confiam@ibb.unesp.br www.ibb.unesp.br/eventos/confiam

Local: Instituto de BiociênciasUNESP - Botucatu

Data 17 à 19 de setembro de 2008

INSTITUTO DE BIOCIÊNCIAS – UNESP

Câmpus de Botucatu

LIVRO DE RESUMOS

IV CONGRESSO DE FÍSICA APLICADA À MEDICINA

Botucatu – SP

2008

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Comitê Organizador Alexandre Moura Zurcher Angelo Biasi Govone Bruno Beraldo Oliveira Camila Sousa Melo Carla Daruich de Souza Daniela Piai Grappo Ernesto Augusto Bueno da Fonseca Lima Glauco Rogério Veneziani Guilherme Franco Inocente Henrique Artimonte Prof. Dr. Joel Mesa Hormaza – Depto. Física e Biofísica - IBB – UNESP Juliana Troll Maria Beatriz de Carvalho Ewald Maurício Tizziani Pazianotto Milena Giglioli Prof. Dr. Ney Lemke – Depto. Física e Biofísica - IBB - UNESP Nicholas Michael Sene e Silva Rafael Toledo Fernandes de Souza Prof. Dr. Roberto Morato Fernandez – Depto. Física e Biofísica - IBB – UNESP Vander José Berti Filho

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Comitê Científico

Prof. Dra. Ana Maria Marques da Silva, PUC-RS Prof. Dra. Claudia Pellizon, IBB - UNESP Prof. Dra. Diana Rodrigues de Pina, FMB-UNESP Prof. Dr. Eder Rezende Moraes, FFCLRP - USP Prof. Dr. Eduardo Tavares Costa, UNICAMP Prof. Dr. Fernando Infantosi, UFRJ Prof. Dr. Fernando Ribeiro Gomes, IBB - UNESP Prof. Dr. Gilberto Orengo, UNIFRA Prof. Dra. Giuseppina Pace Pereira Lima, IBB - UNESP Prof. Dr. Gunther Gehardt, Departamento de Fisica e Quimica - UCS Prof. Dr. Hugo Reuters Schelin, UTFPR Prof. Dr. Ivan Amaral Guerrini, IBB – UNESP Prof. Dr. Joel Mesa Hormaza IBB – UNESP Prof. Dr. José Ricardo de Arruda Miranda IBB – UNESP Prof. Dr. José Roberto Saglietti IBB – UNESP Prof. Dr. Marcelo Martins, UFV Prof. Dr. Marcos Roberto de Matos Fontes, IBB – UNESP Prof. Dra. Maria Victoria Manso Guevara, INSTEC, Cuba Prof. Dr. Ney Lemke, IBB – UNESP (Presidente) Prof. Dr. Oswaldo Baffa Filho, FFCLRP-USP Prof. Dra. Patricia Nicolucci, FFCLRP - USP Prof. Dr. Paulo Arruda Mancera, IBB - UNESP Prof. Dr. Roberto José Maria Covolan, UNICAMP Prof. Dr. Roberto Morato Fernandez, IBB -UNESP Prof. Dra. Silvia Mitiko Nishida, IBB – UNESP Prof. Dr. Vanderlei Salvador Bagnato, IFSC - USP Prof. Dr. Vírgilio Franco Nascimento Filho, CENA - USP

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Comitê de Programa Prof. Dra Cecil Chow Robilotta, IFUSP Prof. Dra Diana Rodrigues de Pina, FMB-UNESP Prof. Dr. Eder Rezende Moraes, FFCLRP - USP Prof. Dr. Eduardo Tavares Costa, UNICAMP Prof. Dra. Emico Okuno, IFUSP Prof. Dr. Hugo Reuters Schelin,UTFPR Prof. Dr. Joel Mesa Hormaza, IBB-UNESP Prof. Dr. José Ricardo de Arruda Miranda, IBB-UNESP Prof. Dra. Maria Victoria Manso Guevara, INSTEC, Cuba Prof. Dr. Ney Lemke, IBB-UNESP Prof. Dr. Oswaldo Baffa Filho, FFCLRP-USP Prof. Dr. Roberto José Maria Covolan, UNICAMP Prof. Dr. Roberto Morato Fernandez, IBB-UNESP (Presidente) Prof. Dr. Vanderlei Salvador Bagnato, IFSC - USP Prof. Dr. Vírgilio Franco Nascimento Filho, CENA – USP

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Apresentação

A idéia do Congresso Acadêmico de Física Médica surgiu em 2005 quando os graduandos do curso de Física Médica da UNESP de Botucatu decidiram organizar um Evento para a celebração do então Ano Mundial da Física. O primeiro evento foi realizado em maio de 2005. Nesta primeira edição participaram basicamente 100 congressistas, em sua maioria alunos de graduação. Foram realizadas palestras e mini-cursos de caráter geral que visavam à atualização e aprimoramento.

Incentivados pelo sucesso do evento, procurou-se na segunda edição em maio de 2006, manter a ênfase principal na atualização de alunos de graduação. Além das palestras e cursos, teve lugar uma mesa redonda onde foi discutido o papel do Físico Médico no Brasil, tanto na área Hospitalar quanto em Pesquisa. Nessa edição ocorreu uma regionalização do evento pois participaram 120 estudantes e pesquisadores oriundos de instituições como USP, UNESP, UNICAMP, UFRJ, IRD, IPEN, Universidade Católica de Brasília, entre outras. Também nessa oportunidade foi aberta a possibilidade de apresentação de trabalhos científicos na forma de painéis e sessões orais.

Na terceira edição o foco do evento começou a se direcionar para a pesquisa. Participaram 134 pesquisadores e estudantes de vários estados do país e houve a apresentação de 34 trabalhos com 14 deles em sessões orais. Pela primeira vez foi formado um Comitê Científico com inserção nacional para avaliação e seleção dos trabalhos, assim como para a escolha dos melhores e sua correspondente premiação. Também foram desenvolvidos com sucesso cursos de capacitação para Técnicos em Radiologia, como contribuição na formação destes profissionais. Estes cursos foram ministrados por alunos de Graduação e Mestrado vinculados ao Instituto de Biociências da UNESP de Botucatu.

Na edição atual, a quarta, o evento esteve focado na divulgação de trabalhos de pesquisa e na apresentação de palestras sobre temas relacionados à Física Aplicada a Medicina. Fundamentados nestes dois eixos foram incluídas também outras áreas de interface da Física com a Medicina, que tradicionalmente não fazem parte da Física Médica. Neste sentido o IV CONFIAM tornou-se um fórum inovador para congregar uma comunidade de pesquisadores interessados nestas áreas.

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Nesta edição a composição da Comissão de Programa e da Comissão Científica incluiu pesquisadores brasileiros e alguns pesquisadores de fora do país. Com isto aumentou a qualidade na seleção dos trabalhos apresentados assim como conseguimos estimular a participação de pesquisadores de outras regiões do Brasil e da América Latina.

Ao longo de quatro edições o CONFIAM vêm se consolidando como um evento tradicional na área de Física Médica que agora engloba outras áreas da interface entre a Física e a Medicina. O número de participantes e a qualificação dos trabalhos apresentados têm aumentado de forma expressiva. Sendo assim, o CONFIAM, tornou-se um evento tradicional nesta área e começa a desempenhar um papel relevante na consolidação da interface entre a Física e a Medicina no contexto Nacional.

Cordialmente,

Professor Dr. Ney Lemke Professor Dr. Joel Mesa Hormaza

Professor Dr. Roberto Morato Fernandez

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Programação Horário  Quarta – feira (17/09) Quinta – feira (18/09) Sexta – feira (19/09) Sábado (20/09)

7:30 – 8:00  Café da Manhã Café da Manhã Café da Manhã Café da Manhã

8:00 – 9:00  Palestra 1: Tomografia com feixe de Prótons.

Prof. Dr. Hugo Reuters Schelin,

UTFPR.

Palestra 5: Expressão gênica diferencial em câncer. Dr. Rodrigo

Louro, IQUSP.

Palestra 1: Controle de Qualidade em

equipamentos de raios-x convencionais e processadoras

automáticas, Juliana Facchini de Souza.

9:00 – 9:45 

Mini-Curso I Quantificação em PET/CT:

Lorena Pozzo; Instituto de Física Gleb Wataghin,

UNICAMP

Mini-Curso II Radioproteção: Walter Siqueira Paes, físico do

Hospital Universitário da Universidade de São Paulo, HU –

USP.

Comunicação Orais

Comunicação Orais

Palestra 2: Parâmetros que influenciam

na qualidade da imagem da radiologia

convencional, Ana Luiza Collacite.

9:45 – 10:15  Coffee Break

Coffee Break

Coffee Break

Coffee Break

10:15 – 11:15  Palestra 2: Aplicação da

técnica de isótopos na medicina. Prof. Dr.

Julio Sergio Marchini, FMRP-USP.

Palestra 6: Novos biomateriais

aplicada à produção de próteses médicas e

odontológicas, Prof. Dr. Carlos

Roberto Grandini, UNESP – Bauru.

