas 2D à base de céria para deposição de camadas finas aplicadas a células a combustível de óxido sólido / Development of 2D ceria-based nanostructures for thin-layer deposition in solid oxide fuel cells . 2021. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 167 p. Orientador: Fabio Coral Fonseca. DOI: 10.11606/T.85.2021.tde-28012022-154314

    Abstract: Células a combustível de óxido sólido (SOFC) têm um grande potencial para fornecer energia limpa com alta eficiência energética. Entre os materiais utilizados, o óxido de cério é usado nas SOFC de última geração em diferentes componentes. Assim, este estudo teve como foco a obtenção de óxido de cério dopado com gadolínio (CGO) para a aplicação como camada de barreira em SOFC, impedindo a degradação da célula pela difusão de espécies químicas entre o eletrólito e o catodo, e como suporte no catalisador Ni-CGO para produção de H2 via reforma interna. Um extensivo e sistemático estudo foi realizado, onde diferentes metodologias de síntese foram desenvolvidas e otimizadas para obtenção de CGO com diversas morfologias, visando à obtenção de nanoestruturas bidimensionais (nanofolhas) de CGO que permitam o controle das propriedades eletroquímicas, catalíticas e microestruturais das camadas funcionais. O método de coprecipitação foi utilizado para a produção de nanoestruturas resultando em diferentes morfologias como nanofitas e nanoesferas. Ajustando-se os parâmetros de síntese foi desenvolvido um método original para produção de nanofolhas de CGO. As suspensões coloidais das nanofolhas foram usadas para deposição de filmes sobre o eletrólito de zircônia estabilizada com ítria (YSZ). A versatilidade das propriedades obtidas pelo controle minucioso da síntese das nanoestruturas de CGO foi demonstrada em duas aplicações relacionadas à tecnologia de SOFC. Camadas densas de nanofolhas de CGO foram sinterizadas em temperaturas abaixo das usualmente requeridas, evitando reações indesejadas entre as fases YSZ e CGO e funcionando como camada de barreira eficiente como demonstrado em testes eletroquímicos e de células a combustível. Nanofitas porosas de CGO foram sintetizadas por precipitação com bicarbonato de sódio, sendo utilizadas para a produção de catalisadores à base de Ni, com excelente seletividade para o hidrogênio na reforma a vapor do etanol.

    Palavras-Chave: gadolinium; doped materials; cerium oxides; nanostructures; two-dimensional calculations; synthesis; depletion layer; solid oxide fuel cells; comparative evaluations; performance testing

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  • IPEN-DOC 28493

    LEITE, DANIELA M.C. . Modificações de superfície de implantes dentários em ligas de titânio e zircônio / Dental implant surface modifications in titanium and zirconium alloys . 2019. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 58 p. Orientador: Jesualdo Luiz Rossi. DOI: 10.11606/D.85.2019.tde-28012022-170830

    Abstract: No atual mercado o uso de Ti na confecção de implantes dentários é unanimidade, sendo a grande maioria confeccionados em Ti (G4 e G5). Porém na odontologia, existem situações clínicas onde há a necessidade de reduzir os diâmetros dos implantes (abaixo de 3,75 mm) como em espaços interdentários reduzidos, rebordos alveolares finos (como em agenesias de incisivos laterais), mas manter uma boa resistência mecânica. Neste intuito, neste trabalho foram fundidas e estudadas duas ligas que possuem como elementos principais o Ti e o Zr (pois estes metais não inibem o crescimento de osteoblastos, as células formadoras de osso), respectivamente com 14% e 20% de Zr em massa, e que podem apresentar valores de módulo de elasticidade menores (até 55 GPa) e mais próximos ao do osso (até 33 GPa). Estas ligas experimentais foram comparadas ao Ti G4 e G5. Foi realizada então, a caracterização química e a microestrutural das ligas por microscopia óptica e eletrônica de varredura. Para a análise química semi-quantitativa foi utilizada espectrometria de fluorescência de raios X por dispersão energia. A análise química foi complementada com análises de carbono e enxofre e gases O2, N2 e H2, uma vez que estes elementos podem interferir nas propriedades mecânicas. Quanto a propriedades mecânicas foi feita a dureza Vickers. Após esta caracterização, foram feitos 9 diferentes tratamentos superficiais sendo que foram usados ácidos com diferentes concentrações e condições, um tratamento com jateamento por alumina, seguido por condicionamento ácido e um tratamento modificado por laser pulsado de Nd:YAG. O objetivo do trabalho foi comparar as superfícies obtidas e discutir os efeitos que podem alterar a osseointegração; a rugosidade superficial, a topografia superficial (perfilometria) e a molhabilidade da superfície. Entre os diversos tratamentos o laser foi o que se destacou para os quatro materiais, e o condicionamento ácido com o ácido fluorídrico por 5 minutos a temperatura ambiente foi a segunda opção.

    Palavras-Chave: titanium oxide; neodymium alloys; doped materials; zirconium alloys; radiological dispersal devices; radiation source implants; dentistry; teeth; biological materials; surface treatments; wettability; crystal structure; optical properties

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  • IPEN-DOC 28492

    FIGUEIREDO, CAROLINA D.R. . Metodologia numérica para a análise de tensões elásticas no projeto por análise de vasos de pressão nucleares / Numerical methodology for the elastic stress analysis in the design by analysis of nuclear pressure vessels . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 122 p. Orientador: Miguel Mattar Neto. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-28012022-171806

    Abstract: O código comumente utilizado para a análise de componentes mecânicos nucleares é o código ASME, Seção III. Nele, no chamado Projeto por Análise, estão diretrizes sobre como classificar tensões e seus limites admissíveis, porém todos fundamentados na teoria das cascas, ou seja, em parcelas de tensão de membrana e tensão de flexão. O avanço e fácil acesso a computadores, possibilita a análise estrutural de vasos de pressão com elementos finitos sólidos tridimensionais que, embora tenha um custo computacional maior comparado com uma que utiliza malha de elementos finitos de casca semelhante, pode possibilitar a análise de detalhes construtivos no modelo mantendo a precisão da avaliação do comportamento de tensão ao longo da espessura. O problema é a falta de diretrizes no código ASME, Seção III, para a compatibilização das tensões obtidas em modelos de elementos sólidos com tensões em formato de membrana e flexão para posterior comparação dos limites admissíveis impostos pela ASME. Diante da falta de diretrizes no código ASME, Seção III para o projeto de vasos de pressão nucleares analisados com elementos finitos sólidos tridimensionais, o presente trabalho tem o objetivo de indicar recomendações para utilização do código ASME, Seção III, em análise de bocais com base nas prescrições de linearização de tensões mostradas no código ASME, Seção VIII, Divisão 2 que trata de projetos de vasos de pressão não nucleares.

    Palavras-Chave: stress analysis; elasticity; linear programming; pressure vessels; overpressure; critical pressure; beyond-design-basis accidents; three-dimensional calculations; calculators

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  • IPEN-DOC 28491

    PERINI, ALINE A. . Mapa de competência tecnológica e capacidade inovativa por modelagem DEA e análise tripla-hélice : desenvolvimento, validação e aplicação de modelo ao IPEN-CNEN/SP / Roadmapping of technological competence and innovative capacity by DEA modeling and triple-helix analysis: development, validation and application of model to IPEN-CNEN/SP . 2021. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 164 p. Orientador: Anderson Zanardi de Freitas. DOI: 10.11606/T.85.2021.tde-28012022-152653

    Abstract: Foi mapeado o ecossistema de inovação tecnológica do IPEN/CNEN-SP. Propósito e Importância: a gestão por meio das melhores práticas de inovação tem se tornado cada vez mais importante para satisfazer os quesitos da transformação entre passado, presente e futuro. Metodologia: por meio de pesquisa multifacetada, os recortes nortearam determinantes para alavancar o sucesso da inovação com maior potencial nas rotas de comercialização tecnológica. Integrou-se recortes sobre a qualidade de indicadores de inovação, fragmentos da pesquisa de campo, compilação de sistemas gerenciais e edição de prêmios de inovação. Classificou-se as entradas e as saídas do ecossistema de inovação para análise conjunta DEA tripla-hélice. Resultados: foi revelada uma relação intrínseca de codependência das variáveis de estudo. A caracterização proposta de entradas e saídas apresentou índice de correlação de R=96%, maior do que simplificação temporal de R=91%. A perspectiva dos servidores foi crítica, porém positiva ao associar a marca atrelada à inovação. A análise DEA tripla-hélice anunciou a expressão predominante e de maior alcance com a indústria. Entretanto, o grupo de centros de pesquisa que possuem relação predominantemente com o governo, apresentaram a eficiência sensivelmente mais alta. Originalidade: promove informação para identificar incertezas e diminuir riscos inerentes à gestão da inovação.

    Palavras-Chave: technology utilization; technology impacts; technology transfer; government policies; industry; knowledge management; socio-economic factors; interactions; triplets; multiple collision method; mathematical models; validation; verification

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  • IPEN-DOC 28490

    SILVA, CAIO A.J. da . Estudo da composição elementar, corrosão e citotoxicidade da liga de magnésio AZ31 para uso como biomaterial / Study of elemental composition, corrosion and cytotoxicity of AZ31 magnesium alloy for use as biomaterial . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 167 p. Orientador: Mitiko Saiki. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-03122021-171629

    Abstract: O interesse na utilização de ligas de magnésio em aplicações médicas se deve a sua biocompatibilidade com o corpo humano combinada com sua biodegradabilidade, fornecendo um suporte mecânico temporário e corroendo totalmente após a cura celular. A principal limitação da aplicação destas ligas como biomateriais é a ocorrência da corrosão antes da cura celular, desfavorecendo sua funcionalidade durante o tratamento. Dessa forma, nesta pesquisa foi realizada uma avaliação química, ensaios de corrosão utilizando soluções corpóreas simuladas e caracterização dos produtos de corrosão nos materiais: magnésio comercialmente puro (Mg-CP) e a liga de Mg AZ31. A análise por ativação com nêutrons (NAA) e a espectrometria de fluorescência de raios X por dispersão em comprimento de onda (WD XRFS) foram utilizadas para determinar a composição química e o teste de citotoxicidade in vitro para avaliação da biocompatibilidade dos materiais estudados. Para avaliar a corrosão foram realizados testes de monitoramento de pH pela visualização da corrosão em ágar-ágar, monitoração de pH global, técnicas de varredura de eletrodo vibratório (SVET) e de eletrodo de íon seletivo (SIET) e determinação de perda de massa das amostras na corrosão. A caracterização da superfície após os ensaios de corrosão foi realizada por meio de imagens (macrografias e micrografias) e análises de composição química por espectrômetro de raios X por dispersão de energia (EDS). Os resultados da NAA de materiais de referência certificados de ligas metálicas apresentaram uma boa precisão e exatidão, indicando viabilidade de aplicação desta técnica na análise de materiais a base de magnésio. A análise da amostra de Mg-CP por NAA indicou a presença de impurezas de diversos elementos, cujos teores foram inferiores a 0,5 %. Já na amostra de liga AZ31, os elementos de liga Al, Mn e Zn quantificados estão dentro das faixas especificadas pelo fabricante e, adicionalmente, foi detectada a presença de As, La, Na e Sb os quais não são citados no documento da especificação. Nos ensaios de corrosão do Mg-CP e da liga AZ31, pela visualização de pH local e medidas de pH global, foi verificado em que ambos os materiais a solução de NaCl apresentou maior agressividade seguida da solução de tampão fosfato salino (PBS) e fluido corpóreo simulado (SBF). Nas análises de corrosão da liga AZ31 foi verificada a presença de microfilamentos e formação de gás hidrogênio (H2) na superfície das amostras. Durante o ensaio no SVET, foi observado que as bolhas de H2 ocorrem próximas às regiões anódicas. Nos ensaios de corrosão por imersão em SBF, foi verificada maior perda de massa e taxa de corrosão mais elevada no Mg-CP, comparado com a liga AZ31. Em relação ao ataque localizado, embora os elementos de liga estabilizem o filme de Mg(OH)2, a liga AZ31 apresentou maior susceptibilidade a este tipo de ataque devido à presença de precipitados de Al-Mn. As perdas de massa dos materiais a base de magnésio e as concentrações do elemento Mg dos produtos de corrosão indicaram aumento com o tempo de imersão. Com relação ao ensaio de citotoxicidade, a liga AZ31 não apresentou toxicidade, apesar de elementos como Al, Mn e Zn, estarem presentes nesta liga.

    Palavras-Chave: biological materials; magnesium alloys; aluminium; zinc; corrosion; chemical composition; testing; electrodes; electrolytes; x-ray fluorescence analysis; x-ray spectroscopy; neutron activation analyzers

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  • IPEN-DOC 28489

    MARQUES, JOYCE R. . Filtros UV em água do mar : desenvolvimento e validação de método utilizando as técnicas SD-DLLME e LC-MS/MS e avaliação de amostras do litoral paulista / UV Filters in seawater: method development and validation using SD-DLLME and LC-MS/MS techniques and São Paulo coast evaluation . 2021. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 264 p. Orientador: Marycel Elena Barboza Cotrim. DOI: 10.11606/T.85.2021.tde-02122021-101438

    Abstract: Os filtros UV são compostos ativos presentes em formulações cosméticas, que têm como finalidade proteger dos raios ultravioletas UVA e UVB. Nos últimos anos estes compostos vêm sendo estudados em avaliações ambientais, devido aos potenciais efeitos ambientais negativos que podem causar, portanto já foram quantificados em água do mar de países como Espanha, Japão, Estados Unidos, China, Itália e Grécia. Desta forma este trabalho teve como objetivo desenvolver, validar a aplicar uma metodologia analítica para quantificação dos filtros UV benzofenona-3, octinoxato, avobenzona e octocrileno e aplicála para análise de amostras coletadas nas praias de Santos, São Vicente e Ubatuba, municípios turísticos do litoral de São Paulo. A metodologia desenvolvida utiliza a técnica Micro extração líquido-líquido dispersiva com solvente demulsificante para o preparo de amostras, e foi otimizada por estudo estatístico multifatorial, e as quantificações foram realizadas por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência acoplada à espectrometria de massas em 5 minutos. A metodologia desenvolvida contempla a faixa de trabalho de 0,1 a 5,0 ng mL-1 para todos os analitos, precisão com DPR% abaixo de 30% e recuperação entre 73 e 139%. Foram analisadas amostras coletadas Santos e São Vicente em 2018 e em Ubatuba em 2019 e 2020 e foi identificada a presença dos filtros UV OMC (0,11 a 0,15 ng mL-1), BMDM (0,16 ng mL-1) e OCT (0,14 a 0,32 ng mL-1) nas praias da Baixada Santista e BP3 (0,10 a 0,99 ng mL-1), OMC (0,12 a 0,26 ng mL-1), BMDM (0,13 ng mL-1) e OCT (0,10 a 0,32 ng mL-1) em Ubatuba. Também foi realizada uma análise exploratória complementar, utilizando espectrometria de massas de alta resolução, com analisadores Quadrupolo Tempo de Voo, e foi identificada a presença de fármacos sintéticos como 17-estradiol, 17aetinilestradiol, ofloxacina bisoprolol e atenolol em pontos de coleta de Santos e Ubatuba, evidenciando a influência do lançamento de esgoto sanitário na qualidade das águas do litoral paulista.

    Palavras-Chave: benzophenone; ultraviolet radiation; filters; drugs; pollutants; seas; surface waters; sample preparation; high-performance liquid chromatography; radiochromatography; mass spectroscopy; systems analysis

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  • IPEN-DOC 28488

    TAVARES, PAULO V. dos S. . Padronização do dosímetro Fricke gel aplicado em dosimetria 3D em radioterapia utilizando um CT óptico / Standardization of the modified Fricke gel dosimetry applied for 3D dosimetry in radiotherapy using an optical CT . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 103 p. Orientador: Letícia Lucente Campos Rodrigues. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-02122021-105824

    Abstract: A tomografia computadorizada óptica surgiu como alternativa para avaliação de soluções em gel para dosimetria tridimensional. A avaliação por tomografia computadorizada óptica funciona realizando uma medida da solução antes da irradiação e outra após irradiação, e, a partir daí é realizada a reconstrução das imagens. Com as imagens reconstruídas é possível avaliar a variação de atenuação entre as duas medidas e relacionar com a dose depositada no material. Um dos modos iniciais da dosimetria tridimensional foi a avaliação dos dosímetros em gel com técnicas de ressonância magnética, devido às propriedades magnéticas da solução serem alteradas quando expostas à radiação ionizante. Porém, nem todos os setores de radioterapia conseguem ter disponível um equipamento de ressonância magnética unicamente para esta aplicação. A solução Fricke gel foi modificada para ser uma solução radiocrômica, isto é, sofre alterações em sua densidade óptica em função da dose depositada. O alaranjado de xilenol adicionado na solução Fricke gel se torna um indicador de íons férricos (Fe3+), que são originados pela oxidação resultante da irradiação da solução. Na avaliação da solução empregando a técnica de espectrofotometria é possível identificar dois comprimentos de onda correspondentes aos íons ferrosos de origem da solução e dos íons férricos originados pela radiação. Este trabalho tem como objetivo padronizar a solução Fricke gel para avaliação em tomografia computadorizada óptica como meio para dosimetria tridimensional. Para que fosse realizada a padronização foi necessário estabelecer três parâmetros: uma densidade óptica inicial e final ideal para evitar a presença de artefatos por refração da luz; parâmetros ideais para o método de reconstrução das imagens da solução; o tempo de medida após irradiação para que a oxidação induzida pela radiação ocorra em todo o volume. Para a padronização as soluções Fricke gel foram irradiadas com radiação gama do 60Co por um equipamento Gammacell com capacidade de irradiação isotrópica. Assim, foi realizada a alteração na concentração de alaranjado de xilenol, sendo encontrada a concentração de 0,01 mM, a qual não apresentou artefatos por refração nas imagens e nos valores de atenuação no medidos no centro da solução. Foi utilizado o método de reconstrução OSC-TV por apresentar em trabalhos na literatura resultados com menos ruídos e incertezas reduzidas, resultado replicado neste trabalho. Determinou-se que para a medida posterior à irradiação dessa solução o intervalo entre 1 e 2 h apresenta estabilidade nos valores de atenuação.

    Palavras-Chave: chemical dosemeters; polymer gel dosimetry; three-dimensional calculations; radiotherapy; computerized tomography; optical properties; gamma radiation; cobalt 60; radiation monitoring; standardization

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  • IPEN-DOC 28487

    BAYERLEIN, DANIEL L. . Obtenção e caracterização de pós de ligas de Ti13Nb13Zr por processo de hidretação-dehidretação para aplicação como biomaterial por impressão 3D / Obtaining and characterization of Ti13Nb13Zr alloy powders by Hydrogenation-Dehydrogenation process for application as a biomaterial through 3D printing . 2021. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 122 p. Orientador: Hidetoshi Takiishi. DOI: 10.11606/T.85.2021.tde-02122021-092317

    Abstract: O processo de manufatura aditiva tem apresentado um interesse crescente tanto na comunidade acadêmica como na indústria. Na indústria, a liga de Ti6Al4V tem sido largamente utilizada principalmente nas áreas aeronáutica e médica. Várias outras ligas de Ti têm sido estudadas na área médica e a liga Ti13Nb13Zr, escolhida para este trabalho, já é utilizada por processos convencionais de fusão e forjamento. Ainda são poucos os trabalhos em manufatura aditiva utilizando esta liga sendo que somente no ano de 2018 começaram a surgir os primeiros. Entretanto, todos estes trabalhos tiveram como material de partida utilizado pós esféricos produzidos por processos de atomização e não pós irregulares como os utilizados aqui. Este trabalho foi dividido em três partes. A primeira foi a formação da liga em um forno de feixe de elétrons, seguido pela transformação desta liga em pó através do processo de Hidretação-Dehidretação (HDH) e, por último, o desenvolvimento dos parâmetros do processo de fusão seletiva a laser para a produção de peças com alta densificação. O processo HDH tem como característica a produção de pó de formato irregular o que torna desafiadora a possibilidade da utilização deste pó em fusão seletiva a laser. No trabalho foi possível desenvolver o processo para a produção de pó da liga Ti13Nb13Zr na faixa granulométrica de 10 a 45m, própria para utilização em fusão seletiva a laser. Foram desenvolvidos os parâmetros de utilização do pó HDH em fusão seletiva a laser. Este pó foi comparado com um pó produzido pelo processo de atomização a plasma. Os resultados de densificação no processo de fusão seletiva a laser com a utilização de pó HDH foram superiores a 99,5%, comparáveis aos valores atingidos com a utilização de pó atomizado a plasma, demonstrando a possibilidade de se utilizar um pó de custo de produção inferior na produção de biomateriais.

    Palavras-Chave: three-dimensional calculations; three-dimensional calculations; printing and publishing industry; biological materials; dehydrogenation; hydrogenation; titanium alloys; niobium; zirconium; melting points; laser radiation

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  • IPEN-DOC 28486

    FERREIRA, BARBARA V. . Estudo comparativo da compatibilização de poliamida têxtil reciclada pelo processo de radiação ionizante / Comparative study of the compatibilization of textile polyamide recycled by the ionizing radiation process . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 107 p. Orientador: Duclerc Fernandes Parra. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-02122021-094055

    Abstract: Além de serem um problema ambiental, os resíduos sólidos possuem materiais poliméricos em suas composições que podem ser reintroduzidos na fabricação de novas peças, com tecnologias sem grandes investimentos aplicados no desenvolvimento de novas rotas com a reciclagem. A mistura de dois ou mais polímeros pode apresentar incompatibilidade, e é possível obter a miscibilidade a partir da compatibilização. O objetivo do projeto é identificar as propriedades da poliamida (PA) têxtil irradiada por fonte ionizante de radiação gama nas doses de 80, 120 e 150 kGy, com formação de blenda a partir da junção com o polímero polietileno de alta densidade (PEAD) reciclado e aditivo anidrido maleico (MAH), realizada a partir do processamento por reciclagem mecânica. Foram processadas em extrusora dupla-rosca com perfil de temperatura de médio de 235°C e rotação da rosca no processo de 120 rpm. A metodologia utilizada para acompanhar e avaliar as mudanças físicas e químicas das amostras compõe-se dos ensaios de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Espectroscopia de absorção na região do infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Índice de fluidez (MFI), ensaio de tração e de impacto. Os resultados dos experimentos mostraram que para as doses iniciais de 80 e 120 kGy, os resultados não foram satisfatórios, comparando com a amostra não irradiada e levando em consideração todos os resultados dos ensaios. Já para a amostra obtida na dose de 150 kGy foi possível observar compatibilização entre as moléculas de PA e PEAD, com alterações significativas.