11:15 – 12:00 

Mini-Curso I Quantificação em PET/CT:

Lorena Pozzo; Instituto de Física Gleb Wataghin,

UNICAMP

Mini-Curso II Radioproteção: Walter Siqueira Paes, físico do

Hospital Universitário da Universidade de São Paulo, HU –

USP.

Comunicação Orais Comunicação Orais

Palestra 3: Radiologia computadorizada, Eros Duarte Ortigoso Carbi.

12:00 – 14:00  Almoço Almoço Almoço Almoço

14:00 – 15:00  Palestra 3: Estudo de viabilidade de terapia

de câncer empregado

BNCT, Prof. Dr. Andrés J.

Kreiner. CNEA TANDAR,

Argentina.

Palestra 4: Mamografia, Amanda Bravim.

15:00 – 15:45 

Mini-Curso III Fractais na

Medicina: Prof. Dr. Ivan Guerrini,

UNESP – Botucatu

Mini-Curso IV Processamento

de Sinais e Imagens: Prof. Dr.

Carlos Dias Maciel, EESC –

USP - São Carlos.

Palestra 4: Física Forense:

Adilson Pereira, Diretor do

Núcleo de Física do Instituto de

Criminalística de São Paulo.

Palestra 7: Física da Radioterapia, Profª.

Dra. Laura Natal IPEN – CNEN.

15:45 – 16:15  Coffee Break

Coffee Break

Coffee Break

16:15 – 17:00 

Mesa Redonda: Importância da

capacitação profissional no serviço

técnico de radiologia e análise do

mercado de trabalho.

17:00 – 18:00 

Mini-Curso III

Fractais na Medicina: Prof.

Dr. Ivan Guerrini, UNESP – Botucatu

Mini-Curso IV Processamento

de Sinais e Imagens: Prof. Dr.

Carlos Dias Maciel, EESC –

USP - São Carlos.

Sessão Tecnológica

Mesa Redonda: Situação atual

da pesquisa nas áreas de física

aplicada à medicina no Brasil

e no mundo.

Encerramento

18:30 – 19:00  Cerimonia de Abertura Encerramento

19:00 – 19:30  Evento Cultural

19:30 – 20:30  Palestra de Abertura: Homero Lavieri Martins

20:30  Cocktail

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Apoio: FAPESP FUNDUNESP Instituto de Biociências de Botucatu PROEX-UNESP VUNESP Patrocínio: Pizza Frita Semião Restaurante Jequitibá Agradecimentos Arthur Bemtivenha Paulo R. Fonseca Filho

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ÍNDICE ESTUDO DOSIMÉTRICO COMPARATIVO ENTRE COLIMADOR MULTILEAF E BLOCOS CONVENCIONAIS Bárbara Büscher von Teschenhausen Eberlin, Vilma Aparecida Ferrari 15

NOVOS MATERIAIS PARA A DOSIMETRIA RETROSPECTIVA LUMINESCENTE Susana O. Souza, Simara S. Campos, Geângela M. Almeida, Adelino S. Lima , Fernanda C. L. Ferreira, Leonardo L. Lima, Leandro X. Cardoso, Hamona N. Santos, Raquel A. P. Oliveira, Adilmo F. Lima 17 ANÁLISE DAS PROPRIEDADES FÍSICAS EM ESTRUTURA DO TECIDO ÓSSEO DE EQUINOS. Paulo de Tarso Vianna Nogueira Filho, Dany Bruno Borella Grossklauss, Marcos Antonio Rezende, Vladimir Eliodoro Costa 19 IMPLANTAÇÃO DO GERENCIAMENTO DE REJEITOS RADIOATIVOS EM LABORATÓRIOS DE PESQUISA E DE ASSISTÊNCIA NA UNICAMP M. A. Maluf, R. F. Coelho, F.A. S. Coelho, J. G. A. Lacerda, C. F. S. de Andrade, C. N. M. Bocayuva, J. P. Causo Neto, A. L. N. Gândara, R. C. C. M. Micaroni, A. N. Ponezi, V. L. G. Rehder, M. G. de M. e Souza, E. N. Teixeira, E. Tomaz, E. M. Carneiro 20 REAÇÕES NUCLEARES INDUZIDAS POR PRÓTONS EM ISÓTOPOS COM USO NA RADIOTERAPIA Maria Eugênia de Melo Rêgo, Brett Vern Carlson 22 MODELO DINÂMICO VIRAL-IMUNOLÓGICO E CÉLULAS DE MEMÓRIA Karen Pieri, Priscila Gerde Muniz, Claudia Pio Ferreira 24 DISPERSÃO PÓS-ALIMENTAR EM LARVAS DE MOSCAS-VAREJEIRAS EM DIFERENTES FORMAS DE SUBSTRATOS Ernesto A. B. F. Lima, Cláudia Pio Ferreira, Wesley A. C. Godoy, Andressa M. Bernardes 25 ANÁLISES FÍSICAS DE AMOSTRAS ÓSSEAS DE BOVINOS Dany Bruno Grossklauss, Paulo de Tarso Vianna Nogueira Filho, Vladimir Eliodoro Costa, Marcos Antonio de Rezende 27 PROGRAMAÇÃO LINEAR NA OPTIMIZAÇÃO DO CÁLCULO DE BLINDAGEM DAS PAREDES EM SALAS DE RADIOTERAPIA Rodrigo Sartorelo Salemi Viana, Helenice de Oliveira Florentino, Ernesto Augusto Bueno da Fonseca Lima, Paulo Roberto da Fonseca Filho, Anna Luiza Borges de Oliveira 28

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UM PLANEJAMENTO OTIMIZADO EM TOMOTERAPIA POR PROGRAMAÇÃO LINEAR COM CORREÇÃO DE HETEROGENEIDADES Rodrigo Sartorelo Salemi Viana, Helenice de Oliveira Florentino, Ernesto Augusto Bueno da Fonseca Lima, Paulo Roberto da Fonseca Filho 30 MODELAGEM RADIOBIOLÓGICA NO TRATAMENTO DE CÂNCER UTILIZANDO RADIOTERAPIA Diego Augusto Queijo, Renato Bocamino Doro, Liciana Vaz de Arruda Silveira, Rodrigo Sartorelo Salemi Viana 32 ACEITE E COMISSIONAMENTO DE UM ACELERADOR LINEAR DESTINADO À RADIOCIRURGIA Dalila Luzia Toreti, Laura Natal Rodrigues, Gisela Menegussi 34 ESTUDO DA RESISTÊNCIA DE D. radiodurans À RADIAÇÃO GAMA, NÊUTRONS E ALFAS – SIMULAÇÃO E PROPOSTA DE UMA NOVA RADIOTERAPIA DE CÂNCER G. R. Prado, J. D. T. Arruda-Neto, S. A C. Jorge, J. G. C. Gomez, L. F. Silva, T. T. Mendonça 36 PREDIÇÃO DE GENES ALVO PARA DROGAS A PARTIR DA TOPOLOGIA DA REDE INTEGRADA DO H. SAPIENS P. R. Costa, M. L. Acencio, N. Lemke 38 UTILIZAÇÃO DE APRENDIZADO DE MÁQUINA PARA A PREDIÇÃO DE GENES ESSENCIAIS EM Saccharomyces cerevisiae COM BASE NA TOPOLOGIA DA REDE INTEGRADA DE INTERAÇÕES GÊNICAS Daniel Augusto Nolli, Márcio Luiz Acêncio , Ney Lemke 40 ESTUDO DA DINÂMICA POPULACIONAL DE TALITROIDES TOPITOTUM (CRUSTACEA: AMPHIPODA: TALITRIDAE) VIA MODELO DE AGENTES Ernesto A. B. F. Lima, Cláudia Pio Ferreira, Wesley A. C. Godoy, Cristiane Matavelli 42 MODELAGEM MATEMÁTICA PARA A DISPERSÃO DE FUNGOS FITOPATOGÊNICOS NO CAMPO VIA AUTÔMATOS CELULARES Iuri Emmanuel de Paula Ferreira, Cláudia Pio Ferreira 43 ESTRATÉGIAS TERAPÊUTICAS DE COMBATE AO CÂNCER APLICANDO MODELOS QUANTITATIVOS BASEADOS NA COMPETIÇÃO ENTRE AS ESPÉCIES. Scharles Tressmann, José Raimundo de Souza Passos 45 ALGORITMO PARA QUANTIFICAÇÃO DE ESPESSURAS DE TECIDOS BIOLÓGICOS E CONVERSÃO PARA MATERIAIS SIMULADORES Rafael Toledo Fernandes de Souza, Diana Rodrigues de Pina, Ney Lemke, Eros Duarte Ortigoso Carbi 47

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MODELO PARA EXPLICAR FENÔMENOS FÍSICOS DO PROCESSO DE AUDIÇÃO J. Troll, S. M. Nishida 49 DETERMINAÇÃO DE COMUNIDADES EM REDES BIOLÓGICAS INTEGRADAS Milena Giglioli, Marcio Luis Acencio , Ney Lemke 51 RELAÇÃO ENTRE A PROXIMIDADE, INSERÇÃO E CONECTIVIDADE DE UM NODO PARA AS REDES BIOLÓGICAS INTEGRADAS DA E. coli E DA S. cerevisiae Tiago Felipe Andrade, Guilherme Ribeiro Germek, Marcio Luis Acencio, Ney Lemke 53 VALIDAÇÃO DA BIOSUSCEPTOMETRIA AC PARA REGISTRAR AS CONTRAÇÕES GÁSTRICAS DE RATOS: ESTUDO PRELIMINAR. Ednaldo Alexandre Zandoná, Madileine F. Américo, Rozemeire G. Marques, José Ricardo de Arruda Miranda 55 ESTUDO TEÓRICO DA CONTRIBUIÇÃO A DOSE DE NEUTRONS SECUNDÁRIOS GERADOS POR PRÓTONS DE ENERGIAS ENTRE 100 E 200 MEV EM MATERIAIS DE INTERESSE BIOLÓGICO Bruno Beraldo Oliveira, Joel Mesa Hormaza , Arthur Yutaka Nakayama, Henrique de Oliveira Tiezzi, Henrique José Artimonte 56 ESTUDO TEÓRICO DA CONTRIBUIÇÃO A DOSE DE PARTÍCULAS CARREGADAS SECUNDÁRIAS GERADAS POR PRÓTONS DE ENERGIAS ENTRE 100-200 MEV NUM PHANTOM DE OSSO COMPACTO Henrique de Oliveira Tiezzi, Joel Mesa Hormaza, Arthur Yutaka Nakayama, Bruno Beraldo Oliveira, Henrique José Artimonte 58 ESTUDO TEÓRICO DA CONTRIBUIÇÃO DE DOSE DE PRÓTONS PRIMÁRIOS E SECUNDÁRIOS DE ENERGIAS ENTRE 100-200 MeV EM UM PHANTOM DE MÚSCULO ESTRIADO. Arthur Yutaka Nakayama, Joel Mesa Hormaza, Bruno Beraldo Oliveira, Henrique de Oliveira Tiezzi, Henrique José Artimonte 60 AVALIAÇÃO DA MOTILIDADE GÁSTRICA DE RATOS FEITA POR MANOMETRIA E NOVA TÉCNICA BIOMAGNÉTICA F. F. Capeleti, F. C. Paixão, R. G. Marques, M. F. Américo, J. R. A. Miranda 62 CONSTRUÇÃO DE UM BANCO DE DADOS DE FATORES DE TRANSCRIÇÃO HUMANOS Luiz Augusto Bovolenta, Marcio Luis Acencio , Ney Lemke 64 DESEMPENHO DE UMA CÂMARA DE IONIZAÇÃO DE DUPLA FACE EM FEIXES PADRÕES DE RADIAÇÃO BETA Maira T. Yoshizumi, Linda V. E. Caldas 66

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CÁLCULO DE DOSE EM FANTOMAS DE VOXELS USANDO O CÓDIGO GEANT4 Maximiano Correia Martins, Denison de Souza Santos 68 LEVANTAMENTO DE CUSTOS NAS ÁREAS DE TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA E RESSONÂNCIA MAGNÉTICA NUCLEAR DO HOSPITAL DAS CLÍNICAS DE BOTUCATU (HC-FMB). José Alexandre B. Weiller, Silvana Andréa Molina Lima, Seizo Yamashita 70 ANÁLISE MULTIELEMENTAR DE FITOTERÁPICOS PELA TÉCNICA DE ANÁLISE POR ATIVAÇÃO NEUTRÔNICA (AAN) Letícia Diniz Vieira, Joel Mesa Hormaza 71 CARACTERIZAÇÃO DOSIMÉTRICA DE CaSO4:Dy PARA APLICADORES DERMATOLÓGICOS DE 90Sr+90Y Patrícia L. Antonio, Linda V. E. Caldas 73 CÁLCULO DA TAXA DE ABSORÇÃO ESPECÍFICA (SAR) DE CAMPOS ELETROMAGNÉTICOS DE RADIOFREQUENCIA EM FANTOMAS DE MATERIAIS BIOLOGICOS Scharles Tressmann, Joel Mesa Hormaza 75 DESENVOLVIMENTO E CARACTERIZAÇÃO FÍSICA DE UM NOVO SISTEMA MULTI-SENSORES DE BIOSUSCEPTOMETRIA DE CORRENTE ALTERNADA Marcelo Rodrigues Agostinho, Murilo Stelzer, Paulo Roberto da Fonseca Filho, José Ricardo de Arruda Miranda 77 ESTUDO BACTERICIDA POR OXIDAÇÃO FOTOCATALITICA DE PSEUDOMONAS SP Jomilson M. dos Santos, Murilo L.Martins, Priscylla K.P. Antão, Sidney Domingues, Alberto A. Cavalheiro, José P. S.Valente, Vera L.M.Rall, Ariovaldo de O. Florentino, Margarida J.Saeki 79 ESTUDO DOS EFEITOS DA INTERAÇÃO NUCLEAR INELÁSTICA NA TRAJETÓRIA DE PRÓTONS EM ÁGUA Maurício Tizziani Pazianotto, Danilo Anacleto Arruda da Silva, Guilherme Franco Inocente, Joel Mesa Hormaza 81 DINÂMICA TUMORAL VIA MODELAGEM MATEMÁTICA E ESTEQUIOMETRIA BIOLÓGICA Ivan Vitor Dal Rovere, Paulo Fernando de Arruda Mancera 83 EFEITO DA FLORETINA NA HIDRATAÇÃO DE VESÍCULAS NEUTRAS DE AGREGADOS ANFIFÍLICOS DE DMPC Rafael Augusto Rocha Maia, Andreza Barbosa Gomide, Roberto Morato Fernandez 85

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INFLUÊNCIA DA RESTAURAÇÃO DE IMAGENS NA QUANTIFICAÇÃO DE IMAGENS DE BIOSUSCEPTOMETRIA AC Paulo Roberto da Fonseca Filho, Camila Souza Melo, Lana Tahara Taniguti, Giovana de Sousa Evangelista, José Ricardo de Arruda Miranda 87 QUANTIFICAÇÃO DE IMAGENS DE BIOSUSCEPTOMETRIA AC USANDO BOX-COUNTING Paulo Roberto da Fonseca Filho, André R. Backes, Odemir M. Bruno, José Ricardo de Arruda Miranda 89 ESTUDO DA INTERFACE DE BIOFILMES PARA REGENERAÇÃO ÓSSEA Rodney Marcelo do Nascimento, Juliana Ferreira, Ligia Souza Silveira da Mota, Margarida Saeki, Gustavo Souza 91 DOCKING DE ANÁLOGOS CUMARÍNICOS COM O FATOR X DA COAGULAÇÃO. Eliane Mari de Oliveira, Sérgio Ricardo Pizano Rodrigues , Ignez Caracelli 93 AVALIAÇÃO DA RESPOSTA SENSITOMÉTRICA DO SISTEMA TELAFILME SOB INFLUÊNCIA DA VARIAÇÃO NA ENERGIA EFETIVA DO FEIXE DE RAIOS-X EM FUNÇÃO DA ESPESSURA DE PACIENTES PEDIÁTRICOS. E. D. Carbi, D. R. Pina, N. Lemke, J. M. Hormaza, R. T. F. Souza 96 ANÁLISE ESTRUTURAL E MAGNÉTICA DE FERRITAS DE MANGANÊS E ZINCO OBTIDAS PELO MÉTODO DOS PRECURSORES POLIMÉRICOS Murillo L. Martins, Jomilson M. dos Santos, Alberto A. Cavalheiro, Renato de F. Jardim, Ariovaldo de O. Florentino, Margarida J. Saeki 98 ÍNDICE REMISSIVO DE AUTORES 100

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Botucatu, SP, setembro de 2008

ESTUDO DOSIMÉTRICO COMPARATIVO ENTRE COLIMADOR MULTILEAF E BLOCOS CONVENCIONAIS

Bárbara Büscher von Teschenhausen Eberlin1*, Vilma Aparecida Ferrari2 ,

1,2Setor de Radioterapia - Hospital de Clínicas da Universidade Estadual de Campinas* Autor correspondente: barbara@eberlin.pro.br

Em tratamentos radioterápicos, uma dose pré-calculada de radiação ionizante é aplicada sobre o volume de tecido que engloba o tumor a fim de erradicar células tumorais. Para preservar células sadias circunvizinhas, técnicas de blindagem convencional (cerrobend) e multi-lâminas (MLC) são utilizadas. O presente trabalho analisa e compara as principais características dosimétricas entre MLC e blindagens convencionais. Os diferentes efeitos de transmissão das lâminas do MLC encontraram-se dentro dos valores esperados, não superando a transmissão de radiação através de um bloco de cerrobend. A penumbra efetiva (distância entre as linhas de 90 e 30% de dose) é maior no MLC evidenciando o efeito de ondulação da dose nas margens de um campo colimado com esta técnica.