    Palavras-Chave: polymers; materials; polyamides; polyethylenes; recycling; ionizing radiations; compatibility; fourier transformation; infrared spectrometers

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  • IPEN-DOC 28485

    SANTOS, MONIQUE C.L. . Conversão de metano em metanol por intermédio de catalisadores Pdx-My/C (M = Ni e Cu) em reatores de eletrólito polimérico - tipo célula a combustível / Conversion of methane to methanol using Pdx-My/C (M = Ni and Cu) catalysts in polymeric electrolyte reactors - fuel cell type . 2021. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 113 p. Orientador: Almir Oliveira Neto. DOI: 10.11606/T.85.2021.tde-18112021-102835

    Abstract: As emissões antropogênicas de metano, são o segundo maior contribuinte para o aquecimento global atualmente. Desse modo, este estudo viabiliza a aplicação do metano como matéria prima para sua conversão em metanol, produtos parcialmente oxidados e cogeração de energia em um reator de eletrólito polimérico - tipo célula a combustível sobre catalisadores binários Pdx-My/C (M = Ni e Cu). Os catalisadores foram sintetizados com sucesso via NaBH4 e caracterizados por DRX, onde foi confirmada a estrutura cúbica de face centrada (CFC) para todos os materiais e formação das espécies como NiO e Ni(OH)2 para composições de PdxNiy e Cu2O e CuO para PdxCuy. Imagens de MET mostraram que as nanopartículas metálicas estão bem dispersas no suporte com pequenas regiões de aglomeração associadas a óxidos de Ni e Cu em concordância com o DRX. Os experimentos de RRDE confirmaram uma boa produção de H2O2 para os catalisadores, indicando a presença de intermediários como OH- resultantes do processo de ativação da água. As espécies observadas no DMS para Pdx-My/C (M = Ni e Cu) em diferentes composições foram metanol, dióxido de carbono e formiato de potássio com a adição de outros intermediários como: traços de éter dimétilico e formiato de metila. O mesmo também foi observado para PdxCuy, ou seja, estes também confirmados pelo FTIR, que adicionalmente apresentou carbonato, um possível produto da oxidação total do metano em meio alcalino. Os materiais mais promissores em quantificação de metanol foram: Pd/C, Pd90Ni10/C, Pd50Cu50/C e Pd90Cu10/C, no qual este comportamento poderia estar associado à formação de uma fina camada de PdO na superfície catalítica de Pd; e a reação de dissociação da água auxiliada por sítios óxofílicos característicos de espécies de óxidos de Ni e Cu.

    Palavras-Chave: electrolytes; bimetals; binary alloy systems; borohydrides; sodium compounds; catalysts; alcohol fuel cells; conversion; direct methanol fuel cells; direct ethanol fuel cells; fourier transformation; infrared spectrometers

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  • IPEN-DOC 28484

    CABRAL, FERNANDA V. . Towards new therapeutic strategies for cutaneous leishmaniasis / Buscando novas estratégias terapêuticas para o tratamento de leishmaniose cutânea . 2021. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 123 p. Orientador: Martha Simões Ribeiro. DOI: 10.11606/T.85.2021.tde-18112021-095721

    Abstract: Cutaneous leishmaniasis (CL) is a zoonotic disease developed by protozoa parasites of genus Leishmania. It promotes destructive and ulcerated lesions with limited treatment options. There is an urgent need for the development of topical, cost-effective and efficacious treatments with minimized side effects to treat affected patients. The parasite-host interaction is of great importance since Leishmania parasites survive and replicate within host macrophages. As phagocytic cells, the activated macrophages produce reactive oxygen species (ROS) and nitric oxide (NO), which are toxic to pathogens, hence preventing parasites proliferation. However, Leishmania parasites can evade the host immune response and subvert antimicrobial macrophage defenses, thereby surviving within these cells even in harsh conditions. Indeed, the role played by ROS and NO in the control of CL has been under debate over the past years, emerging as potential alternatives to tackle this important neglected disease. In this regard, we aimed to evaluate the role of both NO and ROS towards antileishmanial activity using two different therapeutic strategies: (1) nitric oxide-releasing chitosan nanoparticles (NONPs) and (2) antimicrobial photodynamic therapy (PDT). For this, we focused on development and investigation of the potential of NONPs in vitro and in vivo against Leishmania amazonensis, one of the causative agents of CL. To assess the role of ROS, photodynamic therapy was investigated against different Leishmania species. Firstly, we evaluated the potential of organic light-emitting diodes (OLEDs) as a novel light source to inactivate in vitro promastigotes of L. major and L. amazonensis, using three phenothiazine dyes: Methylene blue, new methylene blue and 1,9-dimethyl methylene blue (DMMB). Then, we addressed the underlying mechanisms of DMMB-PDT upon promastigotes of L. amazonensis wild-type (WT) and miltefosineresistant (MFR) strains. DMMB-PDT effectiveness was also evaluated against intracellular amastigotes of WT and MFR together with cytotoxicity assay on mammalian cells. Our findings demonstrate that either NONPs or PDT are promising strategies to target CL and should be further explored for future preclinical and clinical trials.

    Palavras-Chave: parasites; trypanosomes; skin diseases; chemical oxygen demand; nitric oxide; spectroscopy; light emitting diodes

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  • IPEN-DOC 28483

    PANESI, ANDRE R.Q. . Modelagem e simulação em células a combustível de membrana de troca protônica de alta temperatura / Modeling and simulation in high temperature proton exchange membrane fuel cells . 2021. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 198 p. Orientador: Elisabete Inácio Santiago. Coorientador: Almir Oliveira Neto. DOI: 10.11606/T.85.2021.tde-18112021-093357

    Abstract: Nos últimos anos, as células a combustível de membrana de troca protônica em alta temperatura (HT-PEMFC) foram objetos de diversas pesquisas a fim de remover muitos desafios levantados durante a operação em baixa temperatura. O estado-da-arte em eletrólitos para PEMFC, Nafion®, apresenta mecanismos de condução de prótons altamente dependentes de água, o que limita a operação nesses sistemas em 100ºC. O aumento da temperatura de operação de uma célula PEMFC é desejado devido à contribuição da temperatura na aceleração das reações eletroquímicas. Contudo, o aumento da temperatura exige uma nova proposta para eletrólitos, seja por otimização das propriedades do Nafion ou por desenvolvimento de membranas que não dependam de água para a condução protônica. Neste contexto, as membranas de PBI (polibenzimidazol) dopadas com ácido fosfórico têm sido consideradas uma alternativa bastante promissora para eletrólitos sólidos operantes em alta temperatura, devido à combinação de condução de prótons satisfatória em condições de baixa umidade relativa e excelente estabilidade térmica. No entanto, membranas baseadas em PBI apresentam algumas desvantagens como perda do ácido que pode ocorrer por meio de uma série de mecanismos, incluindo evaporação, difusão, transporte capilar ou lixiviação por água condensada. Mesmo assim, a tecnologia HT-PEMFC é mais interessante, pois, ela trabalha acima da temperatura de ebulição da água, portanto a água gerada está representada apenas na fase de vapor, dessa forma, modelos monofásicos são mais simples de estudar computacionalmente. Dessa forma, foram estudados dois modelos de formato de placas: serpentina com múltiplos canais e interdigital, com área geométrica de eletrodo de 5 cm2 através de simulações computacionais no software COMSOL Multiphysics 5.3a, sendo desenvolvidos e validados com a intenção de auxiliar na interpretação de resultados experimentais. Com isso, o presente trabalho priorizou estudos experimentais e computacionais quanto ao comportamento do ácido fosfórico na membrana, difusão reversa de vapor d'água e distribuição de temperatura através da membrana, fluxo dos gases, carga de catalizadores, alteração do substrato, tipos de combustíveis e mudanças no posicionamento de entrada e saída dos canais de fluxo dos gases. Em geral as curvas de polarização apresentadas, mostraram uma boa concordância entre os resultados experimentais e computacionais. Foi demonstrado que uma quantidade considerável de vapor d'água pode atravessar o MEA no sentido do cátodo para o ânodo. Em geral, o aumento da estequiometria favoreceu o aumento do desempenho da célula e foi constatado que a fração molar de ácido fosfórico diminui com o aumento da temperatura e da umidade relativa.

    Palavras-Chave: proton exchange membrane fuel cells; direct ethanol fuel cells; temperature control; solid electrolytes; synthetic materials; simulation; computerized control systems; mathematical models

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  • IPEN-DOC 28482

    PEREIRA, VIVIANE S. . Oxidação eletroquímica do etanol e glicerol em eletrólito alcalino utilizando eletrocatalisadores PdTiO2/C preparados via redução por borohidreto de sódio / Electrochemical oxidation of ethanol and glycerol in alkaline electrolyte using PdTiO2/C electrocatalysts prepared via sodium borohydride reduction . 2021. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 120 p. Orientador: Almir Oliveira Neto. DOI: 10.11606/T.85.2021.tde-19112021-093459

    Abstract: Os eletrocatalisadores Pd/C, TiO2/C e os binários PdTiO2/C (50:50), (70:30), (90:10), (30:70) e (10:90) foram preparados pelo método de redução via borohidreto de sódio. Estes eletrocatalisadores foram sintetizados via borohidreto de sódio e caracterizados por difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão MET e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (ATR-FTIR). Já a atvidade eletrocatalítica foi analisada por voltametria cíclica e cronoamperometria em meio alcalino. As análises de DRX apresentaram planos cristalinos de Pd bem definidos, associados a estrutura cúbica de face centrada (cfc), assim como planos agregados as estruturas de TiO2 e carbono. As micrografias, obtidas por MET, demonstraram um tamanho médio de nanopartículas, entre 7 nm a 10 nm, afiliadas a uma distribuição satisfatória no suporte de carbono. Os ensaios eletroquímicos, via voltametria cíclica e cronoamperometria, com os eletrocatalisadores binários mostraram um aumento de densidade de corrente no processo da oxidação tanto para etanol como para glicerol, em comparação aos eletrocatalisadores padrões Pd/C e TiO2/C. Os ensaios com glicerol em uma célula unitária a 60 °C atingiram densidade de potência máxima em 12,5 W cm-2 para PdTiO2/C (70:30), quando comparados ao eletrocatalisador comercial Pd/C com 3,70 W cm-2 . Nos testes com etanol, em uma célula a 80 °C, o eletrocatalisador PdTiO2/C (50:50) indicou valores de densidade de potência máxima em 33,5 W cm-2 , e o eletrocatalisador padrão Pd/C atingiu 4,2 W cm-2 indicando que a utilização do co-catalisador TiO2 com as nanopartículas de Pd resultaram em um efeito benéfico (que pode ser atribuído ao mecanismo bifuncional), devido à formação de espécies oxigenadas capazes de liberar os sítios catalíticos do Pd para novas adsorções.

    Palavras-Chave: sodium; borohydrides; electrocatalysts; glycerol; methanol; alkaline electrolyte fuel cells; elective catalytic reduction; x-ray diffraction; transmission electron microscopy; voltametry; potentiostats; partial oxidation processes; nanoparticles; absorption

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  • IPEN-DOC 28481

    COELHO, ANASTACIA L.L.P.B. . Visão assistencial das pacientes com câncer de colo uterino tratadas na unidade de alta complexidade em oncologia (UNACON) de Araguaína - TO, no período de 2000 a 2015 / Care vision of cervical cancer patients treated at the high complexity unit in oncology (UNACON) in Araguaína - TO, from 2000 to 2015 . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 62 p. Orientador: Maria Elisa Chuery Martins Rostelato. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-18112021-142625

    Abstract: Dado que o câncer de colo uterino se trata de uma doença com alta complexidade, assim associada à carência de projetos de pesquisa na região Norte do Brasil, principalmente no Estado do Tocantins, este trabalho consiste em um levantamento da visão assistencial das pacientes tratadas na Unidade de alta Complexidade em Oncologia do Norte do Tocantins no período de 2000 a 2015, tendo como sua referência o Hospital Regional de Araguaína. Os objetivos do estudo foram avaliar a assistência médica prestada às pacientes mediante a avaliação do tempo de espera para a primeira consulta e inicio do tratamento; avaliar o grau de preenchimento das fichas de tumor; verificar o intervalo de tempo entre a realização da biopsia e a primeira consulta na instituição; registrar o número de pacientes que chegam sem diagnóstico e sem tratamento; assim como as que chegaram com diagnóstico porém ainda sem tratamento, verificar a origem do encaminhamento; e avaliar o status da doença após o primeiro ano de tratamento. Foram analisadas 2.664 mulheres com câncer de Colo de Útero no Hospital Regional de Araguaína, sendo divididas em 17 variáveis na "Ficha de Tumor" fornecida pelo Instituto Nacional do Câncer; o histórico de bebida alcoólica e de tabaco apresentaram as maiores porcentagens de ausência de preenchimento (mais de 31%). Em seguida, 25,9% das fichas não tiveram o preenchimento da escolaridade. De uma forma geral, pode-se notar que das 17 informações utilizadas neste estudo, 55,7% das fichas continham todas as informações e 12, 2% tinham 4 ou mais informações ausentes. O tempo médio observado entre a data da biópsia e o início do tratamento foi de 99,4 dias. Entre o tempo de diagnóstico e o início do tratamento, as mulheres diagnosticadas tardiamente apresentaram em média tempos maiores entre as duas ações. De acordo com o estudo 37,8% das mulheres chegaram sem diagnóstico e sem tratamento e 45,0% com diagnóstico e sem tratamento; 91,0% foram encaminhadas pelo SUS; a radioterapia correspondeu a 53,2% dos tratamentos realizados inicialmente; as mulheres diagnosticadas precocemente apresentaram uma porcentagem maior de situação sem evidência de doença (48,5% contra 2,2%) e remissão parcial (3,2% contra 1,0%) comparativamente àquelas diagnosticadas tardiamente e o óbito foi de 15,9% contra 1,8%, sendo esses dados obtidos após a avaliação do estado da doença ao final do primeiro ano do início do tratamento na instituição.

    Palavras-Chave: program management; social services; epidemiology; neoplasms; carcinomas; urogenital system diseases; beverages; tobacco; data analysis; therapy; diagnosis; women

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  • IPEN-DOC 28480

    PINHEIRO, ANGELICA L.L.P. . Perfil clínico e epidemiológico de mulheres com câncer de colo uterino no Norte do Estado do Tocantins durante o período de 2000 a 2015 / Clinical and epidemiological profile of women with cervical câncer in the northern state of Tocantins during the period 2000 to 2015 . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 64 p. Orientador: Maria Elisa Chuery Martins Rostelato. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-18112021-101714

    Abstract: O câncer (ca) de Colo de Útero é uma doença complexa, frequentemente relacionada à sua alta taxa de incidência, bem como sua letalidade em países não desenvolvidos como por exemplo o Brasil. Na Região Norte, este tumor se destaca, com índices alarmantes como por exemplo no Estado do Tocantins, em que as taxas se mostram bastante semelhantes aos índices observados na África Saariana. O presente estudo consiste em realizar um levantamento epidemiológico através da análise do perfil clínico de pacientes com Câncer de Colo de Útero no Norte do Tocantins atendidas no Hospital Regional de Araguaína (HRA) no período de 2000 a 2015. O objetivo do estudo consistiu em avaliar dados cadastrados pelo Sistema de Informação em Saúde do Registro Hospitalar de Câncer-SISRHC de 2664 mulheres. Foram incluídas pacientes entre os estadios 0 a IV. Foram analisadas 10 variáveis da Ficha de Registro de Tumor. O grau de completude dos dados escolhidos variou entre 67,5% e 100%. Foram analisadas as variáveis idade, raça, escolaridade, ocupação, estado conjugal, procedência, tipo histológico, histórico de tabaco e bebida alcoólica. O estadio predominante foi o IIIB. Os casos foram também subdivididos conforme o estadiamento em estadio precoce (0, I e II), e tardio (III e IV). Posteriormente foi realizada a associação entre as variáveis sociodemográficas com o estadiamento clínico precoce e tardio. Houve um aumento na porcentagem de casos de estadiamento tardio ao longo dos anos (p<0,001). Os fatores ocupação, raça, escolaridade e tabagismo foram bem definidos na incidência deste tumor, principalmente no caso de estadiamento tardio que foi predominante na amostra, trazendo uma grande preocupação já que diagnósticos realizados de forma tardia provocam muitos casos graves que por sua vez são responsáveis pelas formas mais agressivas desse tipo de câncer, levando consequentemente à alta taxa de mortalidade.

    Palavras-Chave: program management; clinical trials; epidemiology; neoplasms; carcinomas; urogenital system diseases; beverages; tobacco; data analysis; therapy; diagnosis; women

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  • IPEN-DOC 28479

    FIGUEIREDO, STEFANY S. . Otimização do processo de obtenção da sílica (SiO2) de elevada pureza a partir da casca de arroz / Optimization of the process for obtaining high purity silica (SiO2) from rice husk . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 77 p. Orientador: Sonia Regina Homem de Mello Castanho. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-18112021-115425

    Abstract: Uma possibilidade para minimizar os impactos ambientais é o reaproveitamento de resíduos da agroindústria, em particular, dado o volume gerado, o do setor orizícola. Entre estes resíduos, a casca de arroz (CA), resultado da etapa de beneficiamento do arroz, apresenta grande potencial como fonte alternativa para a obtenção da sílica (SiO2) de elevada pureza. Nos últimos anos, muitos trabalhos reportaram diferentes métodos de extração e potenciais aplicações para a sílica obtida da CA, mas são poucos os estudos que buscam otimizar o processo de obtenção, contribuindo para um ciclo produtivo ambientalmente amigável e economicamente viável. Dessa forma, esse trabalho tem como objetivo principal a extração da sílica da CA utilizando-se a rota termoquímica que compreende as etapas de lixiviação ácida e tratamento térmico. Na etapa química foi estudado a influência da concentração molar do ácido na remoção dos componentes metálicos, a fim de otimizar a quantidade de reagente necessário para obter um material com alto teor de SiO2. Também foi proposta uma metodologia simples para a obtenção das nanopartículas a partir das etapas de dissolução em meio básico e precipitação em meio ácido. Durante a primeira etapa foi avaliado a influência da proporção molar SiO2:NaOH em função do tamanho médio das partículas e da área de superfície específica (ASE) dos materiais obtidos. O procedimento experimental foi iniciado com um processo de redução e classificação granulométrica da CA. Em seguida, foi submetida a lixiviação sob diferentes concentrações molares de ácido clorídrico (HCl) e tratadas termicamente. O material obtido foi então dissolvido em hidróxido de sódio, resultando em uma solução de silicato de sódio que foi, posteriormente, precipitada com HCl. As amostras foram caracterizadas com relação a composição química e mineralógica, morfologia, tamanho médio de partículas e ASE. Os resultados obtidos foram satisfatórios, visto que foi possível otimizar a quantidade de ácido no tratamento químico e obter uma sílica com pureza superior a 99,9%. O material apresentou caráter amorfo, elevado grau de aglomeração e identificou-se partículas na faixa de 100 nm, com ASE de 153 m2 g-1. Também foi observado que o tamanho médio das partículas após a etapa de precipitação é diretamente proporcional a razão SiO2:NaOH adotada na dissolução. Os resultados experimentais indicam que a metodologia utilizada é promissora para a obtenção de uma sílica de elevada pureza, que pode ser uma alternativa economicamente viável aos precursores sintéticos de SiO2 para aplicações nos setores de tecnologia e inovação.

    Palavras-Chave: heat treatments; nanoparticles; dissolution; precipitation; hydrochloric acid; sodium hydroxides; leaching; silicates; oxygen compounds; rice; straw; agricultural wastes; x-ray fluorescence analysis; fourier transformation; infrared spectrometers

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  • IPEN-DOC 28478

    ROSSI, ANDRE . Caracterização mecânica da solda a ponto em chapa de aço 22MnB5 utilizando ensaio de tração e análises de correlação de imagem digital / Mechanical characterization of spot weld on 22MnB5 steel plate using tensile test and digital image correlation analysis . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 106 p. Orientador: Cristiano Stefano Mucsi. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-18112021-112034

    Abstract: Este trabalho teve como objetivo avaliar as propriedades mecânicas da solda a ponto, em um aço 22MnB5 em sua condição de fabricação e pós obtenção de estrutura martensítica por meio de tratamento térmico. Esta avaliação foi efetuada por meio de ensaio mecânico de tração em corpos de prova normalizados pela norma JIS (Japonese industrial Standard), através de extensometria aliada ao método de correlação de imagens digitais, através do software Gom Correlate. A soldagem a ponto é um processo com muita aplicação na união de chapas na indústria automobilística. Com a crescente necessidade do mercado automobilístico, com foco na redução de peso dos veículos, no aumento dos níveis de segurança dos passageiros e da necessidade de cumprimento de exigências normativas quanto a impactos laterais no Brasil em 2018, foi necessário o estudo de uniões destes aços através deste tipo de solda, que é o mais utilizado no segmento automotivo, em virtude de sua alta produtividade, relativa facilidade de execução e qualidade adequada das regiões de união. Conforme literatura, a microestrutura inicial desse aço, na condição de recozido, é formada basicamente por ferrita e perlita. Seu limite de resistência nessa condição fica em torno de 600 MPa. Após o processo de tratamento térmico, esse material apresenta microestrutura completamente martensítica e resistência à tração próxima a 1500 MPa. Para o estudo destes corpos de prova, foram produzidos corpos de prova soldados em material lâmina em sua condição de fabricação e após tratamento térmico, sendo este ultimo a condição de uso na Indústria automobilística. Para se efetuar a correlação de imagens digitais através do software, os corpos de prova foram pintados obtendo-se manchas (ou pontos) de forma aleatória. Os corpos de prova foram então, submetidos a ensaio mecânico de tração até a deformação e ruptura. Os ensaios foram digitalmente filmados e os fotogramas sequenciados foram analisados utilizando-se o método chamado de correlação de imagens digitais (CID). Utilizando- se o CID, foi possível efetuar a caracterização das deformações bidimensionais das superfícies das amostras em aço 22MnB5 soldadas a ponto, durante o ensaio mecânico de tração. Foram geradas imagens com coloração característica para cada zona deformada, possibilitando a análise dos resultados obtidos pelo software e ter entendimento parcial do que acontece na região da soldagem. Os resultados experimentais indicam o critério de fratura dos corpos de prova. Com o tratamento térmico utilizado foi obtida a dureza requerida, o que indica a formação de microestrututa totalmente martensitica. Para os corpos de prova com tratamento térmico, a tendência de ruptura na zona afetada pelo calor (ZAC ou HAZ) foi confirmada nestes aços de alta resistência, devido à formação de material recozido em torno da pepita soldada. Também foi caracterizada a presença de defeitos formados durante o processo de soldagem. Para os materiais base, sem tratamento térmico, foi caracterizado que o rompimento ocorre fora da área soldada, justificado pela formação de microestruras mais resistentes, resultando no aumento de características mecânicas na região soldada, em virtude de que após a soldagem houve endurecimento na região do botão de solda e a ruptura se desenvolveu na região mais externa ao botão de solda e com menor dureza. Foi caracterizado pequena alteração nos dados de rompimento dos corpos de prova que foram soldados com a utilização de espaçadores, o que sugere que afastamentos entre os materiais a serem soldados, interferem no resultado da solda. Todos os métodos utilizados para se efetuar a geração das manchas aleatórias, foram satisfatórios, mas cada uma com certas características de qualidade e restrições. Quanto a qualidade de leitura pelo software os melhores resultados são os que promovem maior contraste entre o fundo e os pontos aleatórios. Quanto ao tempo de análise das imagens pelo software, durante o período do teste de tração, os melhores resultados foram obtidos pelos métodos que promovem geração dos pontos aleatórios diretamente sobre a superfície do corpo de prova.

    Palavras-Chave: mechanical properties; welded joints; welding; hardening; tensile properties; performance testing; japanese organizations; standardization; boron compounds; steels; angular correlation; image processing

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  • IPEN-DOC 28477

    MOREIRA, RENAN P. . Síntese de nanopartículas de molibdatos e tungstatos de bário dopados com íons terras raras para aplicação em LED'S / Synthesis of rare earth doped molybdate and tungstate nanoparticles for application in LED's . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 134 p. Orientador: Maria Claudia França da Cunha Felinto. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-18112021-100440

    Abstract: Recentemente, a síntese de compostos inorgânicos luminescentes com morfologia controlada é um dos assuntos mais estudados para o desenvolvimento de novos nanofosforos dopados com íons terras raras com propriedades espectroscópicas atraentes, que são amplamente utilizados em campos como fotônica, iluminação, sensores, marcadores ópticos, etc. Assim, este trabalho apresenta o desenvolvimento e investigação das propriedades estruturais, espectroscópicas e eletrônicas de compostos BaWO4 e BaMoO4 dopados com Eu3+ e Tb3+ obtidos pelo método de coprecipitação, visando aplicações em dispositivos de Diodos Emissores de Luz (LEDs). Um estudo sistemático foi realizado para determinar a concentração ideal de dopagem a fim de obter luminescência de alta intensidade e rendimento quântico eficiente de emissão de luz. A análise estrutural por Difração de Raios-X de Pó mostrou uma estrutura característica estável do tipo scheelita para todos os compostos estudados. A morfologia e a distribuição elementar foram sondadas por Microscopia Eletrônica de Varredura acoplada à espectroscopia de energia dispersiva de raios-X, em que a distribuição homogênea dos íons também foi identificada mesmo em altas concentrações de dopagem (até 10% molar). O comportamento da luminescência foi estudado por espectroscopia de refletância difusa e espectroscopia de luminescência padrão, exibindo emissão vermelha característica de íon Eu3+ e contribuições significativas de transferência de carga de ligante para metal (LMCT) na região do UV. O diagrama de cores CIE e a temperatura de cor correlacionada também foram investigados, onde foi possível observar desvios espectrais para o vermelho atribuídos a distorções estruturais ao redor do íon metálico com o aumento da concentração de Eu3+.

    Palavras-Chave: rare earth alloys; rare earth compounds; doped materials; coprecipitation; light emitting diodes; spectral reflectance; luminescence; scanning electron microscopy; x-ray diffraction; ultrastructural changes

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  • IPEN-DOC 28476

    LIMA, LENI M.P.R. . Utilização da radiação ionizante para a preservação e conservação de amostras botânicas - exsicatas / Use of ionizing radiation for the preservation and conservation of botanical samples - exsiccates . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 111 p. Orientador: Pablo Antonio Vasquez Salvador. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-18112021-094235

    Abstract: Estratégias de conservação e preservação são essenciais no gerenciamento de coleções botânicas dos herbários, em especial os exemplares de material vegetal compostos de plantas prensadas e desidratadas em estufas, denominadas exsicatas. Particularmente, essas coleções são muito sensíveis ao ataque de insetos e fungos. Nos últimos anos, a desinfecção por radiação ionizante tornou-se uma estratégia eficaz para preservar objetos do patrimônio cultural e material de acervos com excelentes resultados. O objetivo deste trabalho foi estudar os efeitos da radiação gama nas amostras de exsicatas irradiadas, determinando a dose absorvida de radiação ideal e segura que promova a descontaminação, sem alterar a estrutura do material. Assim, seis duplicatas de exsicatas foram selecionadas no Herbário Dom Bento José Pickel (SPSF), Instituto Florestal, localizado em São Paulo. Três amostras são da família Asteraceae e foram coletadas em 1946, 1984 e 1986, enquanto outras três amostras pertencem à família Solanaceae e foram obtidas em 1953, 1984 e 2007. As famílias das coleções botânicas selecionadas são muito suscetíveis à biodegradação. A irradiação com raios gama foi realizada no Irradiador Multipropósito de Cobalto-60 do Centro de Tecnologia das Radiações CETER do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, IPEN/CNEN em São Paulo, com a aplicação de doses absorvidas de 1 kGy, 6 kGy e 10 kGy, valores para desinfestação e desinfecção. Os efeitos da radiação gama sobre as exsicatas foram analisados por colorimetria com sistema de coordenadas de cores CIELAB, microscopia eletrônica de varredura (FEGSEM) e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR-ATR). Os resultados confirmaram que não ocorreram alterações significativas nas propriedades colorimétricas e morfológicas das amostras, nas doses utilizadas, evidenciando que a técnica de radiação ionizante é eficaz para a conservação desse tipo de acervo.

    Palavras-Chave: plants; age groups; space groups; morphological changes; sample preparation; gamma radiation; radiation dose rate ranges; cultural resources; fourier transformation; infrared spectrometers; electron emission

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  • IPEN-DOC 28475

    MANCINI, VICTOR A. . Caracterização espacial e simulação microestrutural de compósitos unidirecionais / Spatial characterization and microstructural simulation of unidirectional composites . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 75 p. Orientador: Roberto Navarro de Mesquita. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-18112021-124214

    Abstract: O presente trabalho tem por objetivo apresentar uma metodologia para a caracterização microestrutural de um material compósito a partir da técnica de processamento de imagens. Inicialmente foram obtidas imagens por microscopia óptica da seção transversal de um laminado unidirecional, em que se aplicaram o algoritmo da transformada circular de Hough para detecção das fibras e geração de máscaras binárias da microestrutura. A fração volumétrica local de fibra foi determinada pelas técnicas de contagem de pixels unitários e de razão entre áreas. A distribuição espacial das fibras foi analisada por métricas de estatística espacial,como distribuição dos vizinhos mais próximos, função intensidade de segunda ordem e função distribuição radial. A metodologia proposta apresentou como principal vantagem a capacidade de prover informações sobre a variação da fração volumétrica e da distribuição espacial de fibra ao longo da microestrutura do material compósito, podendo ser utilizada em análise e simulação micromecânica.

    Palavras-Chave: nanomaterials; composite materials; digital filters; flying spot digitizers; image processing; optical microscopy; spatial resolution; statistics

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  • IPEN-DOC 28474

    FUJIMOTO, TALITA G. . Preparação e caracterização de compósitos condutores iônicos à base de zircônia estabilizada com ítria e galato de lantânio dopado / Preparation and characterization of composite ionic conductors based on yttria-stabilized zirconia and doped lanthanum gallate . 2021. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 113 p. Orientador: Eliana Navarro dos Santos Muccillo. DOI: 10.11606/T.85.2021.tde-22102021-133943

    Abstract: Zircônia estabilizada com ítria, YSZ, e galato de lantânio com substituições parciais por estrôncio e magnésio, LSGM, são eletrólitos sólidos que vem sendo estudados para aplicação em células a combustível de óxido sólido. Recentemente, atenção vem sendo dada a eletrólitos sólidos compósitos com características complementares visando a obtenção de materiais com performance otimizada. Neste trabalho eletrólitos sólidos compósitos à base de YSZ e LSGM (fase majoritária) contendo como fases minoritárias a zircônia-escandia-ceria (ScCeSZ), o galato de lantânio contendo estrôncio (LSG), além de LSGM e YSZ, em proporções em massa de até 20% foram preparadas por reação em altas temperaturas e caracterizadas por diversas técnicas instrumentais. Estudos sistemáticos da microestrutura, densificação, condutividade elétrica e dureza e módulo elástico foram realizados com o intuito de correlacionar microestrutura-propriedades. Os principais resultados mostraram que a estabilidade de fase do LSGM é substancialmente melhorada nos compósitos, que também apresentaram incremento na condutividade elétrica. A dureza de todos os compósitos analisados se mostrou pouco sensível com relação à composição-base. O LSG como fase minoritária, não influenciou o mecanismo de condução do LSGM até temperaturas de 700ºC. Os compósitos apresentaram também melhoria no módulo elástico reduzido. Nos compósitos contendo LSGM e YSZ não foi possível evitar a formação da fase zirconato de lantânio, com estrutura pirocloro. A fase minoritária ScCeSZ resultou em leve aumento da condutividade elétrica da YSZ. A densificação da YSZ foi consideravelmente favorecida no compósito contendo LSGM.

    Palavras-Chave: ionic composition; electric conductors; lanthanum; zirconium silicates; silicate minerals; doped materials; nanomaterials; nanocomposites; synthesis; site characterization

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  • IPEN-DOC 28473

    SANCHEZ, PRISCILA P. . Monitoramento do Fator de Pico Nuclear em Reatores Compactos utilizando uma abordagem baseada em Aprendizado de Máquina (Machine Learning) / Power Peaking Factor monitoring in Small Reactors using an approach based on Machine Learning . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 90 p. Orientador: Adimir dos Santos. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-22102021-132940

    Abstract: A fim de garantir a segurança em uma planta nuclear de potência, os sistemas de operação e proteção devem considerar parâmetros de segurança, seja para guiar os operadores ou para desligar o reator em caso de emergência. Especialmente em reatores modulares compactos (SMR) isentos de boro nos quais a reatividade e a potência são controladas exclusivamente por bancos de controle, a distribuição de potência é majoritariamente influenciada por suas movimentações afetando o Fator de Pico Nuclear (PF), que é um parâmetro importante a ser considerado. O PF relaciona a densidade de potência linear local máxima com a densidade de potência média em uma vareta combustível, indicando elevado fluxo de nêutrons que pode causar dano à vareta combustível. Neste trabalho, 2.117 amostras de simulações de um SMR livre de boro idealizado e controlado exclusivamente por bancos foram usadas para gerar um modelo de Máquina de Vetores de Suporte (SVM) capaz de estimar PF como função da posição dos bancos de controle. Tal modelo pode ser usado na predição e no monitoramento em tempo real de PF realizando cálculos simples como uma maneira de superar os desafios das metodologias existentes aplicadas a núcleos compactos. Residindo na busca em grade dos parâmetros da SVM e no processo de validação cruzada de 10 subgrupos no conjunto de dados de treino para alcançar um modelo otimizado e robusto, os resultados mostraram Raiz do Erro Quadrático Médio (RMSE) de aproximadamente 0,1% consistente para ambos os conjuntos de treino e teste.

    Palavras-Chave: boron; carrier-free isotopes; small modular reactors; roots; vectors; man-machine systems; property values; fuel rods; damage; materials testing reactors; reactor monitoring systems

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  • IPEN-DOC 28472

    SILVA, LUIZ F.T. da . Avaliação da capacidade angiogênica da linhagem celular de adenocarcinoma renal humano knockout para a proteína NF-kB1 / Evaluation of angiogenic capacity of human adenocarcinoma cell line knockout for NF-kB1 protein . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 68 p. Orientador: Maria Helena Bellini Marumo. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-22102021-122216

    Abstract: O carcinoma de células renais (CCR) é o câncer epitelial renal adulto mais comum, sendo responsável por mais de 90% de todas as neoplasias renais. O subtipo mais frequente de CCR é o de células claras (CCRcc). A maioria dos pacientes com CCRcc possui mutação no gene supressor tumoral de Von Hippel-Lindau (VHL). O gene VHL codifica uma proteína, a VHL, que é capaz de regular negativamente uma série de proteínas intracelulares, dentre elas o fator induzível por hipóxia (HIF). Muitas moléculas têm sido apontadas como responsáveis pelo fenótipo agressivo desse tumor, uma delas é o fator de transcrição NF-kB, que é o nome coletivo para os fatores de transcrição da família Rel. Em mamíferos são conhecidos cinco membros desta família: RelA (p65), RelB, c-Rel, NF-kB1 (p105/p50) e o NF-kB2 (p100/p52). No CCR, o aumento da atividade do NF-kB correlacionava-se com o aumento de marcadores de angiogênese tais como o fator de crescimento endotelial vascular (VEGF) e Interleucina 6 (IL-6). Nos últimos anos vários grupos têm demonstrado o papel funcional do NF-kB1 na tumorigenicidade do CCR. Nesse projeto utilizamos a técnica CRISPR/Cas-9 para obtenção de uma linhagem celular de adenocarcinoma renal humano knockout para a proteína NF-kB1. Foi realizada a verificação do gene endógeno mais estável para condições de normóxia e hipóxia. Foi feita a quantificação dos níveis de VEGF e IL-6 em condição de normóxia e hipóxia. A técnica CRISPR/Cas9 foi eficaz para obtenção de células 786-0 nocaute para NF-kB1 (p105/p50). Dentre os oito genes endógenos analisados, o TRFC foi o mais estável e, consequentemente, o mais adequado para estudos com as células 786-0 em hipóxia. A supressão da expressão da p50 nos clones 786-0 sg1, 786-0 sg2 e 786-0 sg3 resultou na redução de VEGF e IL6 tanto em normóxia quando em hipóxia. A redução do diferencial hipóxia/normóxia demonstra uma alteração na responsividade celular à hipóxia no que diz respeito à Il-6. A redução dos níveis de IL-6, pode justificar a redução da MMP-9 e migração celular observados por nosso grupo.

    Palavras-Chave: neoplasms; carcinomas; kidneys; anoxia; animal cells; lymphokines; protein engineering; angiogenesis; comparative evaluations

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  • IPEN-DOC 28471

    BRAGUIN, LILIAN N.M. . Caracterização química, eletroquímica e de citotoxicidade do aço inoxidável AISI 316L para uso como biomaterial / Chemical, electrochemical and of cytotoxicity characterization of AISI 316L stainless steel for use as biomaterial . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 138 p. Orientador: Mitiko Saiki. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-22102021-121119

    Abstract: O aço inoxidável austenítico produzido de acordo com a norma ISO 5832-1 é muito utilizado para atender a alta demanda para aplicações em próteses ortopédicas no Brasil. Entretanto, este biomaterial em contato com os fluidos corpóreos pode corroer e liberar elementos que causam reações biológicas adversas para o organismo. Consequentemente, estudos sobre biomateriais são de grande importância para o seu desenvolvimento ou aprimoramento. Na presente pesquisa foram avaliados os elementos da liga ISO 5832-1, a sua corrosão em diferentes soluções corpóreas simuladas e a sua citotoxicidade in vitro. Para análise elementar da liga e dos seus produtos de corrosão foi aplicada a análise por ativação com nêutrons (NAA). Para o controle analítico destes resultados foram analisados os materiais de referência certificados (MRCs) de ligas e uma solução de referência certificada. Para análise metalográfica foram feitos o ataque eletrolítico e a análise da superfície por microscopia óptica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A corrosão da liga foi estudada por meio de ensaios eletroquímicos e de imersão nos meios das soluções corpóreas simuladas de NaCl, fosfato tampão salino (PBS) e fluido corpóreo simulado (SBF). Nos ensaios eletroquímicos foram obtidas as curvas de variação do potencial de circuito aberto (OCP) e de polarização anódica. As superfícies da liga ISO 5832-1 expostas à corrosão foram analisadas por MEV e para avaliar a morfologia da corrosão foi realizado o ataque eletrolítico e posterior análise da superfície por MO, e no caso de PBS por MEV. O ensaio de citotoxicidade foi realizado pelo método incorporação do vermelho neutro. Os resultados do controle da qualidade analítica indicaram a viabilidade de aplicar a NAA, visto que para maioria dos elementos foram obtidos dados com uma boa precisão e exatidão. Na análise da liga foram quantificados Cr, Cu, Mn, Mo e Ni e as suas frações mássicas indicaram que estão dentro das faixas dos valores da ABNT NBR ISO 5832-1 e também As, Co, Fe, V e W que não estão apresentados na especificação foram determinados. Na análise metalográfica foram visualizados os contornos de grãos da fase austenita e maclas. Os resultados das curvas de OCP e de polarização anódica e as análises por MEV mostraram que a liga ISO 5832-1 apresenta uma maior tendência à corrosão localizada (em fresta e por pite) em NaCl do que em PBS e SBF. Na análise das micrografias por MO e MEV após os ensaios confirmaram que em NaCl, a liga apresentou maior corrosão. Nas soluções corpóreas simuladas contendo os produtos de corrosão da liga dos ensaios eletroquímicos foram identificados os elementos Cr, Fe e Ni. Os resultados dos ensaios de corrosão da liga ISO 5832-1 por imersão não indicaram a ocorrência da corrosão nas soluções de NaCl, PBS e SBF uma vez que na NAA dos produtos de corrosão não foram detectados os elementos da liga e as micrografias por MEV das superfícies da liga não revelaram a corrosão. No ensaio de citotoxicidade a liga ISO 5832-1 apresentou comportamento não citotóxico mostrando a possibilidade desta liga ser biocompatível.

    Palavras-Chave: biological materials; prostheses; stainless steels; corrosion protection; neutron activation analysis; metallography; electrolytic cells; surface properties; etching; optical microscopy; toxicity; bioassay; in vitro

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  • IPEN-DOC 28470

    MIZUTANI, GUSTAVO S.Y. . Análise de agrotóxicos em alimentos vegetais com alto teor de proteínas via cromatografia a gás acoplada a espectrometria de massas TANDEM GC - MS/MS / Pesticides analysis in food plants with high protein content via gas chromatography coupled mass spectrometry TANDEM GC - MS/MS . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 113 p. Orientador: Jose Oscar William Vega Bustillos. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-22102021-115140

    Abstract: O feijão juntamente com o arroz faz parte da alimentação básica da população brasileira, por serem ricos em proteínas, carboidratos, vitaminas, sais minerais, fibras e aminoácidos, assim podemos comparar a quantidade de proteínas que esses alimentos possuem com a carne. A produção mundial do feijão em países em desenvolvimento é de quase 50 %, sendo Myanmar, Índia e Brasil os maiores produtores. Com isso a utilização dos agrotóxicos na agricultura se torna crescente conforme se tem um aumento do consumo pela população, pois se preza a diminuição da perda devido às ações de pragas, para isso a determinação dos resíduos de agrotóxicos que os alimentos possuem e o risco que possam oferecer a saúde da população devem ser levados em conta. Portanto, o objetivo desse trabalho foi desenvolver um método analítico para caracterizar quantitativamente resíduos dos agrotóxicos fungicidas, flutriafol, procimidona, tebuconazol, presentes em alimentos vegetais com alto teor de proteínas, especificamente o feijão, utilizando a técnica analítica de cromatografia a gás acoplada a um espectrômetro de massas triplo quadrupolo, fazendo a validação com os parâmetros linearidade, sensibilidade, seletividade, precisão, exatidão, limite de quantificação e detecção. A obtenção das amostras dos feijões, Phaseolus vulgaris L, do tipo branco, preto, carioca e azuki, Vigna angularis, foram em lojas de produtos a granel e supermercados na região de São Paulo - capital. A extração foi efetuada em duas formas distintas, QuEChERS e extração sólido - líquido em baixa temperatura, utilizado o padrão de diuron para validação da extração. A metodologia foi capaz de atingir abaixo do limite máximo recomendado pelo PARA, Programa de Análise de Resíduos de Agrotóxicos em Alimentos, para os compostos alvos, procimidona de 0,5 mg kg-1 e flutriafol e tebuconazol de 0,1 mg kg-1. Foram analisadas 31 amostras para cada tipo de feijão e encontrado em 7 % das amostras o fungicida procimidona acima do limite permitido.