A técnica de colimação com blocos de cerrobend (uma liga metálica) é muito eficiente, no entanto apresenta algumas desvantagens, como o tempo para confecção dos blocos e a exposição do trabalhador a fumaças tóxicas no processo de derretimento da liga. O colimador multileaf é formado por diversas lâminas que por meio de sistemas computadorizados são capazes de gerar campos arbitrários com o objetivo de conformar o tumor. Devido ao formato e arranjo das lâminas existem diferentes processos de transmissão de radiação, que devem ser verificados periodicamente para garantir a qualidade do tratamento.

O objetivo do trabalho é verificar se os picos de transmissão de dose entre as lâminas do MLC nao excedem a transmissão através de um bloco de cerrobend; comparar a penumbra efetiva de campos colimados com multileaf e com blocos e analisar o efeito de sub-dosagem na linha de junção de cammpos assimétricos devido ao formato das lâminas do colimador multileaf (efeito tongue and groove).

As medidas foram realizadas para fótons de 6 MV num acelerador linear da Varian (modelo Clinac 2100C), com um sistema de MLC de 52 lâminas (1cm de largura no isocentro). A técnica escolhida para análise foi a dosimetria com filmes, utilizando-se um densitômetro (Victoreen modelo 07-424) para a leitura dos mesmos. Para avaliar os efeitos de transmissão, as medidas foram coletadas transversalmente às lâminas, em intervalos de 0,5cm para diferentes regiões do filme. A penumbra foi analisada passos de 0,2cm para diversos deslocamentos de campo e os resultados comparados com medidas encontradas para os blocos convencionais na região de 90 a 30% da dose. Para avaliar a penumbra efetiva foi utilizado um scaner (Scan Maker, 8700 Microtek) e com o auxílio de um programa matemático (Scilab) encontramos as curvas de isodoes para a região de interesse.

Os valores de transmissão para o MLC variaram de 1,06 até 1,84% (figuras 1 e 2), que foi o maior valor encontrado para a transmissão entre as lâminas. Os resultados encontram-se dentro dos limties esperados, de 1,5 a 2,0% [1].

Para quantificar a transmissão ao final das lâminas (quando os dois carros são fechados), foi necessário aplicar uma dose menor ao filme, que permitisse atingir a região linear da cruva de calibração do mesmo. A média das leituras obtidas foi de 42,4% de transmissão, valor acima do encontrado na literatura [2]. Além das incertezas da dosimetria com filmes, esse resultado é decorrente da calibração da posição das lâminas e exige maiores investigações com outros métodos de medida. No entanto, vale ressaltar que essa é uma situação não usual em tratamentos.

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Botucatu, SP, setembro de 2008.

A largura da penumbra medida perpendicularment a face do bloco é semelhante a medida à face interna das lâminas, a média dos valores encontrados foi de 2,54mm. No entanto, a ondulação da dose criada pela penumbra efetiva do MLC (figuras 3 e 4) é consideravelmente maior do que a penumbra efetiva criada pela blindagem com bloco de cerrobend. Os resultados obtidos foram 8,2mm para o MLC e 2,7mm para o bloco; fato que deve ser levado em consideração em tratamenos que envolvem órgãos de risco adjacentes a blindagem. Para situações em que um volume alvo deva receber 90% da dose e um órgão de risco não possa exceder 30%, a distância mínima requerida entre as duas estruturas é de 6,0mm quando utlizado o bloco e 10,0mm quando utilizado o MLC. [1]

Com relação a linha de junção de campos assimétricos, observa-se uma sub-dosagem maior quando utlizado o MLC (aproximadamente 20%), dessa forma recomendamos a definição dos campos com os colimadores secundários, utlizando o multileaf apenas para conformar o volume de tratamento.

[1] GALVIN, J.M., HAN, K., COHEN, R. A comparison of multileaf-collimator and alloy-block Field shaping. Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys., Vol. 40. 721-731, 1998.

[2] HUQ, M. S., DAS, I. J., STEINBERG, T., GALVIN, J. M. A dosimetric comparison of various multileaf collimators. Phys. Med. Biol., 47, 2002.

Figura 1: Efeitos de transmissão (A) entre, (B) através e (C) ao final das lâminas.

Figura 2: Representação gráfica dos resultados obtidos em (A) e (B).

Figura 3: Comparação entre colimações com (A) MLC e (B) Cerrobend.

Figura 4: Isodoses na região de penumbra para MLC.

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NOVOS MATERIAIS PARA A DOSIMETRIA RETROSPECTIVALUMINESCENTE

Susana O. Souza*, Simara S. Campos, Geângela M. Almeida, Adelino S. Lima , Fernanda C. L.Ferreira, Leonardo L. Lima, Leandro X. Cardoso, Hamona N. Santos, Raquel A. P. Oliveira, Adilmo F.Lima

Dep. Física – Universidade Federal de Sergipe – UFS* Autor correspondente: sosouza@fisica.ufs.br

Em caso de incidentes catastróficos com materiais radioativos, onde não haja controle direto sobredados das radiações, a aplicação de técnicas como a dosimetria retrospectiva luminescente pode serempregada com materiais a partir do ambiente imediato para confirmar valores cumulativos de dose.Novos processos e novos materiais providos com a capacidade de medir doses cumulativas através determoluminescência estão sendo investigados pelo Depto. de Física da Universidade Federal de Se rgipe(DFI -UFS). A dosimetria termoluminescente (TL) é, entre outros fatores, baseada no tempo de vida dospicos e, como a previsão desse tempo se baseia nos parâmetros cinéticos energia de ativação, fator defreqüência e na ordem cinética, a sua determinação é de suma importância para fazer um prognósticoseguro da dose acumulada em qualquer mineral utilizando TL. Os exemplos mais recentes dasavaliações dos parâmetros cinéticos realizadas com diversos materiais serão apresentados nestetrabalho.

Existem diversas modalidades de aplicações em física médica em que há interação de radiaçãoionizante com tecidos biológicos, nas quais a avaliação da dose efetivamente recebida pelas pessoasexpostas é de fundamental importância. Cerca de 5 milhões de pessoas no mundo inteiro,ocupacionalmente expostos, são atualmente controlados por rotina usando filmes dosimétricos oudosímetros luminescentes [1]. Os procedimentos de monitoração das doses e as metodologias aplicadassão obrigados a estar em conformidade com as regulamentações nacionais que têm por base asrecomendações dos organismos internacionais.

Embora a segurança radiológica em situações normais de trabalho seja bem definida para estestrabalhadores, é muito menos definida durante emergências, especialment e para membros do públicoem geral. Na atualidade, isso tem ganhado destaque, principalmente devido a ameaça potencial deincidentes nucleares, como por terrorismo ou como no caso do acidente com o rompmento da cápsulade Cs-137 que ocorreu em Goiânia em 1987. Com isso, tem surgido a necessidade de um sistema dedosimetria de acidentes comparável com o que existe para os trabalhadores ocupacionalmenteexpostos. Para isso, nada melhor do que a dosimetria retrospectiva termoluminescente, aplicandomateriais do próprio meio ambiente.

A dosimetria retrospectiva termoluminescente está baseada no fenômeno datermoluminescência, que é a emissão de luz termicamente estimulada de uma substância previamenteirradiada, com intensidade proporcional a dose de radiação re cebida [1]. A gama de materiais utilizadospara a dosimetria retrospectiva luminescente até agora tem sido restrita a cerâmicas pré -aquecidas,como tijolo e azulejo, que fazem parte das estruturas de edifícios [2]. Investigações recentes têmconduzido a uma ampliação deste conjunto de materiais que podem ser utilizados para avaliar a dose deradiação. No presente trabalho serão apresentadas recentes aplicações da dosimetria termoluminescenteem novos materiais potencialmente favoráveis para a dosimetria ret rospectiva, que foram estudadospelo laboratório de Preparação e Caracterização de Materiais da Universidade Federal de Sergipe.

O silício é um dos elementos mais abundantes na Terra , pois mais de 95% do seu volume écomposto de quartzo e em menor quantid ade de silicatos que formam a rocha. O quartzo é comumenteutilizado na datação geológica e de materiais arqueológicos através de técnicas comotermoluminescencia (TL), luminescência opticamente estimulada (OSL) e ressonância paramagnéticaeletrônica (EPR), todas baseadas na acumulação, pelos cristais, de sinais proveniente da estimulaçãopela radiação ambiental [3].

Como o uso do quartzo proveniente de materiais previamente queimados, como tijolos, é bem

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2 5 2 6Embora mais raros, são facilmente encontrados no Brasil [4]. A cianita, de coloração em geral azul, éusada como gema, em cerâmica , refratários e indústria elétrica. Já o espodumênio é muito usado paradele extrair-se o lítio, mas também para fabricação de jóias. Os parâmetros encontrados para avariedade lilás de espodumênio mostrou que ha a possibilidade de seu uso em dosimetria retrospectiva.

Além dos silicatos, os feldspatos estão entre os minerais mais abundantes na crosta terrestre, etêm sido aplicados também em datações arqueológicas e geológicas. Eles exibem uma vasta gama decomposições e estruturas, e têm fórmula geral XAl(1-2)Si(3-2)S8, onde X pode ser sódio (Na), potássio(K) ou cálcio (Ca).