    Palavras-Chave: pesticides; trace amounts; tracer techniques; sample preparation; proteins; vegetables; beans; gas chromatography; mass spectroscopy

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  • IPEN-DOC 28469

    GIMILIANI, GIOVANA T. . Caracterização de microplásticos em amostras marinhas e estuarinas / Characterization of microplastics in marine and estuarine samples . 2021. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 167 p. Orientador: Maria Aparecida Faustino Pires. DOI: 10.11606/T.85.2021.tde-22102021-104234

    Abstract: Microplásticos são partículas plásticas com tamanho < 5 mm e são considerados contaminantes emergentes globais devido a sua presença generalizada em diversos compartimentos ambientais, inclusive ecossistemas aquáticos, e ao risco associado a sua ingestão. São classificados em microplásticos primários, referentes aos pellets e microesferas; microplásticos secundários, cujas partículas são provenientes da fragmentação de resíduos plásticos descartados incorretamente e de lavagens de roupas sintéticas. Microplásticos possuem propriedades de sorção, podendo adsorver contaminantes presentes no ambiente e transferi-los à cadeia trófica pela ingestão e lixiviação dos contaminantes e aditivos plásticos, afetando a saúde da biota e humana. O presente trabalho investigou a presença, e as características de microplásticos encontrados em diferentes amostras de ambientes costeiros marinhos e estuarinos, dividindo em três estudos com diferentes matrizes: pellets (1), sedimentos estuarinos (2) e organismos marinhos de importância comercial (3). Para cada matriz foram aplicados objetivos específicos e metodologias diferentes. Pellets foram coletados em duas regiões costeiras, praia e mangue, ambas com diferentes históricos de contaminação. O objetivo foi avaliar a possível origem da contaminação e a relação dos metais e elementos traço associados aos pellets encontrados. Amostras de sedimento foram coletadas em um sistema estuarino e peneiradas em malhas granulométricas: 2, 1, 0,5 e 0,25 mm para estimativa da abundância e distribuição de microplásticos. Mexilhões de duas espécies obtidos em mercados de países diferentes foram avaliados quanto à presença de microplásticos em uma porção para consumo humano (~1kg). Os microplásticos extraídos das amostras nos três estudos foram caracterizados quanto ao tipo polimérico, quantificados e categorizados em fragmentos e fibras/linhas. Os resultados apresentaram níveis de metais e elementos traço (As, Ba, Br, Ca, Cl, Co, Cr, Fe, K, La, Mn, Na, Sb, Sc e Zn) relativamente mais elevados em pellets de região de praia (6,3 a 2.537 ng g-1 e 1,2 a 682,5 μg g-1), considerada livre de atividades antrópicas em comparação aos pellets de mangue altamente impactado (2,2 a 2.132 ng g-1 e 0,5 a 339,5 μg g-1). A provável origem dos pellets pode estar associada à região portuária e os elevados níveis de elementos traço à sorção de contaminantes durante o trajeto percorrido até seu encalhe. Quanto aos sedimentos estuarinos, a abundância estimada variou de 6.150 a 93.050 microplásticos kg-1 e foi inversamente proporcional ao tamanho das malhas granulométricas. Sua distribuição foi maior nos pontos com presença de favelas de palafitas, sendo as prováveis fontes de microplásticos no sistema estuarino estudado. Os organismos analisados M. galloprovincialis e P. perna tiveram frequência relativa de microplásticos em 69,1% e 100%, respectivamente. A ingestão destes organismos equivale a 153 e 760 microplásticos em uma refeição (~1 kg), respectivamente. Nos três estudos realizados, a proporção entre fragmentos e linhas/fibras foi semelhante e o tipo polimérico polietileno foi predominante nas amostras de microplásticos analisadas, estas cujos níveis de desagaste e oxidação foram bastante elevados. O presente estudo verificou ocorrência generalizada de microplásticos nas amostras analisadas, apresentando potenciais riscos e impactos ao ambiente e à saúde humana. Além disso, dados inéditos sobre composição, características e distribuição de microplásticos foram apresentados neste trabalho, podendo ser utilizados para futuros projetos e programas de avaliação e monitoramento ambiental e segurança alimentar.

    Palavras-Chave: aquatic ecosystems; marine pollution; sediments; plastic; nanocomposites; pellets; sample preparation; trace amounts; tracer techniques; hazards; human populations; food; ingestion; safety; environmental policy; program management

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  • IPEN-DOC 28468

    FRANCISCO, DANAE L. . Compósitos nanoestruturados de poliamida 11 : estudo dos efeitos da incorporação de nanotubos de haloisita funcionalizados e da reciclabilidade nas propriedades dos compósitos / Nanocomposites of polyamide 11 - effects of the functionalized halloysite nanotubes incorporation and recycling on the composites properties . 2021. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 196 p. Orientador: Esperidiana Augusta Barretos de Moura. Coorientador: Ademar Benévolo Lugão. DOI: 10.11606/T.85.2021.tde-22102021-100120

    Abstract: Os nanotubos de haloisita são cargas inorgânicas naturais, promissoras para aplicações em diferentes áreas. A haloisita (HNT) tem um teor relativamente baixo de grupos hidroxila em sua superfície, o que a torna relativamente hidrofóbica, no entanto, às vezes não é suficiente para garantir uma boa adesão interfacial em compósitos poliméricos, e um tratamento superficial adicional é necessário para melhorar sua compatibilidade com a matriz, maximizando as interações interfaciais. No presente trabalho, propõe-se desenvolver compósitos nanoestruturados de poliamida 11 (PA11) com haloisita pura e funcionalizada, por meio do processo de mistura no estado fundido, e estudar a reciclagem desses. O trabalho está dividido em duas principais etapas, a primeira trata-se do estudo da funcionalização da haloisita (funcionalização covalente e não covalente), e a segunda da incorporação de diferentes concentrações de haloisita pura e funcionalizada na matriz e sua reciclabilidade. Um conjunto de técnicas de caracterização foi realizado para avaliar as propriedades físico-químicas e os resultados apontam para uma modificação superficial da haloisita após a funcionalização. No que se refere aos nanocompósitos, observou-se um aumento de estabilidade térmica com adição de HNT pura e funcionalizada, e os aumentos na temperatura e na percentagem de cristalização revelam o seu papel como agente nucleante. Os nanocompósitos produzidos com HNT funcionalizada apresentaram um aumento no módulo de flexão (até 98 %), na tensão máxima de ruptura na tração (até 16 %), no módulo de elasticidade (até 200 %) e apresentaram um melhor desempenho ao impacto, não sofrendo fratura para concentrações de até 6 % de carga. As imagens de microscopia eletrônica de varredura sugerem uma distribuição relativamente uniforme da HNT pura e funcionalizada na matriz polimérica. O reprocessamento da matriz de PA11 pura levou a um gradual aumento de sua rigidez, elevando o módulo de elasticidade, reduzindo a tensão máxima de ruptura e a resistência ao impacto. Nesse caso, a presença da HNT pura/funcionalizada na PA11 mostrou-se responsável por diminuir o aumento expressivo de rigidez da matriz gerado pelo reprocessamento.

    Palavras-Chave: clays; minerals; helium compounds; nanocomposites; crystallization; thermal conduction; polyamides; recycled; nanotubes; tensile properties; fractures; reducing agents; scanning electron microscopy; image processing

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  • IPEN-DOC 28467

    ARRUDA, CLAUDIA S.C. de . Avaliação da distribuição de metais e outros elementos de interesse em perfis de sedimentos do Reservatório Ponte Nova, São Paulo / Assessment of the distribution of metals and other elements of interest in sediment profiles of the Ponte Nova Reservoir, São Paulo . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 131 p. Orientador: Ana Maria Graciano Figueiredo. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-21102021-164607

    Abstract: O estudo da distribuição de metais em sedimentos é muito importante do ponto de vista da poluição ambiental. O reservatório de Ponte Nova, localizado na bacia superior do rio Tietê, cobre uma área de 25,7 km2 e é um importante reservatório no abastecimento de água da Região Metropolitana de São Paulo. Foram realizadas coletas de água e de perfis de sedimentos na barragem em agosto de 2018 (ponto P1) e em fevereiro de 2019 (pontos P1, P2 e P3). A Análise por Ativação com Nêutrons Instrumental (INAA) foi aplicada às amostras de sedimentos para determinar elementos majoritários (Fe, K e Na), traços (As, Ba, Br, Co, Cr, Cs, Hf, Rb, Sb, Sc, Ta, Tb, Th, U, Zn e Zr) e terras raras (Ce, Eu, La , Lu, Nd, Sm, Tb e Yb), e a técnica de Espectrometria de Emissão Ótica com Plasma Indutivamente Acoplado (ICP OES) para determinar Cd, Cu, Mn, Ni, P e Pb. Para análise de metais em água, utilizou-se a técnica de Espectrometria de Massas com Plasma Indutivamente Acoplado (ICP-MS). Os resultados de metais em água foram avaliados por comparação com a legislação CONAMA 357. Os perfis de sedimento foram avaliados com as Diretrizes Canadenses de Qualidade de Sedimentos (TEL e PEL) e com os índices de poluição, Fator de Enriquecimento (FE) e Índice de Geoacumulação (IGeo). Os valores obtidos na análise das amostras de água mostraram-se abaixo dos valores estipulados pela legislação CONAMA 357. Para os perfis de sedimento, a comparação com os valores de orientação do Canadá, mostrou que somente Cr e Pb excederam o TEL em algumas amostras. Em relação aos valores dos índices de poluição, valores de FE> 2 foram obtidos para As nos pontos P1 agosto/2018, indicando enriquecimento significativo nas primeiras camadas do perfil, e Cu e Mn enriquecimento moderado. No ponto P2, para As e Ba os valores FE ficaram no intervalo 2 < FE < 5 (enriquecimento moderado), e os resultados de IGeo foram semelhantes aos obtidos por FE. A análise estatística mostrou que os elementos analisados se agruparam de acordo com a granulometria apontando uma porcentagem maior de silte e argila nas primeiras camadas. Em comparação a estudos realizados anteriormente no reservatório, não foram observadas mudanças significativas no comportamento e na concentração dos elementos estudados, o que pode indicar que não há uma contribuição antrópica importante dos elementos analisados no reservatório.

    Palavras-Chave: neutron activation analysis; water reservoirs; water pollution control; sediments; sample preparation; iron; potassium; sodium; trace amounts; rare earths; metals; spatial distribution; icp mass spectroscopy

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  • IPEN-DOC 28466

    OSTERMANN, CAROLINE K. . Avaliação de fluxos dos COVBs quirais das Florestas Amazônica e Mata Atlântica pelo método de Acumuladores de Vórtices Estacionários (REA) / Fluxes assessements of chiral VOCBs from the Amazonian and Atlantic Forest using the Stationary Vortices Accumulators (REA) method . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 98 p. Orientador: Jose Oscar William Vega Bustillos. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-21102021-162348

    Abstract: O estudo da interação Biosfera-Atmosfera em florestas tropicais é de extrema importância para a compreensão das mudanças climáticas globais. O objetivo deste trabalho é correlacionar os fluxos ascendentes e descendentes de Compostos Orgânicos Voláteis Biogênicos (COVB) e seus quirais em dois locais: na Floresta Amazônica, a maior floresta intacta do mundo, e na Mata Atlântica, com a maior influência antropogênica, restando somente 7% de mata. As duas florestas estão conectadas pela célula Hadley-Walker, ou "rios voadores". Muitos dos COVB presentes nestas florestas são quirais, o que significa que ocorrem naturalmente como duas imagens espelhadas da mesma molécula. Neste contexto, os dados atmosféricos foram medidos por um amostrador de "Fluxo de Ar na Direção Vertical" denominado em inglês como Acumulador de Vórtices Estacionários (REA), o qual processa dados pelo método de acumulação de vórtices turbulentos, instalado no Observatório da Torre Alta da Amazônia (ATTO) e no corredor ecológico suspenso na Mata Atlântica, situado no Parque Ecológico dos Imigrantes (PEI), São Bernardo do Campo, SP. O REA diferencia o fluxo de ar ascendente e descendente por um anemômetro sônico conectado a um painel eletrônico acoplado a cartuchos revestidos de Carbotrap/ TENAX. As análises foram realizadas por dessorção térmica acoplada a um cromatógrafo a gás de duas colunas com detecção por espectrômetro de massa por Tempo de Voo (TD-GCxGC/TOF), fornecido em parceria com o Instituto Max Planck, Mainz, Alemanha. Os resultados mostraram que a especiação de COVBs e seus quirais em ambas as florestas se correlacionam com o aumento do fluxo de ar entre as árvores, diferindo diretamente na proporção e identidade da floresta sendo maior fluxo de (-) α- Pineno (2,98404333 mgC/m2h) na Amazônia e (+) Limoneno (0,53536872 mgC/m2h) na mata Atlântica, como também revelaram uma distinção de comportamento do gradiente de fluxo de calor pelo método REA, entre sazonalidade e perfil diurno, resultando na possível construção de um mecanismo químico entre biosfera - atmosfera.

    Palavras-Chave: abiogenic gas; volatile matter; organic compounds; chirality; forests; energy storage; resources; biological warfare agents; thermal desorption spectroscopy; gas chromatography; two-dimensional systems

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  • IPEN-DOC 28465

    ETCHEBEHERE, E.; LIMA, M.; PEREIRA, L.; PAGNANO, R.; BORTOLETTI, E. ; MENGATTI, J. ; BRUNETTO, S.Q.; TAKAHASHI, M.; BRUNETTO, E.; OZELO, M.; SANTOS, A.. Knee radiosynovectomy with Sm-153 hydroxyapatite compared to Y-90 hydroxyapatite: initial results of a prospective trial. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging, v. 47, Supplement 1, p. S628-S628, 2020. DOI: 10.1007/s00259-020-04988-4

    Abstract: Aim/Introduction: Introduction: The most common clinical presentation in hemophilia patients consists of hemarthrosis. Various treatment strategies aim to control hemarthrosis to prevent secondary arthropathy, among them, radiosynovectomy with Y-90 hydroxyapatite (90YHA). A few studies have shown a lower efficiency of knee radiosynovectomy with Sm-153 hydroxyapatite (153Sm- HA) compared to 90Y-HA. Purpose: The purpose of this investigation was to assess the efficacy and safety of knee radiosynovectomy with 153Sm-HA compared to 90Y-HA. Materials and Methods: Forty patients were prospectively assigned to undergo knee radiosynovectomy with 153Sm- HA (19 patients) or with 90Y-HA (21 patients). The frequency of hemarthrosis episodes before and after treatment was compared. Results: The response to knee radiosynovectomy stratifying according to radiotracer showed that after 6 months the median response rate with 153Sm-HA was not significantly different from 90Y-HA (87.5% vs 80.9%; p = 0.576). However, after 12 months the median response rate of knee radiosynovectomy with 153Sm-HA was significantly better than with 90Y-HA (87.5% vs 50%; p = 0.037), respectively. The reduction of joint bleeding by at least 50%, after 12 months, was greater in the group of patients treated with 153Sm-HA compared to 90Y-HA (74% vs 52%), respectively. Conclusion: Knee radiosynovectomy with high doses of 153Sm-HA is safe, with an efficiency rate similar that is described in the literature by the 90Y-HA.

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  • IPEN-DOC 28464

    RAMOS, C.; SOUZA, S.; TOBAR, N.; CASTRO, V.; FRASSON, F.; AMORIM, B.; ETCHEBEHERE, E.; LIMA, M.; MENGATTI, J. ; ARAUJO, E. ; PERINI, E. ; SOUZA, C.; LORAND-METZE, I.; SANTOS, A.; DELAMAIN, M.. Comparison of 68Ga-PSMA and 18F-FDG PET/CT uptake in different lymphoma subtypes: preliminary results. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging, v. 47, Supplement 1, p. S41-S42, 2020. DOI: 10.1007/s00259-020-04988-4

    Abstract: Aim/Introduction: Few reports have documented the uptake of radiolabeled Prostate-Specific Membrane Antigen (PSMA) in lymphomas [1,2]. It is not known how PSMA uptake varies among various histological subtypes and how it correlates with 18F-FDG uptake in lymphomas. This study aimed to compare 68Ga-PSMA and 18F-FDG in different lymphoma subtypes. Materials and Methods: Nine randomly selected patients with biopsy-proven lymphoma -median age 43 (32-70) years, 5 female - were submitted to whole-body 18F-FDG and 68Ga- PSMA PET/CT (time interval: 1-6 days between procedures). Lymphoma subtypes included: nodular-sclerosis Hodgkin’s lymphoma (HL; 2 patients); diffuse large B-cell lymphoma (DLBCL; 1); marginal-zone lymphoma (2); MALT lymphoma (ML; 1); follicular lymphoma (FL; 1); lymphoplasmacytic lymphoma (1); and B-cell non- Hodgkin’s lymphoma, unspecified (BCNHL-U; 1). Eight patients were under initial staging, and 1 (HL) with disease relapse after treatment. Two experienced nuclear physicians analyzed the images by consensus. The intensity of tracer uptake was visually classified as marked, moderate or mild. The affected sites (lymph node chains, spleen, diffuse bone marrow involvement and non-lymphatic focal lesions) were counted in both sets of images and their respective maximum SUV (SUVmax) were measured. Results: PSMA PET/ CT was positive in all patients except for one with ML. FDG PET/CT was positive in all patients. At visual analyses, FDG uptake was higher than PSMA uptake in all patients, except for one patient with BCNHL-U (both tracers with similar low-intensity uptake). The intensity of FDG and PSMA uptake was respectively classified as marked in 3/9 and 0/8 patients, moderate in 4/9 and 1/8 and mild in 2/9 and 7/8. One patient (FL) presented a “mismatch” uptake pattern with different parts of an extensive lesion presenting predominant uptake of PSMA or FDG. Brain infiltration in one patient (DLBCL) was more easily identified on PSMA than on FDG images. FDG detected a total of 58/58 and PSMA 43/58 affected sites in all patients with a median SUVmax of respectively 5.4 (2.0-31.1) and 2.8 (1.3-5.4), p<0.0001. The median SUVs of the 43 lesions with uptake of both tracers was respectively 5.5 (2.0-28.9) and 2.8 (1.3-P5.4) for FDG and PSMA, p<0.0001. Conclusion: Distinct lymphoma subtypes present PSMA uptake, with less intensity than FDG uptake. Although PSMA uptake is usually mild, several lymphoma subtypes might cause false-positive results in PSMA PET/CT performed to assess prostate cancer.

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  • IPEN-DOC 28463

    SOUZA, S.; DELAMAIN, M.; TOBAR, N.; CASTRO, V.; FRASSON, F.; AMORIM, B.; ETCHEBEHERE, E.; MARIANA, K.; MENGATTI, J. ; ARAUJO, E.B. ; PERINI, E. ; SOUZA, C. de; SANTOS, A.; LORANT-METZE, I.; RAMOS, C.. Comparison of 68ga-psma and 18f-fdg pet/ct uptake in different lymphoma. Hematology, Transfusion and Cell Therapy, v. 42, Supplement 1, p. S48-S48, 2020. DOI: 10.1016/j.htct.2020.09.086

    Abstract: Objective: Few reports have documented the uptake of radiolabeled Prostate-Specific Membrane Antigen (PSMA) in lymphomas.1, [2] It is not known how PSMA uptake varies among various histological subtypes and how it correlates with 18F-FDG uptake in lymphomas. This study aimed to compare 68Ga-PSMA and 18F-FDG in different lymphoma subtypes. Methodology: Nine randomly selected patients with biopsy-proven lymphoma with a median age 43 (32–70) years, 5 female – were submitted to whole-body 18F-FDG and 68Ga – PSMA PET/CT (time interval: 1–6 days between procedures). Lymphoma subtypes included: nodular-sclerosis Hodgkin's lymphoma (HL; 2 patients); diffuse large B-cell lymphoma (DLBCL; 1); marginal-zone lymphoma (2); MALT lymphoma (ML; 1); follicular lymphoma (FL; 1); lymphoplasmacytic lymphoma (1); and B-cell non-Hodgkin's lymphoma, unspecified (BCNHL-U; 1). Eight patients were under initial staging and 1 (HL) with disease relapse after treatment. Two experienced nuclear physicians analyzed the images by consensus. The intensity of tracer uptake was visually classified as marked, moderate or mild. The affected sites (lymph node chains, spleen, diffuse bone marrow involvement and non-lymphatic focal lesions) were counted in both sets of images and their respective maximum SUV (SUVmax) were measured. Results: PSMA PET/CT was positive in all patients except for one with ML. FDG PET/CT was positive in all patients. At visual analyses, FDG uptake was higher than PSMA uptake in all patients, except for one patient with BCNHL-U (both tracers with similar low-intensity uptake). The intensity of FDG and PSMA uptake was respectively classified as marked in 3/9 and 0/8 patients, moderate in 4/9 and 1/8 and mild in 2/9 and 7/8. One patient (FL) presented a “mismatch” uptake pattern with different parts of an extensive lesion presenting predominant uptake of PSMA or FDG. Brain infiltration in one patient (DLBCL) was more easily identified on PSMA than on FDG images. FDG detected a total of 58/58 and PSMA 43/58 affected sites in all patients with a median SUVmax of respectively 5.4 (2.0–31.1) and 2.8 (1.3–5.4), p < 0.0001. The median SUVs of the 43 lesions with uptake of both tracers was respectively 5.5 (2.0–28.9) and 2.8 (1.3–5.4) for FDG and PSMA, p < 0.0001. Conclusion: Distinct lymphoma subtypes present PSMA uptake, with less intensity than FDG uptake. Although PSMA uptake is usually mild, several lymphoma subtypes might cause false-positive results in PSMA PET/CT performed to assess prostate cancer.

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  • IPEN-DOC 28462

    ANGELOCCI, L. ; NOGUEIRA, B.R. ; SOUZA, C.D. de ; ZEITUNI, C.A. ; ROSTELATO, M.E.C.M. . Assessing Ir-192 as an alternative to I-125 in ophthalmic treatment. Radiotherapy and Oncology, v. 152, Supplement 1, p. S735-S736, 2020. DOI: 10.1016/S0167-8140(21)01402-X

    Abstract: Purpose or Objective: Brachytherapy sources for ocular melanoma usually contain Co-60, I-125, Pd-103 or Ru/Rh-106 as radionuclides. Ir-192 is not a preconized radioactive material for this purpose, although it is used for other brachytherapy applications. Higher mean energy from Ir-192 emission (ca. 380 keV) may be a reason for the preference of I-125 (35 keV) or Pd-103 (21 keV) over it, since low penetration is desired on the small structures of the human eye. This is not, however, an excluding criterion, considering Co-60 and Ru/Rh-106 have even higher mean energies. The demand in Brazil for lower-cost seeds to treat ocular melanoma lead to the development of an Ir-192 seed to make treatment more accessible, but since it is not used as an ophthalmic brachytherapy source, before its dosimetry is considered, one should care about the possibility of using it over more stablished materials. Considering this, the aim of this work is to assess the possibility of using Ir-192 seeds as ophthalmic brachytherapy sources by comparing some dosimetric parameters of a new seed model with the most stablished I-125 seed in literature, OncoSeed 6711. Material and Methods: As an initial study on the topic, this work relies only on Monte-Carlo simulations using MCNP4C transport code. Parameters analyzed are air-kerma strength, dose-rate constant and depth-dose curve, attention given to points within the human eye dimensions. The medium considered was homogeneous water, as it is a good approximation to the eye tissues in terms of composition and density and allows for future comparisons with TG-43 based calculations. OncoSeed 6711 is not produced anymore, but its long term as the reference source for dosimetry was considered. A 20 mm COMS ophthalmic applicator was also modeled and considered to be fully loaded with each seed model to compare the same parameters at a realistically clinical approach. Results: As expected, due to the higher energy of the Ir-192 emission spectrum, dose fall-off on the transversal axis of the seeds is less pronounced for the new seed model. The steeper dose gradient for I-125 is also visible on the doserate constant value. The effect of using a COMS applicator only strengthens this characteristic. Depth-dose curves were calculated up to the distance of 5 cm, both for a single seed and for an applicator fully loaded with 24 seeds. All the eye components relevant for dosimetry are located within this range, like the cells of the crystallin and the optical nerve. Conclusion: If one expects to use Ir-192 as an alternative to I-125 in ophthalmic cancer treatment, at least the dosimetry following TG-43 protocol should be carried with utmost attention, as undesirable dose to healthy nearby tissues is unavoidable. Crafting a different applicator most suited for this radionuclide is a possibility that can be taken into account. Another recommendation is to go beyond TG-43 water-based protocol and actually estimate dose to relevant eye components.

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  • IPEN-DOC 28461

    BELLEZZO, M. ; FONSECA, G.P.; VONCKEN, R.; VERRIJSSEN, A.; VAN BEVEREN, C.; ROELOFS, E.; YORIYAZ, H. ; RENIERS, B.; VAN LIMBERGEN, E.J.; BARBEE, M.; VERHAEGEN, F.. MAASTRO applicator, a novel rectal applicator for contact brachytherapy with 192Ir HDR sources. Radiotherapy and Oncology, v. 152, Supplement 1, p. S1102-S1103, 2020. DOI: 10.1016/S0167-8140(21)01990-3

    Abstract: Purpose or Objective: The standard care for rectal cancer includes surgery, which may be avoided if complete response is achieved, e.g. with chemoradiotherapy (EBCRT) or external beam radiotherapy EBRT, adopting a watch and wait strategy. Studies report a local regrowth reduction from 30% (EBCRT alone) to 11% when EBCRT is associated with a radiation boost using 50 kV x-rays (CXB), technique that allows a high dose delivery to a highly selective volume, allowing preservation of organs at risk (OAR) and low toxicity. However, CXB is not widely adopted due to its low costeffectiveness. Hence, the MAASTRO applicator was developed to deliver a dose distribution similar to those generated by CXB devices, but using HDR 192Ir sources, as a cost-effective alternative to CXB, with possibility of integration to treatment planning systems (TPS). Material and Methods: Fig 1-a shows the applicator design, a cylindrical applicator with 5 channels and a slanted edge, using its tip. Results: Due to the applicator geometry, the most distal position of the source in each channel doesn’t reach the sharp edge of the applicator, resulting in an effective treatment surface (high dose region shown in Fig 1 a and b) of approximately 20 x 20 mm2, which is smaller than the contact surface. The resulting dose falloff is steeper than the one resulting from the P50 with a 22 mm applicator. With the dose falloff normalized at 2mm, the relative dose values delivered at depths of 0, 2, 5 and 10 mm are, respectively, 130, 100, 70 and 43% for the P50 and 140, 100, 67 and 38% for the applicator. The time required to deliver an average dose of 32 Gy to the treatment surface of the applicator is 5m30s for a 40700 U source (new source) and 8m30s for a 20350 U source (source to be replaced), including the time required to perform obstruction verification before irradiation. The applicator delivers a high dose to a small target volume while the lateral shielding spares normal tissues in all directions other than the contact surface. Conclusion: The MAASTRO applicator was designed to deliver dose distributions similar to those of CXB devices using 192Ir HDR sources. The applicator has the advantage of TPS integration, increasing the degrees of freedom to modulate the dose distribution.

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  • IPEN-DOC 28393

    MORAIS, ALINE V. de; MELO, CAMILA G. ; GARCIA, VANESSA S.G. ; PEREIRA, MARIA da C.C. ; ROSA, JORGE M.; BORRELY, SUELI I. . Toxicidade do efluente e consumo hídrico e energético no tingimento de poliamida. In: SILVEIRA, JOSE H.P. (Org.). Meio Ambiente, Sustentabilidade e Tecnologia. Belo Horizonte, MG: Poisson, 2021. p. 91-97, v. 8, cap. 9. DOI: 10.36229/978-65-5866-123-8.CAP.09

    Abstract: O uso racional da água é imprescindível no setor industrial e deste modo necessita de tecnologia e esforços que permitam o reuso desse recurso natural. O estudo concentrou-se na determinação do consumo hídrico e energético durante o tingimento da poliamida, bem como na avaliação do efeito tóxico do efluente para o microcrustáceo Daphnia similis. O efluente pode ser considerado como muito tóxico tendo em vista que a CE50 foi 0,61 ± 0,21 (%, v/v) após 48 horas de exposição. Conforme orientação da Resolução CONAMA 430/2011 o efluente deve ser tratado em nível tal que não induza toxicidade quando lançado no corpo receptor. Buscas por tecnologias que permitam o reúso e a melhoria dos efluentes também são necessários nessa atividade industrial.

    Palavras-Chave: liquid wastes; textile industry; water pollution; daphnia; dyes; water resources; polyamides; environment; toxic materials

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  • IPEN-DOC 28460

    BACHMANN, LUCIANO; PEREIRA, THIAGO M.; ZEZELL, DENISE M. ; FELIPE, JOAQUIM C.. Vibrational spectroscopy of biological tissues. In: ENCONTRO DE OUTONO DA SOCIEDADE BRASILEIRA DE FÍSICA, 44., 21-25 de junho, 2021, Online. Resumo... São Paulo, SP: Sociedade Brasileira de Física, 2021.

    Abstract: The vibrational modes of molecules in biological tissues can be assessed by either Raman spectroscopy, through inelastic scattering, or infrared spectroscopy, through direct measurement of transmittance or reflectance. When combined with mathematical methods, vibrational spectroscopic techniques have shown promising results for evaluation of biochemical changes in biological samples, and such combination can be used to develop new tools for medical diagnosis. Here, we provide an overview of the infrared spectral imaging techniques we use to characterize biological tissues and describe how we employ these techniques to diagnose cancer and to evaluate inflammatory processes. In the last decade, we have studied thyroid and colon cancer tissues as well as inflammatory processes attributed to an early stage of cancer. All the samples were obtained from human biopsy embedded in paraffin and cut according to the usual procedures in pathology. The sample slides were deposited over a Calcium Fluoride window that is transparent in the infrared spectral region. An FTIR spectrometer with 4-cm-1 resolution coupled to a microscope with 6x6 microns of effective pixel size was employed. Pre-processing algorithms were necessary to remove unwanted absorption bands such as water vapor, carbon dioxide, and paraffin absorption bands. After that, the data of hyperspectral images were processed to classify and to predict tissue regions by using machine learning techniques. More recently deep learning algorithms have been employed to pre-diagnose colon and thyroid cancer. Aiming to identify tissue changes, deep neural networks can be trained under a supervised process by using the spectral values in different frequencies. The proposed study can be extended to other tissues and applied to a wide range of samples. A good dataset of samples to train the algorithms is key to achieving higher accuracy.

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  • IPEN-DOC 28459

    CASTRO, PEDRO A.A. ; PEREIRA, DAISA L. ; ZEZELL, DENISE M. ; RIBEIRO, HENRIQUE B.; MATOS, CHRISTIANO J.S.; ANA, PATRICIA A.. Confocal Raman spectroscopy characterization of Nd:YAG laser irradiation on dental enamel for erosion prevention. In: ENCONTRO DE OUTONO DA SOCIEDADE BRASILEIRA DE FÍSICA, 44., 21-25 de junho, 2021, Online. Resumo... São Paulo, SP: Sociedade Brasileira de Física, 2021.

    Abstract: Confocal Raman spectroscopy is a non-destructive and non-invasive method used to obtain spectral features of biological structure and depth images without coming into contact with the sample. Biochemical content obtained by Raman microscopy is related to the characteristics of the tissues, allowing experimental use without any side effects to the sample. Complex biomolecular features can be resolved through confocal Raman imaging analysis with subcellular spatial resolution by using a single excitation wavelength laser to identify a large range of biomolecules. This work aims to characterize dental enamel irradiated by Nd:YAG laser and correlate the modified tissue in depth due to the heat propagation caused by laser absorption. For this, 30 blocks of bovine enamel were randomized into 3 groups: G1- enamel untreated; G2- enamel irradiated with Nd:YAG laser (1064 nm; 120s pulsewidth, 10Hz; 84,9 mJ/cm2; Lares Research) using a squid Ink as photoabsorber; G3- enamel irradiated with Nd:YAG laser (1064 nm; 5 ns; 20 Hz; 1,05 J/cm2 Brilliant, Quantel Laser) using a coal paste as photoabsorber. The phosphate intensity band was used as a spectral indicator of the groups characteristics. The Raman spectra of the Nd:YAG irradiated samples detected a phosphate intensity reduction in the G3 group after laser irradiation. There were distinct differences in the chemical activity after the laser irradiation and these findings, associated with the previous studies of our group, were related to the stability of the apatite, accompanied with the increased susceptibility to demineralization. The carbonate free apatite has been characterized as less likely to be affected by acid challenge. Based on our initial results, the thickness of the treated area is a critical variable in determining the resistance of erosion, especially for the type of photoabsorber associated with Nd:YAG. Our findings demonstrate the coal paste as a more resistant material to enamel erosion prevention. Therefore, fiber-optic confocal Raman imaging have shown potential to be an established spectroscopic choice for carie real-time monitoring.

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  • IPEN-DOC 28458

    DEL-VALLE, MATHEUS ; SANTOS, MOISES O. dos ; SANTOS, SOFIA N. dos ; BERNARDES, EMERSON S. ; ZEZELL, DENISE M. . A deep learning approach for breast tissue malignancy diagnosis using micro-FTIR hyperspectral imaging. In: ENCONTRO DE OUTONO DA SOCIEDADE BRASILEIRA DE FÍSICA, 44., 21-25 de junho, 2021, Online. Resumo... São Paulo, SP: Sociedade Brasileira de Física, 2021.

    Abstract: The breast cancer is the most incident cancer in women with an estimative of 2.1 million new cases in 2018. With the grown of deep learning techniques, several approaches in vibrational spectroscopy have been studied. In this way, this work aimed to classify breast samples as breast cancer or adenosis using a deep learning model. It was used the human breast cancer microarray BR804b (Biomax, Inc., USA), where one core of each group, cancer and adenosis, was imaged by a Cary Series 600 micro-FTIR imaging system (Agilent Technologies, USA). The system has a spatial resolution of 5.5 μm and about 100 thousand spectra were acquired for each group. The regions of interest were selected by two k-means clustering using amide I/II (1700 to 1500 cm-1) and highest paraffin intensity (1480 to 1450 cm-1) bands. Spectra were preprocessed by five steps: outlier removal using Hotelling’s T2 versus Q residuals; biofingerprint truncation; Savitzky–Golay filtering for smoothing and second derivative; Extended multiplicative signal correction (EMSC) with digital de-waxing; another outlier removal. The deep learning model was a convolutional neural network (CNN) fused with a fully connected neural network (FCNN). The CNN was built with 2 Conv1D-ReLU-MaxPooling1D-Dropout layers. The kernel size was set to 5 and dropout of 0.5. Dense layers were built by two layers of neurons-BatchNorm-ReLU-Dropout, with 100 and 50 neurons, dropout of 0.2. The output was a single neuron with sigmoid activation. Binary cross-entropy loss function was adopted with Adam optimizer. Accuracy metric was calculated during the training, where a threshold of 0.5 was applied on the output predictions. Model was trained by a 4-fold cross-validation by 20 epochs and using a batch size of 250. The train accuracy was 0.978/0.004 (mean/std), while the testing accuracy was 0.969/0.008, demonstrating a generalized model without overfitting. Accuracies near one indicate the proposed model as a potential technique for the breast cancer vs adenosis classification, where hyperparameters and the architecture should be optimized along higher sample number acquisition.

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  • IPEN-DOC 28457

    BRANCO, ISABELA S.L. ; BURIN, ANA L. ; YORIYAZ, HELIO . Métodos para criação de Spread-Out Bragg Peaks em protonterapia. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE FÍSICA MÉDICA, 25., 19-23 de abril, 2021, Online. Resumo... 2021.

    Observação: Vídeo de apresentação: https://youtu.be/Gx8gj17Ayh4

    Abstract: Em tratamentos com feixes de prótons, as distribuições de dose longitudinais caracterizam-se pela presença do pico de Bragg (Bragg Peak - BP). A sobreposição de vários picos com diferentes energias e a ponderação de cada um fazem-se necessárias para irradiar homogeneamente um grande volume tumoral, criando um Spread-Out Bragg Peak (SOBP). O objetivo deste trabalho consiste em analisar três diferentes métodos para criação dos SOBPs – método de Bortfeld, método da função inversa e método das matrizes. Simulações de Monte Carlo foram realizadas com o software TOPAS, nelas, feixes monoenergéticos de prótons incidiram em um objeto simulador retangular de água para que distribuições de dose fossem contabilizadas em profundidade. O método das matrizes conseguiu ajustar o peso de cada curva de forma a produzir SOBPs com melhor homogeneidade, ao mesmo tempo que, os dois outros métodos foram mais custosos computacionalmente.

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  • IPEN-DOC 28456

    BURIN, ANA L. ; BRANCO, ISABELA S.L. ; YORIYAZ, HELIO . Estudo dos parâmetros WER e WET em protonterapia com simulações de Monte Carlo. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE FÍSICA MÉDICA, 25., 19-23 de abril, 2021, Online. Resumo... 2021.

    Observação: Vídeo de apresentação: https://youtu.be/3cvapMx0WJ0

    Abstract: O presente trabalho apresenta um estudo comparativo dos valores da razão equivalente de água (WER – Water Equivalent Ratio), e da espessura equivalente de água (WET – Water Equivalent Thickness) para várias energias obtidos com os códigos de Monte Carlo (MCNP6 e TOPAS) em protonterapia. Para utilizar plenamente as vantagens dosimétricas que a terapia de prótons proporciona, o conhecimento exato do alcance do feixe (range) é essencial. Os parâmetros WER e WET são utilizados para relacionar o range em água com outros materiais e tecidos do corpo humano. Nesse contexto, o principal objetivo deste trabalho é contribuir com o aprimoramento do cálculo de dose em protonterapia, mais especificamente no cálculo de WER e WET em meios tecidos equivalentes. O estudo demonstrou que os valores de WER e WET são constantes com a energia, sendo que, as diferenças relativas encontradas foram inferiores a 1% para ambos os parâmetros, o que simplificará os cálculos de dose futuros.

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  • IPEN-DOC 28455

    ROMBALDI, PAULO V.L. ; MAZER, AMANDA C. ; SHORTO, JULIAN M.B. ; RIBEIRO, VICTOR A.B. ; YORIYAZ, HELIO . Comparação da distribuição de dose experimental e calculada por Monte Carlo de uma unidade de raios-X XVI da Elekta ®. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE FÍSICA MÉDICA, 25., 19-23 de abril, 2021, Online. Resumo... 2021.

    Observação: Vídeo de apresentação: https://www.youtube.com/watch?v=MrvAydGtQjA

    Abstract: Com o aumento do uso das tecnologias de IGRT na prática clínica, há uma preocupação com uma possível adição significativa de dose de radiação aos tecidos sadios do paciente, aumentando o risco de induzir cânceres secundários por exposições concomitantes. O propósito deste estudo consiste em quantificar a dose concomitante recebida por pacientes em tratamento com Radioterapia Guiada por Imagem (IGRT) exclusivamente devido aos raios-X produzidos pela unidade XVI, unidade de tomografia computadorizada de feixe cônico (CBCT) acoplado ao acelerador linear da Elekta, localizado no ICESP (Instituto do Câncer do Estado de São Paulo). Também foram realizadas comparações de dados obtidos a partir de medidas experimentais e simulações com o código de Monte Carlo MCNP6.

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  • IPEN-DOC 28454

    HERBST, LUCAS S.; RODRIGUES, LETICIA L.C. . Análise Qualitativa de medida de distribuição de dose em Braquiterapia com Dosímetro Fricke Gel utilizando imagem em Ressonância Magnética. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE FÍSICA MÉDICA, 25., 19-23 de abril, 2021, Online. Resumo... 2021.

    Observação: Vídeo de apresentação: https://youtu.be/S3pY74iRk6Y

    Abstract: Com a popularização de imagens tridimensionais, técnicas como IMRT e VMAT são constantemente estudadas e estão sob forte escrutínio científico. Geralmente a braquiterapia fica sob um holofote menos intenso, e acaba ficando em segundo plano nos serviços. O Brasil utiliza a técnica principalmente em tratamentos ginecológicos, embora tratamentos pélvicos masculinos estejam cada vez mais comuns. Com a migração dos serviços de uma técnica baseada em prescrições de dose em pontos, para um cálculo tridimensional cada vez mais o interesse por uma avaliação da distribuição de dose aumenta. Esse trabalho busca avaliar o uso de um dosímetro verdadeiramente tridimensional para medir essas distribuições de dose. Primeiramente foi realizada a calibração do dosímetro com imagens de ressonância magnética. Posteriormente uma irradiação utilizando uma sonda de titânio com uma única parada foi avaliada qualitativamente. O planejamento foi feito utilizando o algoritmo Acuros BV, um dos mais novos disponíveis no mercado, e em boa correlação com cálculos com Monte Carlo. Cada ponto foi calculado como a média com os pontos vizinhos, para diminuir ruídos da imagem, tornando-a mais suave. Visualmente existe uma boa correlação entre as medições e o planejamento, em uma continuação do trabalho, uma análise quantitativa utilizando avaliação gama será realizada.

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  • IPEN-DOC 28453

    MAZER, AMANDA C. ; YORIYAZ, HELIO . Algoritmo para avaliação de registro de imagem baseado na técnica SIFT (Scale Invariant Feature Transform). In: CONGRESSO BRASILEIRO DE FÍSICA MÉDICA, 25., 19-23 de abril, 2021, Online. Resumo... 2021.

    Observação: Vídeo de apresentação: https://youtu.be/k1405XduFEo

    Abstract: A avaliação de um registro de imagem deve ser feita a partir de um grande número de pontos distribuídos pelas imagens utilizadas no processo. Neste trabalho, a técnica SIFT, que permite extrair automaticamente pontos estáveis de uma imagem, foi utilizada para desenvolver um algoritmo na linguagem Python para ser aplicado para avaliação de registro de imagens médicas 3D. Imagem de TC (tomografia computadorizada) foi usada para realizar testes de redundância envolvendo diferentes transformações, a fim de obter pontos correspondentes entre a imagem original e a imagem sintética transformada. Para todos os testes, o algoritmo foi capaz de identificar pontos estáveis, em que a maioria era verdadeiramente correspondente, de acordo com diferentes margens de erro. Entretanto, o algoritmo ainda se encontra em fase de validação.

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  • IPEN-DOC 28452

    FERREIRA, MARIA C. de M.S.C.; CASTRO, PEDRO A.A. de ; PERALTA, FELIPE da S.; KITAKAWA, DARCIO; ZEZELL, DENISE M. ; CARVALHO, LUIS F. das C. e S. de. Optical biopsy and artificial intelligence as a diagnostic tool of smokers: a pilot study. In: FÓRUM ON-LINE DE TECNOLOGIAS DA LUZ NA SAÚDE, 2nd, May 20-22, 2021, Online. Abstract... Campinas, SP: Faculdade São Leopoldo Mandic, 2021.