Um dos feldspatos investigados é a amazonita, uma variedade mineral de feldspato potássico decoloração esverdeada, com formula química (KAlSi 3O8), muito usada como pedra ornamental,principalmente em jóias e estátuas. Entretanto, os feldspatos apresentam uma característica em suatermoluminescência indesejada para a dosimetria , que são vários picos sobrepostos, o que dificulta suaavaliação e aplicação. Apesar disso, os trabalhos realizados têm consiguido obter os parâmetroscinéticos para alguns picos TL desses feldspatos e, assim, o seus tempos de vida estão sendo avaliados.Mesmo assim, até o momento, os picos avaliados nesses feldpatos foram considerados insatisfatóriospara uso em dosimetria retrospectiva.

Além desses minerais, um outro tipo tem sido investigado: a hidroxipatita. Ossos e dentes sãocompostos por cristais de hidroxiapatita (Ca 5(PO4)3OH), encrustados em colágeno, o que a tornabastante interessante para aplicação em dosimetria , visto que, caso seja possível avaliar a doseabsorvida nesse material, a avaliação da dose absorvida seria obtida diretamente nos indivíduosafetados. Até o momento, esse tipo de análise é realizada apenas nos materiais, que contenham quartzo,que circundam o local onde houve a exposição.

Portanto, uma vasta gama de materiais com possível aplicação em dosimetria retrospectiva têmsido estudados no DFI-UFS, e poderão auxiliar na determinação da dose de exposição do público emgeral em casos de acidentes nucleares .

[1] MCKEEVER, S.W.S. Thermoluminescence of Solids , Cambridge University,London,1985.[1] GÖKSU, H. Y. , BAILIFF, I. K. Luminescence dosimetry using building materials and personal objects

Rad. Prot. Dos., Vol. 119, No. 1–4, pp. 413–420, jul. 2006.[3] AITKEN M.J. Thermoluminescence dating .Academic Press, London, 1985.[4] SOUZA, S.O. Efeito da radiação UV e gama nas propriedades de absorção óptica, de ressonância

paramagnética eletrônica e de termoluminescência na kunzita , Tese de doutorado, Universidade de São Paulo,Brasil, 2002.

estabelecido, um novo desafio na dosimetria retros pectiva com esse mineral é o desenvolvimento deuma metodologia confiável para a reconstrução da dose utilizando quartzo não queimado extraído demateriais de construção, como argamassa e concreto. Os trabalhos desenvolvidos na UFS temdemostrado que picos TL na região intermediária de temperaturas podem ser utilizados para avaliaçãode doses de radiação.

Outros silicatos bastante estudados são a cianita (Al SiO ) e o espodumênio (LiAlSi O ).

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ANÁLISE DAS PROPRIEDADES FÍSICAS EM ESTRUTURA DO TECIDO ÓSSEO DE EQUINOS. Paulo de Tarso Vianna Nogueira Filho1 Dany Bruno Borella Grossklauss1 Marcos Antonio Rezende2 Vladimir Eliodoro Costa3

1 Departamento de Física e Biofísica/Instituto de Biociências – UNESP p.nogueirafilho@hotmail.com; lemaum7@hotmail.com 2 Prof. Dr./ Orientador – Departamento de Física e Biofísica/ IB - UNESP 3 Prof. Dr./ Orientador – Departamento de Física e Biofísica/ IB - UNESP

A utilização de isótopos radioativos em diversas aplicações sustentando análises desde o ramo da indústria pesada, produção de energia, uso médico além de outros, possibilitou um melhor desenvolvimento destas áreas oferecendo resultados importantes. O método de atenuação da radiação, utilizado neste trabalho e caracterizado como radiológico, se baseia na transmissão, absorção ou espalhamento do feixe radioativo incidente, sofrido diante corpos expostos e é atualmente uma importante ferramenta de apoio ao estudo físico e clinico de materiais biológicos, se colocando frente principalmente aos estudos médicos Patologias como; à osteoporose, osteomalácia e artrite reumática, além de algumas drogas, alteram as funções metabólicas do sistema esquelético, resultando em uma variação do conteúdo mineral do osso. Se tratando de um tecido de difícil estudo in vivo, a utilização de métodos não-invasivos se destaca para seu desenvolvimento. Estando o diagnóstico de algumas doenças diretamente ligadas ao conteúdo mineral ósseo, este trabalho mostra, através do método de atenuação de raios gama do 241Am, encontrar valores de coeficientes de atenuação linear em amostras ósseas de eqüinos. Uma análise aos dados obtidos através do método de Arquimedes e outros, nos fornecerá valores para determinarmos o coeficiente de atenuação de massa, resultados de Umidade de Saturação e Ambiental, Retratibilidade e densidade. Para a realização do experimento foram utilizados Ossos Metacarpo de eqüino macho em crescimento e adulto, cedidas pelo Hospital Veterinário, Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia, UNESP – Botucatu, sendo tratadas para obtenção de dez amostras de tecido ósseo compacto em cada osso. Utilizando o método de Arquimedes, balança e estufa, foram retirados dados sobre a densidade, umidade, porosidade e retratibilidade das amostras, seguindo a linha temporal de Umidade em Saturação, Ambiente e Seco. Com a utilização do Método de atenuação da radiação gama de 241Am, 60 keV e 200 mCi, além de sistema de detecção com cristal sólido de NaI acoplado a fotomultiplicadora, foi obtido dados para cálculo do coeficiente de atenuação linear e de massa do tecido. Valores de densidade entre 1,7 - 1,9 g/cm3 para jovens; 1,8 – 2,0 g/cm3 para adultos, média de 3,2 % em retratibilidade, Umidade de saturação de aproximadamente 20% e valores de coeficiente de atenuação linear e de massa entre 0,5 – 0,7 cm2/g e entre 0,2 – 0,4 cm-1 respectivamente Os resultados encontrados utilizando o Método da atenuação da radiação para coeficiente de atenuação linear e coeficiente de atenuação de massa se comportaram semelhantes a valores encontrados na literatura ficando também aqueles relacionados a propriedades físicas básicas de um material como densidade, retratibilidade, porosidade e umidade. Variações encontradas nos valores foram justificadas por algumas dificuldades na aplicabilidade dos métodos, por suas limitações e por variações biológicas intrínsecas do tecido. Efeitos de interferência na obtenção dos dados de feixe incidente e feixe transmitido, fatos relacionado ao limite de precisão das medidas de massa, volume e espessura uniforme das amostras e a dificuldade no preparo destas Conforme os dados obtidos e os objetivos deste projeto, pode-se afirmar que a utilização destes métodos no tecido ósseo compacto para análise de suas propriedades físicas obteve grande sucesso por fornecer e confirmar parâmetros de propriedades físicas como indicadores de caráter patológico e por contribuir com o desenvolvimento de equipamentos radiológicos e estudos na área.

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IMPLANTAÇÃO DO GERENCIAMENTO DE REJEITOS RADIOATIVOS EM LABORATÓRIOS DE PESQUISA E DE ASSISTÊNCIA NA UNICAMP

M. A. Maluf1*, R. F. Coelho1,2, F.A. S. Coelho2, J. G. A. Lacerda2, C. F. S. de Andrade2, C. N. M. Bocayuva2, J. P. Causo Neto2, A. L. N. Gândara2, R. C. C. M. Micaroni2, A. N. Ponezi2, V. L. G. Rehder2, M. G. de M. e Souza2, E. N. Teixeira2, E. Tomaz2, E. M. Carneiro2 1 Área de Física Médica, Centro de Engenharia Biomédica (AFM/CEB) – UNICAMP 2 Grupo Gestor de Resíduos da Unicamp (GGR/CGU)-UNICAMP * mimaluf@yahoo.com.br

Há vários laboratórios na UNICAMP que utilizam fontes não seladas de radiação e geram rejeitos que devem ser gerenciados de acordo com norma específica da Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN). O Programa de Gerenciamento de Rejeitos Radioativos na Unicamp é desenvolvido pela AFM/CEB, em conjunto com o GGR, através de cursos, palestras e assessoria nos laboratórios. Este trabalho relata a experiência obtida na avaliação dos rejeitos armazenados em 13 laboratórios de pesquisa e os resultados mostraram que apenas 5% dos rejeitos precisavam continuar armazenados, sendo que o restante já poderia ter sido descartado ou incinerado. Parte destes rejeitos continha líquido de cintilação orgânico e somente puderam ser encaminhados para incineração aqueles que já haviam decaído completamente.

O desenvolvimento de técnicas nucleares, ao longo do século XX levou à crescente utilização de

materiais radioativos em práticas médicas, industriais e de pesquisa e, como conseqüência de seu uso, inevitavelmente são gerados rejeitos radioativos, definidos pela Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN) como qualquer material resultante de atividades humanas, que contenha radionuclídeos em quantidades superiores aos limites de isenção especificados na norma CNEN-NE-6.02 “Licenciamento de Instalações Radiativas” e para o qual a reutilização é imprópria ou não prevista.

O gerenciamento dos rejeitos radioativos inclui: coleta, segregação, manuseio, armazenamento,

transporte e deposição dos mesmos. Deve também ser feito um inventário completo de materiais e rejeitos radioativos na Instalação. Portanto, dentro de instituição de pesquisa ou assistência que utilize materiais radioativos como fontes não seladas, deve existir uma rotina para que os rejeitos gerados sejam adequadamente gerenciados e descartados somente depois de atingir os limites para descarte. Outras características perigosas devem também ser consideradas. Cabe ressaltar que o objetivo maior da gerência de rejeitos radioativos é proteger a saúde humana e o ambiente, tanto no presente como no futuro, de possíveis efeitos indevidos causados pela radiação emitida por tais rejeitos.

Na Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) há cerca de 25 laboratórios que utilizam

radionuclídeos como fontes não seladas. Alguns destes laboratórios vêm produzindo e armazenando rejeitos radioativos desde o início de seu funcionamento, sem que houvesse um gerenciamento adequado. Foi desenvolvido pelo Grupo de Proteção Radiológica (GPR) da Área de Física Médica (AFM) do Centro de Engenharia Biomédica (CEB) em conjunto com o Grupo Gestor de Resíduos (GGR) da UNICAMP um Programa de Gerenciamento de Rejeitos Radioativos que tem como objetivo orientar o gerenciamento de rejeitos radiativos nos laboratórios de pesquisa e assistência, através de cursos, palestras, reuniões, etc. Para facilitar o gerenciamento foi desenvolvido um conjunto de oito planilhas EXCEL específicas para cada radionuclídeo e que permitem a caracterização completa dos rejeitos líquidos e sólidos gerados nos laboratórios. Estas planilhas, em sua forma final, atendem à exigência de CNEN-NE-6.05 quanto ao “Inventário de Materiais e Rejeitos Radioativos”.

O presente trabalho relata a situação encontrada nos laboratórios, a adequação das planilhas para

cada radionuclídeo e sua aplicação, permitindo assim avaliar se os rejeitos devem continuar armazenados ou se podem ser descartados e de que forma isto deve ser feito. Além disso, foi possível

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Botucatu, SP, setembro de 2008.

avaliar o tipo, quantidade e atividade dos rejeitos radiativos armazenados nos diversos laboratórios e verificar a adequação do gerenciamento dos rejeitos e de seu armazenamento.

Foram verificados todos os rejeitos armazenados em 13 laboratórios pertencentes a diversas

unidades da UNICAMP, além de dois depósitos de rejeitos, um dos quais especifico para radioativos. Vários destes laboratórios possuiam frascos originais com pequenas quantidades de material radioativo e alguns deles possuíam frascos com rejeitos líquidos provenientes de experimentos, além de rejeitos sólidos. Foram analisados 787 frascos originais de 05 radionuclídeos diferentes, além de 223 frascos ou galões com restos de experimentos, totalizando cerca de 185 litros contendo líquidos contaminados com materiais radioativos, parte dos quais com líquido de cintilação. Os radionuclídeos mais utilizados nos laboratórios são P-32, P-33, H-3, I-125 e Ca-45

As planilhas elaboradas para o gerenciamento dos rejeitos foram adaptadas com os valores de meia-vida e limite de descarte de rejeitos líquidos e sólidos para cada radionuclídeo considerado. A partir dos dados levantados nos laboratórios, tais planilhas foram alimentadas com valores de atividade especifica original, data, volume adquirido, atividades utilizadas, volume utilizado, volume residual, data da avaliação e massa de cada frasco original armazenado. Para os rejeitos líquidos de experimentos foi feita a contagem em contador de cintilação e a atividade foi obtida por comparação com padrões existentes. Como resultado as planilhas apresentam a atividade atual dos rejeitos e sua condição com relação ao descarte (armazenar ou descartar). No caso de rejeitos que tenham que ser armazenados, as planilhas apresentam o período de armazenamento necessário e, no caso de líquidos, qual o volume necessário para diluir e alcançar o limite de descarte. As planilhas foram elaboradas de modo que o produto final fosse o formulário “Inventário de Materiais e Rejeitos Radioativos” já totalmente preenchido. Os resultados obtidos da análise dos rejeitos radioativos armazenados mostraram que a grande maioria dos rejeitos (95%) em frascos originais já poderia ter sido descartada, e que apenas 5% realmente precisavam continuar armazenados. Somente cerca de 13% dos rejeitos contidos em galões precisava ser armazenada e o restante apresentava valores de atividade semelhantes aos níveis encontrados em soluções frias (BG). Parte dos rejeitos a serem armazenados é constituída de líquidos de cintilação orgânicos e não podem ser descartados na rede de esgoto. Para estes rejeitos, em sua maioria de meia-vida longa, a solução é a destilação e o tratamento químico da parte orgânica com posterior caracterização do rejeito radioativo resultante. Outra solução possível para esses rejeitos seria a incineração com autorização prévia da CNEN, e atualmente no Brasil não existe nenhum incinerador licenciado para tratar rejeitos radioativos, segundo informações da própria CNEN. Assim sendo, tais rejeitos devem continuar armazenados nas unidades. A partir dos resultados deste trabalho fica clara a necessidade de implementação do gerenciamento de rejeitos radioativos como rotina nos laboratórios o que só será conseguido a partir de uma mudança de comportamento dos usuários. Há um esforço grande sendo feito neste sentido através da realização de cursos e palestras e do aumento da freqüência de visitas aos laboratórios. Outra necessidade que ficou evidente com este trabalho é a construção de um depósito de rejeitos radioativos comum aos laboratórios, com um supervisor de proteção radiológica que tenha a função de fazer o gerenciamento dos rejeitos de forma adequada. Além disso, este trabalho deve continuar com a análise e caracterização dos rejeitos armazenados em todos os laboratórios de ensino e pesquisa da UNICAMP.

[1] COMISSÃO NACIONAL DE ENERGIA NUCLEAR, Gerência de Rejeitos Radioativos

em Instalações Radiativas CNEN-NE-6.05 - 1985, disponível em:<http://www.cnen.gov.br> Acesso em 26 jun. 2007

[2] COMISSÃO NACIONAL DE ENERGIA NUCLEAR, Licenciamento de Instalações Radiativas CNEN-NE-6.02 - 1998, disponível em:<http://www.cnen.gov.br> Acesso em 26 jun. 2007

[3] Grupo Gestor de Resíduos da UNICAMP, Programa de Gerenciamento de Resíduos da Universidade Estadual de Campinas - 2001, disponível em:<http://www.cgu.unicamp.br/residuos/index html> Acesso em 26 jun. 2007

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REAÇÕES NUCLEARES INDUZIDAS POR PRÓTONS EM ISÓTOPOS COM USO NA RADIOTERAPIA

Maria Eugênia de Melo Rêgo1*, Brett Vern Carlson2. 1Dep. Física e Química – Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá – UNESP, Guaratinguetá, SP. 2Divisão de Ensino – Instituto Tecnológico da Aeronáutica – ITA, São José dos Campos, SP. * Autora correspondente: mariaeugenia@email.com.

Aproximadamente 55.000 pessoas já foram tratadas de alguns dos 50 tipos de tumores pela radioterapia de feixes de prótons. Mas, recentemente, percebeu-se a necessidade de um programa especialmente voltado à análise de dados de partículas pesadas carregadas com aplicações terapêuticas. Este trabalho, como parte do programa citado, tem como objetivo pesquisar, selecionar e comparar dados de trabalhos experimentais sobre reações nucleares induzidas por prótons em feixes de baixas energias. A metodologia de seleção foi baseada em dados fornecidos pelo software EXFOR, banco de dados da Agência Internacional de Energia Atômica, e o trabalho de N. Sobolevsky. Para a comparação, foram utilizados modelos teóricos do sistema EMPIRE-II. Inferimos a partir do mesmo que há certa dificuldade no tratamento de feixes de prótons devido ao fato dos modelos teóricos utilizados não serem tão eficazes para estudos de baixas energias quanto para o de altas.

Uma das utilidades da radiação, em benefício do homem, é o tratamento de tecidos cancerosos

conhecido como radioterapia. Este tipo de tratamento apresenta-se mais comumente com o uso do feixe de fótons e elétrons, com a crescente utilização do feixe de prótons. Em ambos os casos, há a deposição de energia no tecido-alvo principalmente pela ionização de átomos.

Conhecendo esse procedimento, o estudo aprofundado das reações nucleares, envolvendo as partículas incidentes nos feixes e os átomos constituintes dos tecidos orgânicos, se fez cada vez mais necessário. Para tanto, experimentos simuladores dessas interações têm sido explorados e modelos teóricos foram desenvolvidos para que sirvam de parâmetros no uso dos dados adquiridos experimentalmente.

A seleção dos dados se deu principalmente pelo uso do EXFOR, um software cuja biblioteca

contém dados de aproximadamente 17000 experimentos, realizados em diversos países [1]. Este software, a partir das características selecionadas, fornece o nome, código de referência,

autor e local da publicação, bem como um breve resumo e o número de dados disponíveis do experimento em questão.