    Abstract: Background: FT-IR spectroscopy can investigate and detect tissue changes at biochemical levels, the result is obtained quickly, it needs a small sample amount, which can be biofluids. Objective: Compare saliva between smoking and non-smoking patients by FT-IR spectroscopy, as an optical biopsy technique and associate with data processing methods based on artificial intelligence. It will be possible to investigate biochemical changes at the molecular level, and in the future use it as an early diagnosis of oral cancer. Methodology: This study was approved by the Research Ethics Committee, and was conducted using a FT-IR spectroscopy coupled with and attenuated total reflection accessory. Volunteers were divided into three groups, however just 10 patients were analyzed as pilot study. In control group were collected saliva of volunteers who had never tried tobacco (15 spectra from 5 samples). In smoking group patients over 40 years old who smoke more than one pack of cigarettes a day (3 spectra from 1 sample); In sporadic smoking group, patients who smoke sporadically and/or socially (12 spectra from 4 samples). Results: In all groups, the structural components were DNA, RNA, lipids, proteins and Amide. The spectra showed different intensities in the respective structural components mentioned above, so that subtle differences could prove that the saliva of smoking patients has differences with normal patients. Conclusion: Optical biopsy and artificial intelligence could be used in the medical field, it is a safe and label technique, more patients should be analyzed for solid results.

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  • IPEN-DOC 28451

    OLIVEIRA, ANDRESSA B.; FAGUNDES, JESSYCA L.A.; VEADO, HENRIQUE C.; FORTES, BEATRIZ N.A.; BITTENCOURT, ALEXANDRA A.; ADORNO, JOSE; CASTRO, MARCIO B.; VASQUEZ, PABLO A.S. ; SANTOS, PAULO S. ; DALLAGO, BRUNO S.L.; CAMPEBELL, RITA C.. Uso de pele de rã na cicatrização de feridas em equinos / Use of frog skin in wound healing in horses. In: SIMPOSIO INTERNACIONAL DO CAVALO ATLETA, 5., April 26-30, 2021, Online. Abstract... Belo Horizonte, MG: EV-UFMG, 2021.

    Abstract: A pele de rã (Rana catesbeiana) possui peptídeos com ação antimicrobiana, resistência mínima a perda de água e otimiza o processo cicatricial de feridas. Objetivou-se avaliar a cicatrização de feridas experimentais tratadas com pele de rã (GPR), desidratada e esterilizada com raios gama, comparando os achados clínicos e histopatológicos com feridas tratadas com ringer com lactato (GC). Utilizando-se cinco equinos saudáveis, foram realizadas feridas (3 x 3 cm), duas de cada lado da região lombar, distantes 7 cm, incluindo pele e subcutâneo, sendo que um lado foi realizado avaliação clínica e outro histopatológica, aleatoriamente. Durante o período experimental, realizaram-se avaliações e coletas para exame histopatológico nos dias 0, 3, 7, 14 e 21, e curativos diários no GC e troca de pele, a cada 3 dias no GPR. Observou-se o preenchimento total do leito da ferida por tecido de granulação no 14º dia, nos dois grupos e epitelização evidente em ambos grupos no 21º dia. As menores médias das áreas das feridas e as maiores taxas de contração foram observadas no GPR até o 7º dia. No entanto, nas aferições seguintes, o GC apresentou menores médias de área e maiores taxas de contração. Na avaliação histopatológica o GPR apresentou maior fibroplasia e neovascularização precoce até o 7º dia, mas posteriormente, notou-se essas características mais acentuadas no GC. Não foram observadas diferenças estatísticas entre os grupos estudados. De acordo com os resultados obtidos, a pele de rã possui precoce neovascularização e fibroplasia, podendo ser um potencial curativo biológico temporário em equinos.

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  • IPEN-DOC 28450

    GOMES, ALISSANDRA de M. ; JESUS, GUSTAVO P.P. de ; ZACARIAS, ENIO A. ; YOSIDAKI, VANESSA L. ; LIMA, DARLE B. de ; COSTA, RAFAEL S. ; RANGEL, ERIKA B.; SOUSA, POLIANA E.S.; SILVA, CHRISTIAN S.; BARTOLINI, PAOLO ; PERONI, CIBELE N. . A comparison between two populations of mesenchymal stem cells that can improve the osteogenesis imperfecta mouse phenotype. In: CONGRESS OF THE BRAZILIAN SOCIETY FOR CELL BIOLOGY, 20th, January 27-29, 2021, Online. Abstract... São Paulo, SP: Sociedade Brasileira de Biologia Celular, 2021. p. 249-250.

    Abstract: Osteogenesis imperfecta (OI) is an inherited disease characterized by fragility, deformity and low bone density, besides other clinical manifestations. Type-I OI is the mildest and most common form of the disease, caused by a mutation in the COL1A1 gene and resulting in half normal-collagen production. Our purpose was to compare mesenchymal stem cells from bone marrow (BM-MSCs) with those from adipose tissue (AD-MSCs), both used for improving heterozygous oim mice phenotype, similar to human type-I OI. Mice were irradiated and cells injected into femoral condyles, bone mineral density (BMD) and femoral length were measured by X-ray, at the beginning and end of the assay. Femurs and quadriceps allowed bone fragility evaluation by biomechanical test and collagen Col1a1 and Col1a2 quantification via ELISA. BMD showed no significant difference between the groups, while femur length variation was higher in the BM-MSCs group, compared with the control (P=0.0301). Fragility was improved with AD-MSCs when flexion extension to fracture (P=0.0028) and time to fracture (P=0.0032) were evaluated. There was no significant difference in the maximum load supported by femurs until fracture. An increase in Col1a1 concentration with BM-MSCs in comparison with AD-MSCs (P=0.0281) was obtained. Although no significant difference in Col1a2 concentration was observed between the groups, a higher expression level was obtained with AD-MSCs. We can thus conclude that AD-MSCs were more efficient than BM-MSCs for improving bone quality in type-I OI.

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  • IPEN-DOC 28449

    IZQUIERDO, J.; SILVA, R.M.P. da ; MILAGRE, M.X. ; COSTA, I. ; BETANCOR-ABREU, A.M.; SOUTO, R.M.. Microelectrochemical evaluation of severe localized corrosion sites developing on third-generation aluminium alloys. In: CURRENT TRENDS IN ELECTROCHEMISTRY; MEETING OF THE ELECTROCHEMISTY GROUP OF THE SPANISH ROYAL SOCIETY OF CHEMISTRY, 41st; FRENCH‐SPANISH ATELIER/WORKSHOP ON ELECTROCHEMISTRY, 1st, July 6-9, 2021, Paris, France. Abstract... 2021. p. 89-89.

    Abstract: Third-generation aluminium-copper-lithium alloys exhibit attractive mechanical properties, in particular light-weight and significant strength. However, the developed microstructure often results in severe localized corrosion (SLC) sites with fast in-depth pit propagation accompanied by H2 evolution.1 Such phenomena stem from a strong galvanic coupling, mainly established between Fe- and Cu-rich particles and the surrounding matrix. As a result, strong concentration and pH gradients develop throughout the aluminium surface, determining the local breakdown of the passive regime eventually provided by aluminium oxides and corrosion products. Understanding the development of such distributions is key to outline appropriate strategies for the prevention of fast degradation and materials failure. Scanning Electrochemical Microscopy (SECM) and Scanning Vibrating Electrode Technique (SVET) are capable of providing local information on the distribution of active sites and the presence of reactive chemical species. SVET has previously demonstrated the formation of gas bubbles ascribed to hydrogen evolution (i.e., electro-reduction process) at the anodically-activated sites,2,3; whereas local hydrogen production, oxygen consumption and pH changes are readily accessible using SECM, although with some limitations with regards to the detection of evolving gas.4 The present contribution reports recent advances in the investigation of local degradation phenomena occurring at the surface of Al-Cu-Li alloy AA-2098, as bare material and after friction stir welding. Oxygen consumption over nobler particles acting as cathodic sites, and SLC accompanied with strong acidification and H2 production at the local anodes were observed. The determined pH and concentration gradients allow to progress in the knowledge of the mechanistic aspects involved in the degradation processes on these materials.

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  • IPEN-DOC 28448

    JACOVONE, RAYNARA M.S. ; JESUS, JULIANA M.S. de; SAKATA, SOLANGE K. ; RICARDO, ELIO C.. Uso do Kahoot! como ferramenta avaliativa em um ambiente interdisciplinar e remoto: primeiras impressões. In: CARMO, CAROLINA (Ed.); RANGEL, FERNANDA (Ed.); RIBEIRO, RAPHAEL de A. (Ed.); QUARTO, LUCAS C. (Ed.); SOUZA, THAIS C. de (Ed.) CONGRESSO NACIONAL DE ENSINO CIENTIFICO, 2., 15-18 de julho, 2021, Online. Resumo... Macaé, RJ: Congresse.Me, 2021.

    Abstract: O presente estudo visa apresentar as primeiras impressões observadas após o uso da plataforma on-line Kahoot! como ferramenta avaliativa do processo de aprendizagem ativa da disciplina IPN 0034 – Fundamentos dos Nanomateriais, integrante do conjunto de disciplinas optativas da graduação disponibilizadas no Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN). O curso baseia-se na fundamentação de conceitos aplicados ao estudo de nanomateriais, tais como síntese, caracterização e aplicação dessa tecnologia no âmbito científico e industrial. No ano atual, a disciplina, que ainda está em curso, é ministrada por quatro professores e quatro monitores do Programa de Aperfeiçoamento de Ensino (PAE), com 48 alunos dos seguintes cursos: Bacharelado em Biotecnologia (19%), Engenharia Química (19%), Química (17%), bacharelado em Física Médica (4%), além de alunos de outras Engenharias, Odontologia e Ciências Contábeis. Neste contexto, foram previamente selecionadas, dentro do plano da disciplina, a inserção de ferramentas e estratégias educacionais que buscam promover um aprendizado ativo. A heterogeneidade do público-alvo atribui ao curso um caráter multidisciplinar, além de motivar a atual necessidade de aprimorar a interação professor-aluno em um ambiente remoto. A título de exemplo, a disciplina em estudo propõem o uso de ferramentas como Kahoot! Mentimeter , uso de mapas conceituais e apresentações de posters na plataforma on-line Wonder . Entre as vantagens da plataforma Kahoot!, destaca-se a obtenção do desempenho imediato dos alunos. O questionário foi desenvolvido com questões de múltipla escolha, sendo apenas uma das alternativas correta, sendo aplicado ao término de cada aula, pelos monitores da disciplina. A hipótese que está sendo avaliada, após a execução de cinco aulas, refere-se à observação de que, ao disponibilizar material para consulta/estudo, antes da aula, os alunos tiveram um maior/melhor desempenho no Kahoot! As evidências obtidas até o momento indicam que em aulas que foram apresentadas questões referentes ao conteúdo pré-aula, cerca de 74% a 96% das questões foram respondidas corretamente. Porém, nas aulas sem material prévio, o máximo de acertos foi de 48%. Esses dados consideram a participação de 48 a 44 alunos, sem considerar o tempo para resposta das questões, mas apenas o que foi pontuado como certo e errado. Essa distinção de desempenho aponta para a importância do aluno estudar ou ter um contato prévio com o conteúdo que será dado em sala. Destaca-se que a investigação da efetividade de uma ferramenta no decorrer do curso permite ao professor aprimorar ou, até mesmo, rever suas escolhas didáticas propostas no plano de aula, o qual não deve ser engessado, mas sim dinâmico, em resposta ao grupo de alunos e suas particularidades. Portanto, é possível identificar que a aplicação de material pré-sala e o uso do Kahoot! está permitindo avaliar de forma efetiva o desempenho dos alunos, oferecendo indicadores para avaliar também as práticas do professor na disciplina em questão.

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  • IPEN-DOC 28447

    JACOVONE, RAYNARA M.S. ; JESUS, JULIANA M.S. de; TEIXEIRA, ANTONIO C.S.C.; SAKATA, SOLANGE K. . Screen printed electrode modified with reduced graphene oxide obtained by ɤ radiation for levonorgestrel detection. In: FRONTEIRAS EM ELETROQUÍMICA E ELETROANALÍTICA, 2.: AVANÇOS REALIZADOS POR JOVENS MULHERES CIENTISTAS, 11-12 de fevereiro, 2021, Online. Resumo... Rio de Janeiro, RJ: Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2021. p. 131-132.

    Abstract: INTRODUCTION Screen printed electrodes (SPE) have attracted attention due to their fast and accurate response, high sensibility, specificity, and portable platforms. To increase their electrical carrier mobility and sensibility, the working electrode surface has been modified using reduced graphene oxide (rGO) [1]. In the present work, gamma radiation reduced Graphene Oxide (GO) to produce rGO in a sustainable method that avoids toxic reagents and the production of hazardous chemical residues [2]. Levonorgestrel (LNG) is a synthetic contraceptive hormone of worldwide concern, being harmful to aquatic organisms, even at low concentrations, e.g., 0.024 nmmol L-1 [3]. METHODOLOGY Reduced graphene oxide was obtained using GO (10 mg mL-1) dispersed in a water/isopropanol. The sample was irradiated in the Multipurpose Gamma Irradiation Facility at CETER/IPEN/CNEN-SP, at a dose rate of 10 kGy h-1 and 80.0 kGy in inert conditions. The SPE was modified by drop casting 10 μL of the rGO solution and dried at room temperature. The rGO-SPE was characterized by Raman spectroscopy and the electrochemical behavior of LNG was investigated using cyclic voltammetry (CV) in phosphate buffered saline (PBS) medium (pH 7.0) within the oxidation window 0.0-1.0 V and 25 mV s-1 (Fig. 1). RESULTS The Raman spectrum showed D (1.347 cm-1) e G (1.594 cm-1) bands for both rGO-SPE and SPE. The ID/IG ratio was 0.85 and 1.40 for SPE and rGO-SPE, respectively. For rGO-SPE, cyclic voltammograms showed a reversible behavior in K4Fe(CN)6 [2 mmol L-1] and in the presence of LNG [6410-9 mol L-1], anode inflection was observed at 0.6 V, associated with the non-reversible oxidation reaction of LNG. CONCLUSIONS The surface of the rGO-SPE was uniform, being the ID/IG ratio for the covered electrode higher than that exhibited by the uncovered one. This electrode presented electrochemical response to LNG, even at low concentrations, thus proving its application as an electrochemical sensor for the LNG hormone.

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  • IPEN-DOC 28446

    TAVARES, P.V.S. ; RODRIGUES JUNIOR, O. ; CAMPOS, L.L. . Application of CT optical system for dose evaluation of Fricke gel solution. In: ENCONTRO DE FÍSICA DO NORTE E NORDESTE, 35., 18-20 de outubro, 2021, Online. Resumo... São Paulo, SP: Sociedade Brasileira de Física, 2021.

    Abstract: Objective: This work aims to evaluate the Fricke gel solution as a method for three-dimensional dosimetry using an equipment of optical computed tomography VISTA 16. Purpose: The technique of optical computed tomography has similarities with X ray CT, the difference is that optical CT utilizes visible light as the photon source. Both optical and X ray CT works with attenuation data acquired at various views through the object to be imaged. Optical computed tomography was developed as an alternative method for evaluating gel solutions for three-dimensional dosimetry [1]. The evaluation by optical computed tomography is performed by measuring the solution before and after irradiation. The application of mathematical algorithm of inverse problems is used for images reconstruction. The reconstructed images are used to evaluate the attenuation variation between before and after irradiation [2]. There is a correlation between attenuation variation and the dose deposited in material. The Fricke gel solution has been changed to become a radiochromic solution, i.e., have the property of undergoing changes in optical density as a function of the deposited dose. The xylenol orange added to the Fricke gel solution becomes a ferric ions (Fe3+) indicator, resulting from the oxidation of ferrous ions (Fe2+) radiation induced [3]. Materials and Methods: For this work it was proposed a solution Fricke gel modified with reduce in xylenol orange concentration for specified use in optical CT. The Fricke gel solution samples were irradiated with 60Co gamma radiation in a Gammacell equipment with isotropic irradiation capacity. Results: The evaluation in optical CT equipment VISTA 16 results images with alteration in pixel values that correspond to attenuation variation. In images it was possible verify the dose distribution uniformly that corresponds to the isotropic irradiation method. Conclusions: The Fricke gel solution evaluated in optical CT shows a uniformity of the dose that was applied in the solution, being feasible to be studied for irradiation in radiotherapy equipment looking for its use in treatment planning.

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  • IPEN-DOC 28445

    ASSUNCAO, ISRAEL; NETO, ALBANO; MOURA JUNIOR, RENALDO; PEDROSO, CASSIO; SILVA, IVAN; FELINTO, MARIA C. ; TEOTONIO, ERCULES; MALTA, OSCAR; BRITO, HERMI. The influence of the odd-even effect of aliphatic dicarboxylate ligands on the photoluminescent properties of europium complexes. In: PREQUEL SYMPOSIUM ON ADVANCED TECHNOLOGIES AND MATERIALS, October 13-15, 2020, Online. Abstract... 2020.

    Abstract: Eleven [Eu2(L)3(H2O)x]·y(H2O) complexes with aliphatic dicarboxylate ligands (L: OXA, MAL, SUC, GLU, ADP, PIM, SUB, AZL, SEB, UND, and DOD, where x=2–6 and y=0–4) were synthesized and characterized by elemental and thermal analysis, FTIR spectroscopy and powder X-ray diffraction. The obtained data confirms the ligand to metal ratio, the hydration degree, the coordination mode and that the complexes are crystalline. The oddeven effect was observed for the final dehydration temperature of the Eu3+ complexes (Fig. 1). Moreover, the effect was also observed in the experimental and theoretical photoluminescent properties such as the intensity parameters, Ω2 and Ω4 (Fig. 2) and the emission intrinsic quantum yield, QLnLn (Fig. 3) of the Eu3+ complexes. The odd-even effect on the Ω2 and Ω4 values could be explained by using an extension of the dynamic coupling mechanism, herein named the ghost-atom (GA) model, in which the long-range polarizabilities (α*) were determined by simulating the presence of a ghost atom in the middle of each ligand carbon chain and the localized molecular orbital approach. The GA approach is an extension of the Bond Overlap Model (BOM) [1].

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  • IPEN-DOC 28444

    FRANCISCO, LEONARDO ; FELINTO, MARIA ; BRITO, HERMI. Development of rare-earth-doped hybrid materials towards luminescence enhancement. In: PREQUEL SYMPOSIUM ON ADVANCED TECHNOLOGIES AND MATERIALS, October 13-15, 2020, Online. Abstract... 2020.

    Abstract: The rapid growth on the development of rare-earth-doped luminescent materials has been drawing attention due to complex energy converting systems that can be structurally engineered to tune absorption and emission wavelengths, outlining new materials and applications for photonics. [1, 2] In this scenario, this work presents the development of rare-earth-doped strontium aluminate phosphors prepared by the Pechini method and modified with 3-aminopropyltrimethoxysilane via microwaveassisted synthesis, integrating a silica network with rare-earth β-diketonate complexes in order to enhance the absorption section and promote energy-transfer processes within the system. The prepared materials were analyzed by X-ray powder diffraction, where a characteristic monoclinic SrAl2O4: Eu2+, Dy3+ phase with crystallite size around 30 nm was observed. Several structural changes attributed to surface modification were also noted. Scanning Electron Microscopy images and Energy- Dispersive X-ray Spectroscopy results revealed the expected surface alteration effects, as well as the element mapping throughout the samples. Standard UV-Vis and Vacuum-UV Luminescence Spectroscopies were also performed. The optical behavior of the synthesized materials was characterized by green Eu2+ emission assigned to the 4f65d1→4f7(8S7/2) interconfigurational transition under near-ultraviolet excitation alongside narrow 4f-4f transitions of non-reduced Eu3+. Furthermore, in functionalized samples, S0→Sn transitions attributed to β-diketonate ligands were also observed, unveiling an increasing absorption section under ultraviolet light. Finally, it was noted a significant increase in the persistence decay time under near Band-Gap excitation in modified materials, suggesting interactions between the inorganic host-matrix, the silica network, and the β-diketonate complexes.

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  • IPEN-DOC 28443

    FELINTO, M.C.F.C. ; ALI, B. ; FRANCISCO, L.H.C. ; BLOIS, L.; BRITO, H.F.; MALTA, O.L.; TEOTONIO, E.E.S.. Synthesis and luminescent properties of three new and bright Eu - tta compounds modified on α-carbon for use as biological markers. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON LUMINESCENCE, 19th, July 26-30, 2021, Changchun, China. Abstract... 2021.

    Abstract: Three smarts luminescent Eu3+ complexes (Eu1 = Eu(tta-ester)3phen 1, Eu2 = Eu(tta- NH2)3phen 2, Eu3 = Eu(tta-COOH)3phen, were synthesized by using phenanthroline as the neutral ligand and Cα modified 2-thenoyltrifluoroacetonate and as the anionic ligand. All the Eu(III) complexes were structurally characterized by spectroscopic methods. Photoluminescence (PL) emission spectra of Eu complexes showed red color emission in the solid state. These materials were analyzed by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and by energy dispersive, ultraviolet–visible spectroscopy, luminescence and vacuum ultraviolet–ultraviolet spectroscopies.The spectra show several sharp emission bands ranging from 450 to 750 nm due to the 4f– 4f transition from the excited state 5D0 to the low-lying multiple level 7FJ (J = 0, 1, 2, 3 and 4) of the Eu3+ ion. The five main sharp emission peaks were observed at wavelengths of c.a. 579, 591, 613, 653 and 702 nm, which are attributed to the f–f electronic transitions of the Eu(III) ion (5D0 → 7F0, 5D0 → 7F1, 5D0 → 7F2, 5D0 → 7F3 and 5D0 → 7F4, respectively). These complexes were evaluated also in terms of high energy.VUV-UV emission spectra present the 5D0→7F2 the transition dominating the spectrum under excitation at higher energies (Fig.1).

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  • IPEN-DOC 28442

    FRANCISCO, L.H.C. ; MOREIRA, R.P. ; BRITO, H.F.; TEOTONIO, E.E.S.; MALTA, O.L.; FELINTO, M.C.F.C. . Luminescence of Eu(tta)3(N-picNO)2 (N=2, 3 and 4) doped PMMA films under Synchrotron radiation. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON LUMINESCENCE, 19th, July 26-30, 2021, Changchun, China. Abstract... 2021.

    Abstract: Since their discovery, trivalent lanthanide β-diketonate complexes often stand out among luminescent coordination compounds [1]. Thus, the incorporation of such complexes into polymeric materials proposes increased photostability, optical quality, and processing conditions [2]. In this work, we prepared and doped the luminescent Eu(tta)3(N-picNO)2 (N=2, 3 and 4) complexes into Poly(methyl methacrylate) (PMMA) films via the solvent casting method, yielding transparent materials under visible light. These amorphous materials (XRD) presented considerable thermal stability up to 300°C (TGA), and their spectroscopic properties with ancillary ligand exchange were investigated by luminescence spectroscopy in the UV-Vis and Vacuum-UV energy range by synchrotron radiation. Mainly, Eu3+ transitions (5D0→7F0-4) were observed in the emission spectra for all compounds, with intense monochromatic-like red (614 nm) emission (Fig. 1), indicating efficient intramolecular energy transfer. Experimental intensity parameters and quantum yields were also determined, where it is seen the influence on the positioning of the methyl group in the luminescence efficiency.

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  • IPEN-DOC 28441

    MOREIRA, R.P. ; FRANCISCO, L.H.C. ; BRITO, H.F.; MALTA, O.L.; TEOTONIO, E.E.S.; FELINTO, MARIA C.F.C. . Eu3+-doped BaMO4 (M: W or Mo) luminescent materials for lighting applications prepared by coprecipitation method. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON LUMINESCENCE, 19th, July 26-30, 2021, Changchun, China. Abstract... 2021.

    Abstract: This work presents the development and investigation of the structural, spectroscopic, and electronic properties of Eu3+-doped BaMO4 (M: W or Mo) compounds obtained by the coprecipitation method, at room temperature, targeting applications in phosphor-converted Light-Emitting Diode (pc-LEDs) lighting devices [1,2]. A systematic study was performed to determine optimal doping concentrations in order to obtain high-intensity monochromatic-like luminescence with efficient lanthanide quantum yield for red light emission. Structural analysis by X-Ray Powder Diffraction showed a stable characteristic scheelite-type structure for all of the studied compounds, with no phase segregation, as confirmed by Rietveld Refinement, whereas average crystallite size was estimated to be about 30 nm. Morphology and elemental distribution were probed by Scanning Electron Microscopy coupled with Energy dispersive X-ray spectroscopy, where homogeneous europium distribution was identified even at high doping concentrations (up to 10% molar). The optical behavior of the prepared materials was studied by Diffuse Reflectance Spectroscopy and Luminescence Spectroscopy in the UV-Vis range, displaying characteristic red emission, together with the nephelauxetic effect associated with spectral red-shifts attributed to structural distortions around the Eu3+ ion and significant (LMCT) contribution. The intensity parameters Ω2,4 and lanthanide quantum yield QLn Ln of all Eu-doped materials were also determined. Furthermore, the CIE color diagram was investigated, showing the rate of greenish-blue host matrix contribution ([WO4]2- or [MoO4]2-) and Eu3+ luminescence in different compounds.

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  • IPEN-DOC 28440

    PARRA, DUCLERC F. ; MARCHINI, LEONARDO G. ; FELINTO, MARIA C. ; BRITO, HERMI F.. Photoluminescent properties of the polyamide /Eu3+ β-diketonate complex for optical application. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON LUMINESCENCE, 19th, July 26-30, 2021, Changchun, China. Abstract... 2021.

    Abstract: The Eu3+ complex precursor, the polymeric (PA) optical marker and the plastic luminescent films obtained were characterized by infrared spectroscopy (FTIR), X-Ray diffractometry (DRX), emission spectroscopy, and thermogravimetry (TGA). The emission spectra of the Eu3+–tta complex doped in the PA exhibited the characteristic bands arising from the 5D0 → 7FJ transitions (J = 0-4). High values of the Ω2 intensity parameter were obtained, indicating the hypersensitive character of the 5D0 → 7F2 transitions and the Eu3+ ions are in a polarizable chemical environment. The high values of the Ω4 parameter confirm the basicity of the oxygen donor from the polymer. Lifetime measurement suggests that doped Eu3+ ion has higher luminescence efficiency in the film than hydrated complex. The emission quantum efficiencies (η) and the highest value are observed in the system PA:[Eu(tta)3(H2O)2] 5%. The PA-optical marker resulted a luminescent plastic film, with high stability when processing.

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  • IPEN-DOC 28439

    ASSUNCAO, I.P.; BRITO, H.F.; FELINTO, M.C.F.C. ; TEOTONIO, E.E.S.; MALTA, O.L.. A new series of luminescent tetrakis Ln3+-complexes with α-substituted β-diketonate ligands and Na+ as countercation. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON LUMINESCENCE, 19th, July 26-30, 2021, Changchun, China. Abstract... 2021.

    Abstract: The Ln3+ β-diketonate coordination compounds have received growing attention in the past few years, mainly due to their inherent huge variety of applications. The tris and tetrakis species have also been widely used as an emitting layer in organic light-emitting diodes (OLEDs) due to their high intensity and monochromatic emission. The tetrakis complexes usually present improved properties such as thermal and chemical stabilities, besides higher luminescence lifetimes than its correspondent tris complexes. Moreover, the commonly hydrated tris Ln3+-complexes show a luminescence quenching due to vibronic coupling between H2O molecules and the Ln3+ principal emitting levels (e.g., 4G5/2, 5D0, 5D4, 4F9/2 and 1G4 of the Sm3+, Eu3+, Tb3+, Dy3+ and Tm3+ ions, respectively) [1]. The acetylacetone (2,4-pentanedione) ligand, Hacac, is one of the most extensively used and studied β-diketonate ligands, especially for the Tb3+ ion. Nevertheless, the α-substituted Ln3+ β-diketonate complexes are relatively scarce in the literature [2]. Hence, this work reports the synthesis, characterization, and photoluminescent study of a new series of tetrakis coordination compounds containing the α-substituted β-diketonates 3-chloro acetylacetone (Cl-acac), presenting the general formula Na[Ln(Cl-acac)4], where Ln: Sm3+, Eu3+, Tb3+, Dy3+, and Tm3+. All complexes were characterized by elemental analysis, complexometric titration, thermal analysis, infrared absorption spectroscopy (FTIR), and X-ray powder diffraction (XPD). The Ln3+ complex photoluminescent properties (Figure 1) as well as the experimental intensity parameters (Ω2,4) of the Eu3+ were determined.

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  • IPEN-DOC 28438

    SCAPIN, MARCOS A. ; MOREIRA JUNIOR, CLAUDIO; ZAMATARO, CLAUDIA B. ; GONCALVES, SERGIO E. de P.; ZEZELL, DENISE M. . SEM/EDS for determining the phosphorus and calcium content in human dentin submitted to radiotherapy for head and neck cancer. In: ENCONTRO DE OUTONO DA SOCIEDADE BRASILEIRA DE FÍSICA, 43., 23-26 de novembro, 2020, Online. Resumo... São Paulo, SP: Sociedade Brasileira de Física, 2020.

    Abstract: The research followed the CONSORT 2010 guidelines. Patients who underwent radiotherapy due to the head and neck cancer (n = 12) and healthy patients (n = 12) donated the teeth. Twenty-four urgently extracted teeth for periodontal reasons or in order to prevent infectious processes were used. All teeth obtained had the approval from the ICT - UNESP Human Experiments Ethics Committee. The teeth obtained were separated into two large groups: Control (n = 12 dentin teeth of healthy patients) and Irradiated (n = 12 dentin teeth of patients irradiated in vivo) and sectioned in their long axes, obtaining two halves (n = 24 per group). The samples were analyzed by Scanning Electron Microscopy with Energy Dispersive (SEM/EDS) and Surface Microhardness (SMH). The results obtained by SEM/EDS and X-Ray Fluorescence techniques were analyzed separately and then compared to each other. To validate the analytical method of the correlation between the two types of tests performed, the Horwitz equation was used, which would generate a Horwitz value and establishes for either method. Precision for repeatability was assessed using the relative percentage standard deviation (RDS%) and the acceptability criterion by the Horwitz test. Accuracy was assessed by relative percentage error (ER%) and acceptance criterion by z-score. The precision for repeatability was evaluated through the relative standard deviation (RSD%) and the acceptability was verified using the equation of Horwitz, in which the HORRAT’s (HOR) values fit more accordingly.

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  • IPEN-DOC 28437

    SONA FILHO, CELSO R. ; CARVALHO, FLAVIO M. de S.; GUEDES-SILVA, CECILIA C. . Mechanical properties and in vitro bioactivity of silicon nitride ceramics with SiO2, CaO, and MgO additions. Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials, v. 110, n. 3, p. 507-516, 2022. DOI: 10.1002/jbm.b.34930

    Abstract: Silicon nitride ceramics with SiO2, CaO, and MgO as sintering aids were investigated in view of biomedical applications. In the current study, samples with four different compositions were pressureless sintered at 1750°C for 1 h under a nitrogen atmosphere. The samples were evaluated concerning densification, microstructure, mechanical properties, and in vitro bioactivity. Microstructures with elongated β-Si3N4 grains dispersed in an intergranular phase and with densities from 78.77 to 97.14% of the theoretical density were obtained. Higher contents of SiO2 resulted in the best densification and mechanical properties. Besides, replacements of CaO by MgO in the initial compositions affected Young's modulus and in vitro bioactivity. Considering the samples with relative density higher than 94.14%, those with lower values of Young's modulus had lower SiO2/MgO ratios. After immersion in SBF (Simulated Body Fluid), the samples with high porosity and/or partial replacements of CaO by MgO had their surfaces coated with a layer rich in calcium and phosphorus, morphologically similar to hydroxyapatite. Hence, producing silicon nitride ceramics with the potential to be used as orthopedic implants must consider ideal amounts of additives. In this article, the best combination of mechanical properties and mineralization capability was reached by the composition with low content of MgO, and high content of SiO2 and CaO.

    Palavras-Chave: ceramics; mechanical properties; silicon nitrides; silicon oxides; calcium oxides; magnesium oxides

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  • IPEN-DOC 28436

    CAETANO, GABRIELA A.; GONORING, TIAGO B.; COELHO, LUCAS M.; LUZ, TEMISTOCLES de S.; ROSSI, JESUALDO L. ; ORLANDO, MARCOS T.D.A.. Mechanical properties study of a duplex stainless steel weld using physical simulation and work hardening models. Journal of Materials Engineering and Performance, v. 31, n. 1, p. 113-127, 2022. DOI: 10.1007/s11665-021-06155-8

    Abstract: Transporting substances with high radioactivity used in nuclear medicine is strategic. Lean duplex stainless steel UNS S32304 is a candidate for external construction of a cask for transporting radioactive material. Thin sheet lean duplex stainless steel specimens were welded by autogenous TIG processing (tungsten inert gas) in order to avoid neutron activation of the filler metal. Post-welding heat treatments were studied considering a possible scenario of fire or crash during transportation. The metallographic analysis indicated that post-welding heat treatments promoted a change in austenitic phase content in the fusion zone. An analysis of the stress-strain curves using work hardening models revealed that only the Voce and Hockett–Sherby models presented goodness-of-fit to the experimental data. It was demonstrated that the parameters of both models are correlated to the volumetric austenitic phase content present in the fusion zone, being equivalent to the quantification of the bulk phase. This work proposes a new direct evaluation methodology for volumetrically quantifying phases using both mathematical work hardening models fitted to the experimental data from stress-strain curves.

    Palavras-Chave: stainless steels; radioactive materials; transport; metallography

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  • IPEN-DOC 28435

    JUNIOR, ALEXANDRE F.; RIBEIRO, CHARLENE A.; LEYVA, MARIA E.; MARQUES, PAULO S.; SOARES, CARLOS R.J. ; QUEIROZ, ALVARO A.A. de . Biophysical properties of electrospun chitosan-grafted poly(lactic acid) nanofibrous scaffolds loaded with chondroitin sulfate and silver nanoparticles. Journal of Biomaterials Applications, v. 36, n. 6, p. 1098-1110, 2022. DOI: 10.1177/08853282211046418

    Abstract: The aim of this work was to study the biophysical properties of the chitosan-grafted poly(lactic acid) (CH-g-PLA) nanofibers loaded with silver nanoparticles (AgNPs) and chondroitin-4-sulfate (C4S). The electrospun CH-g-PLA:AgNP:C4S nanofibers were manufactured using the electrospinning technique. The microstructure of the CH-g-PLA:AgNP:C4S nanofibers was investigated by proton nuclear magnetic resonance (1H-NMR), scanning electron microscopy (SEM), UV-Visible spectroscopy (UV-Vis), X-ray diffraction (XRD), and Fourier transform infrared (ATR-FTIR) spectroscopy. ATR-FTIR and 1H-NMR confirm the CH grafting successfully by PLA with a substitution degree of 33.4%. The SEM measurement results indicated apparently smooth nanofibers having a diameter range of 340 ± 18 nm with porosity of 89 ± 3.08% and an average pore area of 0.27 μm2. UV-Vis and XRD suggest that silver nanoparticles with the size distribution of 30 nm were successfully incorporated into the electrospun nanofibers. The water contact angle of 12.8 ± 2.7° reveals the hydrophilic nature of the CH-g-PLA:AgNP:C4S nanofibers has been improved by C4S. The electrospun CH-g-PLA:AgNP:C4S nanofibers are found to release ions Ag+ at a concentration level capable of rendering an antimicrobial efficacy. Gram-positive bacteria (S.aureus) were more sensitive to CH-g-PLA:AgNP:C4S than Gram-negative bacteria (E. coli). The electrospun CH-g-PLA:AgNP:C4S nanofibers exhibited no cytotoxicity to the L-929 fibroblast cells, suggesting cytocompatibility. Fluorescence microscopy demonstrated that C4S promotes the adhesion and proliferation of fibroblast cells onto electrospun CH-g-PLA:AgNP:C4S nanofibers.

    Palavras-Chave: silver; nanoparticles; nanofibers; lactic acid

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  • IPEN-DOC 28434

    ZAHARESCU, TRAIAN; MATEESCU, CARMEN; DIMA, ANDREEA; VARCA, GUSTAVO H.C. . Evaluation of thermal and radiation stability of EPDM in the presence of some algal powders. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, v. 147, n. 1, p. 327-336, 2022. DOI: 10.1007/s10973-020-10319-4

    Abstract: In this paper, ecological-friendly materials based on ethylene–propylene–diene terpolymer (EPDM) with improved thermal and radiation stabilities by Chlorella vulgaris (CV) and Spirulina platensis (SP) powders were investigated by complementary procedures: FTIR spectroscopy and isothermal and nonisothermal chemiluminescence (CL). The stabilization potential of microalgae was evaluated at several degrees of γ-radiolysis by 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging assay, while the polymer resistances were studied on a large range of algal concentrations (1, 3, 5 and 10 mass%). The carbonyl and hydroxyl indices of all degraded EPDM formulations were found to be two times smaller in the presence of algal powders, if compared to the pristine material. Some dissimilarities between the oxidation development in pristine and modified EPDM appeared, especially in unirradiated samples. The activation energies required for the oxidation of EPDM and the lifetime of these samples at various temperatures between room temperature and 100 °C were calculated. The antioxidant compounds existing in the studied microalgae proved a significant influence on the stability of EPDM, mainly in the presence of SP, which was confirmed by the activation energies calculated from our CL results. The investigation of cycling thermal degradation revealed the obvious contribution of additives towards delaying EPDM ageing.

    Palavras-Chave: antioxidants; chlorella; ethylene propylene diene polymers; stability; thermal analysis; radiations

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  • IPEN-DOC 28433

    NUNES, R.F.; TOMINAGA, F.K. ; BORRELY, S.I. ; TEIXEIRA, A.C.S.C.. UVA/persulfate-driven nonylphenol polyethoxylate degradation: effect of process conditions. Environmental Technology, v. 43, n. 2, p. 286-300, 2022. DOI: 10.1080/09593330.2020.1786166

    Abstract: UV/persulfate (UV/PS) technologies have gained increased attention as efficient alternatives for removing pollutants from different classes, although processes based on the UVA-driven S2O2−8 (PS) activation have not yet been discussed in the literature for the removal of the nonionic surfactant nonylphenol polyethoxylate (NPEO). The present study investigated the simultaneous effect of the initial persulfate concentration ([PS]0) and specific photon emission rate (EP,0) on NPEO degradation by UVA/PS following a Doehlert experimental design. The results for [NPEO]0 = (4.65 ± 0.15) mg L−1 indicated more than 97.8% NPEO removal after 2 h, with pseudo first-order specific degradation rate (kobs) of 0.0320 min−1, for [PS]0 = 7.75 mmol L−1 and EP,0 = 0.437 μmol photons L−1 s−1. Under these conditions, NPEO half-life time was about 22 min, and the EC50-48 h (% v/v) values for Daphnia similis before and after treatment did not differ significantly. Higher values of EP,0 would influence NPEO removal for [PS]0 not higher than 8–10 mmol L−1, although lower degradation efficiencies were obtained with higher [NPEO]0 or real wastewater, except for longer reaction times. Additionally, UVA/PS showed to be efficient for tensoactivity removal, despite the negligible total organic carbon (TOC) removal achieved. Finally, UVC and UVA resulted in NPEO degradation higher than 96% and similar tensoactivity removals when UVA/PS was conducted under optimal conditions ([PS]0 = 10 mmol L−1; EP,0 = 0.324 μmol photons L−1 s−1), suggesting that UVA radiation available in solar light could be advantageously employed for NPEO removal at concentrations usually found in wastewater.

    Palavras-Chave: surfactants; pollution control; biodegradation; persulfates; ultraviolet radiation; surface tension

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  • IPEN-DOC 28432

    ALVES, ALINE V.; FERRAZ, MARIANA A.; MORENO, BEATRIZ B.; NOBRE, CAIO R.; ANTUNES, RENATA M.; PUSCEDDU, FABIO H.; BORDON, ISABELLA C. da C.L.; FAVARO, DEBORAH I.T. ; COTRIM, MARYCEL E.B. ; CHOUERI, RODRIGO B.. Microscale Toxicity Identification Evaluation (TIE) for interstitial water of estuarine sediments affected by multiple sources of pollution. Environmental Science and Pollution Research, v. 29, p. 10122-10137, 2022. DOI: 10.1007/s11356-021-15389-x

    Abstract: Estuaries in the world are affected by different contamination sources related to urbanisation and port/industrial activities. Identifying the substances responsible for the environmental toxicity in estuaries is challenging due to the multitude of stressors, both natural and anthropogenic. The Toxicity Identification and Evaluation (TIE) is a suitable way of determining causes of toxicity of sediments, but it poses difficulties since its application is labour intensive and time consuming. The aimof this study is to evaluate the diagnosis provided by a TIE based on microscale embryotoxicity tests with interstitial water (IW) to identify toxicants in estuarine sediments affected by multiple stressors. TIE showed toxicity due to different combinations of metals, apolar organic compounds, ammonia and sulphides, depending on the contamination source closest to the sampling station. The microscale TIE was able to discern different toxicants on sites subject to different contamination sources. There is good agreement between the results indicated in the TIE and the chemical analyses in whole sediment, although there are some disagreements, either due to the sensitivity of the test used, or due to the particularities of the use of interstitial water to assess the sediment toxicity. The improvement of TIE methods focused on identifying toxicants in multiple-stressed estuarine areas are crucial to discern contamination sources and subsidise management strategies.

    Palavras-Chave: toxicity; sediments; coastal waters; water pollution; embryos; ontogenesis; ontogenesis

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  • IPEN-DOC 28431

    SANTOS, S.C. ; RODRIGUES JUNIOR, O. ; CAMPOS, L.L. . Colloidal processing of thulium-yttria microceramics. Journal of Physics and Chemistry of Solids, v. 161, p. 1-10, 2022. DOI: 10.1016/j.jpcs.2021.110420

    Abstract: The development of new dosimetric materials is essential for the safe and effective use of nuclear technology. In the present study, an eco-friendly bio-prototyping approach was developed for preparing thulium-yttria microceramics with potential applications in radiation dosimetry. Micro-powder compacts were obtained by casting colloidal thulium-yttria suspensions prepared with 20 vol% particles in thin-walled tube templates. Samples were sintered at 1600 °C for 2 h under the environmental pressure and atmosphere to obtain thulium-yttria microceramics with dimensions of 3.33 ± 0.01 mm × 2.27 ± 0.01 mm (height × diameter), as well as a cubic C-type structure, pycnometric density of 4.79 g cm−3 (95.61% theoretical density), and surface microstructure comprising hexagon-like grains bonded at the boundaries. The use of thulium as an activator of yttria greatly improved the electron paramagnetic resonance (EPR) response of the microceramics, where the main EPR peak (p1) was recorded at 351.24 mT and the g factor was 2.0046. The innovative findings obtained in this study may facilitate the production of new solid state dosimeters.