Selecionamos os trabalhos cujas reações envolviam: prótons ou partículas alfa como partículas incidentes, energia máxima de 200 MeV, e como alvo os átomos de carbono-12, nitrogênio-14, oxigênio-16, alumínio-27, silício-28 ou ferro-56.

Além dos resultados apresentados pelo EXFOR utilizou-se os dados do trabalho de N.

Sobolevsky [2] que apresenta valores experimentais de seções de choque da produção de radionuclídeos na interação de prótons e núcleos atômicos mais leves de elementos químicos constituintes do tecido biológico, na faixa de energia relevante para nosso estudo.

Posteriormente, iniciou-se o estudo e a utilização do sistema EMPIRE-II [3], um código de modelos de reações nucleares. Nesse sistema, seleciona-se as características das reações bem como os modelos teóricos a serem utilizados nos cálculos. Uma enorme biblioteca de parâmetros de entrada cobre desde massas nucleares, parâmetros ópticos, deformações do estado fundamental e esquemas de decaimento e níveis discretos.

A manipulação do sistema EMPIRE-II tem como objetivo, a partir de seus diversos modelos teóricos embutidos, obter resultados baseados em parâmetros de mecanismos de reações nucleares como: modelo de pré-equilíbrio Monte Carlo (HMS), multi-step direct (MSD) e multi-step compound (MSC). Esses resultados serão utilizados na validação dos dados.

Tabelas foram confeccionadas levando-se em consideração os dados de trabalhos mais

completos, encontrados a partir do EXFOR. Nelas indicamos a referência da publicação, o código de

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localização dos dados, a equação da reação, a faixa de energia total e dos níveis eletrônicos, faixa angular de espalhamento, e número total de dados do experimento. Essa etapa de seleção e organização dos dados foi crucial para facilitar a posterior comparação e validação dos dados.

A tabela abaixo mostra o aspecto geral das 14 produzidas a partir dos dados retirados do EXFOR. Mas o mesmo sucesso ainda não foi alcançado na etapa de comparação. Tabela: Alvo: Oxigênio-16 e Partícula Incidente: Próton

Inicialmente teve-se muitos problemas com o EMPIRE-II já que o mesmo apresentou resultados diferentes dos esperados. Além disso, a faixa de energia utilizada por ele era muito maior que a considerada neste trabalho. Assim houve a necessidade de modificar algumas das configurações e desabilitar funções para que o sistema correspondesse às nossas expectativas.

Após diversas tentativas e análises de resultados, pôde-se iniciar a comparação dos dados,

relacionados ao espalhamento angular, selecionados e dos teóricos apresentados pelo EMPIRE-II, mas ainda existe uma resistência por parte deste último quando se trata de cálculos relacionados a baixas energias. Podemos inferir a partir deste trabalho que a validação de dados experimentais é realmente necessária, visto que ambos os ramos, prática e teoria, precisam de estruturas confiáveis para que se desenvolva um método eficiente a fim de prever e obter resultados esperados, em nosso caso o modelo de uma terapia médica que utiliza feixe de prótons e que apresente o mínimo ou nenhum dano a tecidos sadios.

Outra conclusão é que há muito que se melhorar em relação à configuração do EMPIRE-II para que este forneça resultados coerentes com este trabalho de forma a facilitar a comparação dos dados previamente selecionados.

[1] MCLANE, V. EXFOR Basics. BNL-NCS-63380-2000/05. IAEA, 2000, Viena. [2] SOBOLEVSKY, N. Cross Sections of Radionuclide Production in Nuclear Reactions in Biological

Tissue. INDC (NDS)-0504. IAEA, 2007, Viena. [3] HERMAN, M. EMPIRE-II Statistical Model Code for Nuclear Reaction Calculations: Version

2.17 Millesimo. In: WORKSHOP ON NUCLEAR REACTION DATA AND NUCLEAR REACTIORS: PHYSICS, DESIGN AND SAFETY. IAEA, 2002, Viena.

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MODELO DINÂMICO VIRAL-IMUNOLÓGICO E CÉLULAS DE MEMÓRIA

Karen Pieri1*, Priscila Gerde Muniz2, 3, Claudia Pio Ferreira1, 1Dep.Bioestatística– Instituto de Biociências de Botucatu – Unesp 2Hospital Santa Rita de Cássia-Vitória, ES. 3Vitória Apart Hospital - Serra , ES.

* Autor correspondente: karen-pieri@hotmail.com

Este projeto abrange o estudo da eficiência da resposta imunológica adaptativa porque compreender

o impacto de uma infecção no organismo humano se torna mais simples quando temos em mãos conhecimento pleno dos seus mecanismos de resposta. Apesar dos grandes avanços científicos na área de imunologia, ainda existem inúmeras questões não respondidas quanto ao funcionamento destas células.

O sistema imune inato age como a primeira linha de defesa do organismo contra as infecções e não se altera mediante exposição repetida a um dado agente infeccioso, enquanto o sistema imunológico adaptativo torna-se mais eficiente a cada encontro sucessivo com o patógeno. Memória imunológica e especificidade são características importantes do sistema imune adaptativo e permite que o mesmo responda mais rapidamente e com maior intensidade quando exposto a um mesmo antígeno pela segunda vez.

Modelos matemáticos são uma ferramenta poderosa na definição de estratégias de tratamento e prevenção de doenças infecciosas. Com esta finalidade, foi proposto um modelo matemático que descreve a ativação e proliferação de um clone de células T em resposta à replicação viral.

O modelo de equações diferenciais (modelo dinâmico viral-imunológico e células de memória) baseia-se nos modelos usuais de crescimento populacional e de competição entre espécies e foi elaborado com base em argumentos biológicos que determinam as células envolvidas na defesa do organismo hospedeiro e dos patógenos associados à invasão.

Soluções analíticas (pontos de equilíbrio e análise de estabilidade) e numéricas (evolução temporal da população de células) foram apresentadas. São elas:

(a) Ausência do vírus e de resposta imunológica (RI), (b) Ausência do vírus e presença de RI, (c) Presença de vírus e de RI. No caso (a) o vírus ativa a resposta imune, mas não é suficiente para garantir a permanência em

longo prazo das células imunológicas (linfócitos T efetores e linfócitos T de memória). No caso (b) o sistema imune mantém-se ativado devido à taxa de retorno (background) dos linfócitos

T de memória ao estado de linfócitos T efetores. Se for considerada nula a taxa de retorno, a solução dada em (b) se torna instável. Entretanto, é possível obter soluções onde a população viral é pequena (quase zero), mas suficiente para manter ativada a população de células imunes (caso (c)).

Os resultados obtidos, através do método numérico de Runge-Kutta quarta ordem, mostraram que a resposta primária pode levar a formação de células de memória e, neste caso, a resposta secundária é mais eficiente devido às mesmas, concluindo, portanto, que essas células têm um papel fundamental na eficiência da resposta imunológica adaptativa.

[1] FUNK, G. A. et all (2005). Spatial models of vírus-immune dynamics. Journal of Theorical Biology, 233,221-236. [2] BARROZO, S.; YANG, H.M.; DEZOTTI,C.H.(2003). Uma abordagem Matemática em Imunologia. Notas em Matemática Aplicada, 7, SBMAC & FAPESP, São Carlos e São Paulo: 93-117. [3] McLEAN, A.R. (1994). Modelling T Cell Memory. Journal of Theorical Biology, 170, 63-74. [4] MUNIZ, P. G.; FERREIRA, C.P. The Efficiency of the Adaptive Immunological Response. Submetido, julho 2008.

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DISPERSÃO PÓS-ALIMENTAR EM LARVAS DE MOSCAS-VAREJEIRAS EM DIFERENTES FORMAS DE SUBSTRATOS

Ernesto A. B. F. Lima1*, Cláudia Pio Ferreira1, Wesley A. C. Godoy2, Andressa M. Bernardes2 1Dep. Bioestatística – Instituto de Biociências de Botucatu – Unesp 2Dep. Parasitologia – Instituto de Biociências de Botucatu – Unesp * Autor correspondente: eabfl@hotmail.com

Neste trabalho desenvolveu-se um modelo utilizando o formalismo de autômatos celulares (AC) para análise da dispersão pós-alimentar em larvas de moscas varejeiras. Os principais objetivos são: reproduzir o decréscimo exponencial do número de pupas em relação à fonte de alimento e a oscilação espacial devido à interação entre as larvas durante o processo de dispersão; investigar se a presença prévia de pupas influencia os padrões de distribuição de freqüência larval; comparar os padrões de dispersão obtidos numa caixa retangular com os de uma caixa em cruz. O modelo de AC foi capaz de reproduzir as características principais do processo de dispersão. Os resultados sugerem que o modelo de dispersão unidirecional pode ser usado para simular a dispersão larval que ocorre em ambiente natural, pois ambos obtiveram resultados similares.

A implementação de estudos laboratoriais focados em ecologia de interações intra e/ou

interespecíficas, associados direta ou indiretamente à análise do processo de sucessão ecológica em carcaças, pode resultar em importantes incrementos científicos tanto para a área de ecologia populacional de Artrópodes como para a Entomologia Forense. Corpos em decomposição são sistemas que oferecem condições para que populações de artrópodes interajam de forma intra, interespecífica e também em diferentes níveis tróficos.