    Palavras-Chave: colloids; ceramics; dosimetry; rare earths; yttrium; thulium oxides

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  • IPEN-DOC 28430

    PALHARIM, PRISCILA H.; FUSARI, BEATRIZ L.D. dos R.; RAMOS, BRUNO; OTUBO, LARISSA ; TEIXEIRA, ANTONIO C.S.C.. Effect of HCl and HNO3 on the synthesis of pure and silver-based WO3 for improved photocatalytic activity under sunlight. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, v. 422, p. 1-12, 2022. DOI: 10.1016/j.jphotochem.2021.113550

    Abstract: Heterogeneous photocatalysis have been considered an important and efficient alternative water and wastewater treatment process. In this area, different semiconductors, such as tungsten trioxide, have been investigated aiming to enhance photocatalytic performance. WO3 is known to be an efficient material with high stability in acidic conditions. In the present work, pure and Ag/AgCl-doped WO3 photocatalysts were synthesized by a simple hydrothermal method. A discussion of the effects of two pH-controlling agents, HCl and HNO3, in the final properties of the catalyst is reported for the first time. The materials were characterized by XRD, BET, SEM, EDS and UV–vis DRS. All catalysts showed similar or enhanced band gap values compared to a standard photocatalyst benchmark (TiO2 P25). The type of acid did not lead to significant differences in morphology or photocatalytic activity of undoped catalysts. In contrast, doped catalysts prepared using HCl resulted in particles of flower-like morphology, with higher uniformity and slightly narrower band gap values. Furthermore, the use of HCl in the synthesis of silver-doped WO3 resulted in catalysts containing AgCl, while Ag0 was the major dopant species when HNO3 was used. All materials exhibited good photocatalytic activity, with a maximum of 75.4% acetaminophen degradation under simulated sunlight achieved by the catalyst prepared with HCl and doped with 5% Ag-equivalent. For this catalyst, the degradation kinetics was found to be consistent with the Langmuir-Hinshelwood (L−H) model, and reusability tests showed no significant decrease in the degradation efficiency after four cycles. Finally, the effects of different scavengers suggest that O2•− species play a major role in acetaminophen degradation with the material containing WO3, Ag and AgCl.

    Palavras-Chave: photocatalysis; doped materials; hydrothermal synthesis; waste water; water treatment; heterogeneous catalysis

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  • IPEN-DOC 28429

    CATANHEIRA, BRUNA; OTUBO, LARISSA ; OLIVEIRA, CRISTIANO L.P.; MONTES, ROSA; QUINTANA, JOSE B.; RODIL, ROSARIO; BROCHSZTAIN, SERGIO; VILAR, VITOR J.P.; TEIXEIRA, ANTONIO C.S.C.. Functionalized mesoporous silicas SBA-15 for heterogeneous photocatalysis towards CECs removal from secondary urban wastewater. Chemosphere, v. 287, Part 1, p. 1-11, 2022. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2021.132023

    Abstract: The photocatalytic activity of TiO2 nanoparticles (NPs) supported on mesoporous silica SBA-15 (TiO2/SBA-15) was evaluated for the photodegradation of sulfadiazine (SDZ), as target contaminant of emerging concern (CEC), using either pure water solutions (PW) or a real secondary urban wastewater (UWW) spiked with SDZ. For this purpose, TiO2/SBA-15 samples with 10, 20 and 30% TiO2 (w/w) were prepared by the sol-gel post synthetic method on pre-formed SBA-15, using titanium (IV) isopropoxide as a precursor. The TiO2/SBA-15 materials were characterized by HRTEM, SAXS and XRD, nitrogen adsorption isotherms and UV–vis diffuse reflectance spectroscopy. TiO2 NPs were shown to be attached onto the external surface, decorating the SBA-15 particles. The TiO2/SBA-15 catalysts were active in SDZ photodegradation using the annular FluHelik photoreactor, when irradiated with UVA light. The 30% TiO2/SBA-15 sample presented the best performance in optimization tests performed using PW, and it was further used for the tests with UWW. The photocatalytic activity of 30% TiO2/SBA-15 was higher (56% SDZ degradation) than that of standard TiO2–P25 (32% SDZ degradation) in the removal of SDZ spiked in the UWW ([SDZ] = 2 mg L−1). The photodegradation of SDZ with 30% TiO2/SBA-15 eached 90% for UWW spiked with a lower SDZ concentration ([SDZ] = 40 μg L−1). Aside of SDZ, a suit of 65 other CECs were also identified in the UWW sample using LC-MS spectrometry. A fast-screening test showed the heterogeneous photocatalytic system was able to remove most of the detected CECs from UWW, by either adsorption and/or photocatalysis.

    Palavras-Chave: oxidation; photocatalysis; silica; porous materials; sulfonamides

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  • IPEN-DOC 28428

    NASCIMENTO, ERIBERTO O. do; BECATTI, MATHEUS J.P.; CALDAS, LINDA V.E. ; OLIVEIRA, LUCAS N. de . Design of Experiments (DoE) method for solar protective films via UV–Vis and NIR spectrophotometry measurements. Journal of Luminescence, v. 242, p. 1-10, 2022. DOI: 10.1016/j.jlumin.2021.118558

    Abstract: Individual dosimetry and the shielding of sun rays are needed for people in homes, at workplaces and vehicles when exposed to Ultraviolet Radiation (UVR) and/or Infrared Radiation (IR). Usually, the efficacy of Solar Protective Films (SPF) has been recognized as an important public health concern. So, this work aimed to verify, using the Design of Experiments (DoE) and Multiple Linear Regression (MLR) methods, the evaluation of solar films using the UV–Vis and NIR (Near Infrared) spectrophotometry technique for absorbance readings. In addition, the significance of the SPF manufacturing origin and glass color were evaluated. Four types of SPF, named G05, G20, G35 and WB, were tested and layered within dark and light glasses. The absorbance readings were used in a 2k factorial design analysis, then the one-way ANOVA Test and the Bonferroni Test were used to assess the statistical significance of each factor. The results showed that the statistical error, using the Root Mean Square Percentage Error (RMSPE) and the Mean Absolute Percentage Error (MAPE) methods, showed values less than 0.014% between the measured and the predicted ones, indicating excellent accuracy. In conclusion, DoE and MLR methods are suitable to be used in the investigation of the association between SPF and glass materials.

    Palavras-Chave: solar radiation; radiation protection; ultraviolet radiation; spectrophotometry

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  • IPEN-DOC 28427

    DURAZZO, MICHELANGELO ; SOUZA, JOSE A.B. ; IANELLI, RICARDO F. ; TAKARA, ERIKI M. ; GARCIA NETO, JOSE S. ; SALIBA-SILVA, ADONIS M. ; CARVALHO, ELITA F.U. de . Manufacturing LEU-foil annular target in Brazil. Annals of Nuclear Energy, v. 165, p. 1-16, 2022. DOI: 10.1016/j.anucene.2021.108646

    Abstract: Molybdenum-99 is the most important isotope because its daughter isotope, technetium-99m, has been the most used medical radioisotope. The primary method used to produce Mo-99 derives from the fission of U-235 incorporated in so-called irradiation targets. Two routes are being developed to make Mo-99 by fissioning with low enriched uranium (LEU) fuel. The first adopts UAlx-Al dispersion plate targets. The second uses uranium metal foil annular targets. The significant advantage of uranium foil targets over UAlx-Al dispersion targets is the high density of uranium metal. This work presents the experience obtained in the development of the uranium metal annular target manufacturing steps. An innovative method to improve the procedure for assembling the uranium foil on the tubular target was presented. The experience attained will help the future production of Mo-99 in Brazil through the target irradiation in the Brazilian Multipurpose Reactor (RMB).

    Palavras-Chave: uranium; metals; targets; annular space; molybdenum 99; irradiation; foils

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  • IPEN-DOC 28426

    GUIMARAES, LEONAM dos S.; PERROTTA, JOSE A. . Brazil looks to HALEU. Nuclear Engineering International, v. 65, n. 790, p. 22-23, 2020.

    Palavras-Chave: research reactors; highly enriched uranium; fuel cycle; rmb reactor

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  • IPEN-DOC 28425

    CAPPUZZELLO, F.; AGODI, C.; ACOSTA, L.; ALTANA, C.; AMADOR-VALENZUELA, P.; AUERBACH, N.; BAREA, J.; BELLONE, J.; BIJKER, R.; BONANNO, D.; BORELLO-LEWIN, T.; BOZTOSUN, I.; BRANCHINA, V.; BRASOLIN, S.; BRISCHETTO, G.; BRUNASSO, O.; BURRELLO, S.; CALABRESE, S.; CALABRETTA, L.; CALVO, D.; CAPIROSSI, V.; CARBONE, D.; CAVALLARO, M.; CHARON GARCIA, L.E.; CHAVEZ LOMELI, E.R.; CHEN, R.; CIRALDO, I.; COLONNA, M.; D'AGOSTINO, G.; DELAUNAY, F.; DESHMUKH, N.; DJAPO, H.; DE GERONIMO, G.; DE LOS RIOS, K.; FERRARESI, C.; FERREIRA, J.L.; FERRETTI, J.; FINOCCHIARO, P.; FIRAT, S.; FISICHELLA, M.; FOTI, A.; GALLO, G.; GARCIA-TECOCOATZI, H.; HACISALIHOGLU, A.; HUERTA-HERNANDEZ, A.; KOTILA, Z.J.; KUCUK, Y.; IAZZI, F.; LANZALONE, G.; LAY, J.A.; LA FAUCI, L.; LA VIA, F.; LENSKE, H.; LINARES, R.; LO PRESTI, D.; LUBIAN, J.; MA, J.; MARIN-LAMBARRI, D.; MAS RUIZ, J.; MEDINA, N.H.; MENDES, D.R.; MEREU, P.; MORALLES, M. ; NERI, L.; OLIVEIRA, J.R.B.; PAKOU, A.; PANDOLA, L.; PETRASCU, H.; PIETRALLA, N.; PINNA, F.; REITO, S.; RIES, P.; RODRIGUES, M.R.D.; RUSSO, A.D.; RUSSO, G.; SANTOPINTO, E.; SANTOS, R.B.B.; SERBINA, L.; SGOUROS, O.; SILVEIRA, M.A.G. da; SOLAKCI, S.O.; SOULIOTIS, G.; SOUKERAS, V.; SPATAFORA, A.; TORRESI, D.; TUDISCO, S.; VARGAS HERNANDEZ, H.; VSEVOLODOVNA, R.I.M.; WANG, J.S.; WERNER, V.; YANG, Y.Y.; YILDIRIN, A.; ZAGATTO, V.A.B.. Recent results on heavy-ion induced reactions of interest for neutrinoless double beta decay at INFN-LNS. Journal of Physics: Conference Series, v. 1643, p. 1-5, 2020. DOI: 10.1088/1742-6596/1643/1/012074

    Abstract: The NUMEN project aims at accessing experimentally driven information on Nuclear Matrix Elements (NME) involved in the half-life of the neutrinoless double beta decay (0νββ). In this view measurements of Heavy Ion (HI) induced Double Charge Exchange (DCE) reaction cross sections are performed with high-accuracy. In particular, the (18O,18Ne) and (20Ne,20O) reactions are used as tools for β+β+ and β-β- decays, respectively. In the experiments, performed at INFN - Laboratory Nazionali del Sud (LNS) in Catania, the beams are accelerated by the Superconducting Cyclotron (CS) and the reaction ejectiles are detected the MAGNEX magnetic spectrometer. The measured cross sections are challengingly low (a few nb), being the total reaction cross section much larger (a few b), thus a high sensitivity and a large rejection capability are demanded to the experimental set-up. This limits the present exploration to few selected isotopes of interest in the context of typically low-yield experimental runs. A major upgrade of the LNS facility is under way in order to increase the experimental dataset of more than two orders of magnitude, still preserving the high sensitivity of the present set-up. When accomplished this effort will make the INFN-LNS as the state-of-the-art research infrastructure for the systematic study of all the cases of interest for 0νββ. In this view, frontiers technologies are going to be adopted for the accelerator and the detection systems. In parallel, advanced theoretical models are being developed in order to extract the nuclear structure information from the measured cross sections.

    Palavras-Chave: double beta decay; nuclear matrix; matrix elements; heavy ions

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  • IPEN-DOC 28424

    BADE, TAMIRIS G.; ROUDET, JAMES; GUICHON, JEAN-MICHEL; KUO-PENG, PATRICK; SARTORI, CARLOS A.F. . Analysis of the resonance phenomenon in unmatched power cables with the resonance surface response. Electric Power Systems Research, v. 200, p. 1-12, 2021. DOI: 10.1016/j.epsr.2021.107466

    Abstract: Power converters are an essential part of modern power systems, giving flexibility to the power transportation and allowing the insertion of a wide range of different energy sources. One drawback of the converters is that the supraharmonic conducted emissions introduced by them can compromise the stability of these systems through electromagnetic interference (EMI). Electromagnetic compatibility (EMC) filters are used to prevent such problems. Nevertheless, these filters are designed to respect standards based on measurements in conditions considerably different from real applications. Particularly, if a converter is connected to electrically long cables its conducted emissions may be amplified by the resonance phenomenon. The method described in this paper allows the definition of a range for the filters input impedances where the conducted emissions in a long cable will not be amplified beyond established levels. In some cases the method allows the visualization of three-dimensional surfaces indicating the magnitude, frequency and position of the resonance phenomenon. In the general case these surfaces are defined on higher dimensions and can be analyzed with deterministic optimization algorithms. The originality of this paper resides in the generalized analysis of the resonance phenomenon, that it is based on frequency-dependent cable parameters and applies to unbalanced systems.

    Palavras-Chave: cables; resonance; electric power; electromagnetic fields; compatibility; switches; harmonics

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  • IPEN-DOC 28423

    MERIZIO, L.G.; BONTURIM, E.; ICHIKAWA, R.U. ; SILVA, I.G.N.; TEIXEIRA, V.C.; RODRIGUES, L.C.V.; BRITO, H.F.. Toward an energy-efficient synthesis method to improve persistent luminescence of Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+ materials. Materialia, v. 20, p. 1-10, 2021. DOI: 10.1016/j.mtla.2021.101226

    Abstract: The synthesis of persistent luminescent materials usually requires a multi-step long time annealing at high temperatures (>1200°C) in a resistive oven, causing a huge energy consumption. Also, to achieve reduced oxidation states of emitter ions (e.g., Eu3+ → Eu2+ ), the H2(g) atmosphere is often used, which can be dangerous and increase the costs of the process. Therefore, the development of a quick and new single-step green strategy, using in-situ low-risk atmosphere (e.g., CO(g)) and a microwave-assisted solid-state (MASS) method has been encouraged. In this work, we present a single-step method to synthesize the compound Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+ using the MASS method and the results were compared with those prepared by a conventional ceramic method. The luminescent material was prepared in 25 min of synthesis using carbon as a microwave susceptor and CO(g) atmosphere source at the same time. A higher concentration of Eu2+ emitter was identified by XANES in the MASS method product, which has a significant effect on the luminescence efficiency, as well as an improvement in the optical properties, leading to an emission 100 times more intense. Furthermore, to understand the Eu3+ reduction process under CO(g) atmosphere, we present here the innovative results of in-situ XANES analysis for the Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+ material. Finally, the MASS method makes it possible to prepare the materials with less than 5% of the ceramic method's duration in time. The energy-saving and better-quality persistent luminescent properties obtained in the MASS method provide viable applications on anti-counterfeiting markers, solar cell sensitizers, and other luminescent technologies.

    Palavras-Chave: microwave radiation; synthesis; rare earths; solids; luminescence; annealing; synchrotron radiation

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  • IPEN-DOC 28421

    CAPPARELLI, MARIANA V.; MOLINERO, JON; MOULATLET, GABRIEL M.; BARRADO, MIREN; PRADO-ALCIVAR, SANTIAGO; CABRERA, MARCELA; GIMILIANI, GIOVANA ; NACATO, CAROLINA; PINOS-VELEZ, VERONICA; CIPRIANI-AVILA, ISABEL. Microplastics in rivers and coastal waters of the province of Esmeraldas, Ecuador. Marine Pollution Bulletin, v. 173, Part B, p. 1-6, 2021. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2021.113067

    Abstract: This study represents the first assessment of microplastic (MP) contamination in the coastal area of the Esmeraldas Province, Ecuador. MPs were quantified in 14 coastal waters in beaches with different urbanization level and in 10 rivers. The most abundant MP types were transparent fibres, brown fragments, grey fragments, transparent fragments, and black fragments, which together represented 84% of the total count. Coastal waters presented significantly higher quantities of MP than rivers. No difference in microplastic abundance was detected between beaches with higher and lower urban occupation, nor between beaches facing North or West. Our results indicate that MP contamination is widespread, and most likely transported from multiple sources. Our results can serve as a baseline for future MP monitoring in the area.

    Palavras-Chave: coastal waters; waste water; rivers; aquatic ecosystems; plastics; pollution

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  • IPEN-DOC 28422

    AMARAL, MARCELO P.; COIRADA, FERNANDA C.; APOSTOLICO, JULIANA de S.; TOMITA, NADIA; FERNANDES, EDGAR R.; SOUZA, HIGO F.S.; CHURA-CHAMBI, ROSA M. ; MORGANTI, LIGIA ; BOSCARDIN, SILVIA B.; ROSA, DANIELA S.. Prime-boost with Chikungunya virus E2 envelope protein combined with Poly (I:C) induces specific humoral and cellular immune responses. Current Research in Immunology, v. 2, p. 23-31, 2021. DOI: 10.1016/j.crimmu.2021.03.001

    Abstract: Chikungunya virus (CHIKV) is an arbovirus transmitted to humans mainly by the bite of infected Aedes aegypti and Aedes albopictus mosquitoes. CHIKV illness is characterized by fever and long-lasting arthritic symptoms, and in some cases it is a deadly disease. The CHIKV envelope E2 (E2CHIKV) glycoprotein is crucial for virus attachment to the cell. Furthermore, E2CHIKV is the immunodominant protein and the main target of neutralizing antibodies. To date, there is no available prophylactic vaccine or specific treatment against CHIKV infection. Here, we designed and produced a DNA vaccine and a recombinant protein containing a consensus sequence of E2CHIKV. C57BL/6 mice immunized twice with the E2CHIKV recombinant protein in the presence of the adjuvant Poly (I:C) induced the highest E2CHIKV-specific humoral and cellular immune responses, while the immunization with the homologous DNA vaccine pVAX-E2CHIKV was able to induce specific IFN-γ producing cells. The heterologous prime-boost strategy was also able to induce specific cellular and humoral immune responses that were, in general, lower than the responses induced by the homologous E2CHIKV recombinant protein immunization. Furthermore, recombinant E2CHIKV induced the highest titers of neutralizing antibodies. Collectively, we believe this is the first report to analyze E2CHIKV-specific humoral and cellular immune responses after immunization with E2CHIKV recombinant protein and DNA pVAX-E2CHIKV vaccine platforms.

    Palavras-Chave: viruses; dna; vaccines; proteins; immunity

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O gerenciamento do Repositório está a cargo da Biblioteca do IPEN. Constam neste RI, até o presente momento 20.950 itens que tanto podem ser artigos de periódicos ou de eventos nacionais e internacionais, dissertações e teses, livros, capítulo de livros e relatórios técnicos. Para participar do RI-IPEN é necessário que pelo menos um dos autores tenha vínculo acadêmico ou funcional com o Instituto. Nesta primeira etapa de funcionamento do RI, a coleta das publicações é realizada periodicamente pela equipe da Biblioteca do IPEN, extraindo os dados das bases internacionais tais como a Web of Science, Scopus, INIS, SciElo além de verificar o Currículo Lattes. O RI-IPEN apresenta também um aspecto inovador no seu funcionamento. Por meio de metadados específicos ele está vinculado ao sistema de gerenciamento das atividades do Plano Diretor anual do IPEN (SIGEPI). Com o objetivo de fornecer dados numéricos para a elaboração dos indicadores da Produção Cientifica Institucional, disponibiliza uma tabela estatística registrando em tempo real a inserção de novos itens. Foi criado um metadado que contém um número único para cada integrante da comunidade científica do IPEN. Esse metadado se transformou em um filtro que ao ser acionado apresenta todos os trabalhos de um determinado autor independente das variáveis na forma de citação do seu nome.

A elaboração do projeto do RI do IPEN foi iniciado em novembro de 2013, colocado em operação interna em julho de 2014 e disponibilizado na Internet em junho de 2015. Utiliza o software livre Dspace, desenvolvido pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT). Para descrição dos metadados adota o padrão Dublin Core. É compatível com o Protocolo de Arquivos Abertos (OAI) permitindo interoperabilidade com repositórios de âmbito nacional e internacional.

1. Portaria IPEN-CNEN/SP nº 387, que estabeleceu os princípios que nortearam a criação do RDI, clique aqui.


2. A experiência do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN-CNEN/SP) na criação de um Repositório Digital Institucional – RDI, clique aqui.

O Repositório Digital do IPEN é um equipamento institucional de acesso aberto, criado com o objetivo de reunir, preservar, disponibilizar e conferir maior visibilidade à Produção Científica publicada pelo Instituto, desde sua criação em 1956.

Operando, inicialmente como uma base de dados referencial o Repositório foi disponibilizado na atual plataforma, em junho de 2015. No Repositório está disponível o acesso ao conteúdo digital de artigos de periódicos, eventos, nacionais e internacionais, livros, capítulos, dissertações, teses e relatórios técnicos.

A elaboração do projeto do RI do IPEN foi iniciado em novembro de 2013, colocado em operação interna em julho de 2014 e disponibilizado na Internet em junho de 2015. Utiliza o software livre Dspace, desenvolvido pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT). Para descrição dos metadados adota o padrão Dublin Core. É compatível com o Protocolo de Arquivos Abertos (OAI) permitindo interoperabilidade com repositórios de âmbito nacional e internacional.

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