Para melhor compreender os mecanismos envolvidos nestas interações, diversos experimentos têm sido delineados nos últimos anos. Recentemente, os estudos de laboratório e campo focados sobre a dinâmica de interações em moscas-varejeiras, particularmente os estudos com ênfase no comportamento da fase imatura dos insetos, têm levado a numerosos avanços em ecologia aplicada, com particular interesse em entomologia forense.

As moscas varejeiras utilizam-se de substratos discretos e efêmeros para posturas dos ovos e para alimentação das larvas. Após o estágio larval, durante o qual cada larva procura ingerir o máximo de alimento possível antes da completa exaustão dos recursos, as larvas começam a procurar um sítio para pupação, ou por mais fontes de alimento adicional, no caso daquelas larvas que não obtiveram o peso mínimo para a pupação. Este processo é denominado dispersão larval pós-alimentar.

A dispersão larval em moscas-varejeiras tem sido estudada utilizando experimentação e modelagem matemática para avaliar a distribuição de larvas em plano unidirecional, visando a comparação entre os padrões de distribuição de diferentes espécies de moscas. Os resultados desses estudos revelam duas características importantes relacionadas à migração das larvas: o número de pupas decresce exponencialmente com o aumento da distância da fonte de alimento; a interação entre as larvas pode causar oscilações no padrão de dispersão observado e a interação entre espécies pode mudar o padrão de distribuição de freqüência de cada uma das espécies.

Neste trabalho desenvolveu-se um modelo matemático empregando o formalismo de autômatos celulares para análise da dispersão pós-alimentar em larvas de moscas varejeiras. Os principais objetivos do modelo são: reproduzir o decréscimo exponencial do número de pupas em relação à fonte de alimento e a oscilação espacial devido à interação entre as larvas durante o processo de dispersão; investigar se a presença prévia de pupas influencia os padrões de distribuição de freqüência larval; comparar os padrões de dispersão obtidos numa caixa retangular com o de uma caixa em cruz.

Os autômatos celulares são modelos matemáticos simples compostos por um grande número de elementos idênticos que interagem entre si através de regras bem determinadas. Estes componentes são arranjados numa rede (regular ou não), e associa-se a cada sítio da rede um autômato que é representado por uma variável discreta, que pode assumir um conjunto finito de valores.

O modelo de autômatos celulares proposto simula a dispersão pós-alimentar de larvas de moscas varejeiras, a qual se caracteriza pela busca de sítios para pupação considerando a vizinhança de enterramento larval previamente ocupada. É um modelo bidimensional, de três estados (larva, pupa e espaço vazio) com condições de contorno abertas e regras de transição probabilísticas. A atualização da rede é feita de modo seqüencial.

As simulações computacionais foram geradas com base nos resultados laboratoriais obtidos por

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Botucatu, SP, setembro de 2008.

Godoy [3], os quais podem ser encontrados também em outras publicações [1, 2, 4]. Comparou-se os resultados obtidos pelo modelo de autômato celular com os dados

experimentais visando determinar os fatores que contribuem para o comportamento de agregação larval. As regras do autômato celular foram baseadas em evidências experimentais e teóricas que relacionam densidade de larvas, pupação e o processo de dispersão.

Os resultados encontrados nesta etapa do estudo podem ser analisados pelo menos sob três aspectos: disposição geométrica de larvas de moscas-varejeiras, comportamento larval em face aos níveis de agregação intrínsecos de cada espécie e confronto entre simulações computacionais e dados reais. No que diz respeito à disposição geométrica, o estudo mostrou claramente que o padrão de migração larval em moscas-varejeiras independe do formato dos recipientes, pelo menos para as duas configurações analisadas. Este resultado é de suma importância para o contexto da entomologia forense, já que pode ser inferido para situações reais de distribuição de larvas nas circunvizinhanças de cadáveres.

Assim, para padrões gerais de enterramento de larvas, o processo de dispersão larval pode ser assumido como único em diferentes situações e tamanhos. A densidade larval pareceu exercer importante papel na caracterização dos padrões de dispersão larval pós-alimentar em moscas. Neste caso, cabe lembrar que densidade larval tem sido apontada como fator essencial para a biologia de moscas-varejeiras, sob diversos aspectos ecológicos. Tanto no que diz respeito à dinâmica populacional, como no que tange ao processo de dispersão larval, a densidade larval ocupa lugar importante no cenário ecológico para moscas-varejeiras já que dela depende o comportamento de imaturos e adultos.

As simulações que vem sendo realizadas neste estudo têm sido suficientes para reproduzir e caracterizar a essência do processo de dispersão larval considerando situações diferentes em termos de padrões de distribuição de pupas. Além disso, os resultados advindos das simulações têm evidenciado a importância das interações locais para a dinâmica de migração larval.

O arranjo espacial e a vizinhança são fatores comumente citados como importantes para o comportamento de insetos na natureza, sob vários aspectos. No presente estudo, o processo de agregação larval parece exercer influência significativa sobre os resultados do estudo. A distribuição agregada em organismos na natureza parece ser um mecanismo comumente adotado por populações, sobretudo em moscas-varejeiras. Entretanto, a distribuição espacial é inerentemente dependente da escala, dos métodos de estudo e da distribuição das espécies. A metodologia empregada neste estudo, envolvendo a aplicação de algorítmos genéticos e autômatos celulares vêm se mostrando cada vez mais eficiente na detecção de padrões de distribuição espacial, sobretudo para processos biológicos de pequena escala. Os resultados encontrados até o momento sugerem novas implementações experimentais e no âmbito da biologia computacional, principalmente considerando interações interespecíficas e também de natureza trófica.

[1] BASSANEZI, R. C.; LEITE, M. B. F.; GODOY, W. A. C.; VON ZUBEN, C. J.; VON ZUBEN, F. J.;

REIS, S. F. Diffusion model applied to postfeeding larval dispersion in blowflies (Diptera: Calliphoridae). Mem Inst Oswaldo Cruz, v. 92, p. 281-286, 1997.

[2] BOLDRINI, J. L.; BASSANEZI, R. C.; MORETTI, A. C.; VON ZUBEN, C. J.; GODOY, W. A. C.; VON ZUBEN, F. J.; REIS, S. F. Non-local interactions and the dynamics of dispersal in immature insects. J Theor Biol., v. 185, p. 523-531, 1997.

[3] GODOY, W. A. C.; FOWLER, H. G.; VON ZUBEN, C. J.; ZITI, L; RIBEIRO, O. B. Larval dispersion in Chrysomya megacephala, Chrysomya putoria and Cochliomyia macellaria (Diptera: Calliphoridae). J. App. Entomol., v. 119, p. 263-266, 1995.

[4] REIGADA, C.; GODOY, W. A. C. Dispersal and predation behavior in larvae of Chrysomya albiceps and Chrysomya megacephala (Diptera: Calliphoridae). J. Ins. Beh., v. 18, p. 543-555, 2005.

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ANÁLISES FÍSICA DE AMOSTRAS ÓSSEAS DE BOVINOS

Dany Bruno Grossklauss1*; Paulo de Tarso Vianna Nogueira Filho1; Vladimir Eliodoro Costa1; Marcos Antonio de Rezende1

1Departamento de Física e Biofísica, Instituto de Biociências de Botucatu, Universidade Estadual Paulista – IBB/UNESP

*lemaum7@hotmail.com Existem patologias em animais vertebrados associadas à estrutura do tecido ósseo que afetam diretamente o sistema locomotor do animal. Tratando-se de um endoesqueleto, o diagnóstico dessas patologias torna-se abstruso in vivo. A caracterização física da estrutura do tecido ósseo de animais sadios torna-se uma grande ferramenta no diagnóstico comparativo de animais vivos. A radiação atenuada, que ocorre nos tecidos situados entre os órgãos de interesse e o detector, é um dos temas mais importantes na utilização de raios gama em medicina nuclear. Portanto, medidas de valores médios de substâncias biológicas, como músculo, osso gordura e água são importantes. O coeficiente linear de atenuação é definido como a probabilidade de o fóton interagir, com um determinado material por unidade de comprimento, e os respectivos coeficientes de atenuação de massa também são de grande importância em matéria de radiações e sua absorção pelo assunto, como a dosimetria (AKAR, et. al. 2006). O objetivo desse trabalho é determinar o valor médio das principais propriedades físicas da estrutura óssea utilizadas no diagnóstico clínico, como: densidade úmida; porosidade; e coeficiente de atenuação de massa de fótons 59,6 keV de tecido ósseo bovino e verificar possíveis variações nesses valores. Concluiu-se em análise que a estrutura física do tecido ósseo do radio de bovino adulto e sadio não é homogênia, principalmente, a densidade e porosidade que variou ao longo do comprimento do osso, sendo a densidade maior na extremidade superior e inversa a porosidade que na mesma extremidade apresentou menor valor. As propriedades intrínsecas do tecido como o coeficiente de atenuação de massa de 59,6 keV e a distribuição de massa do tecido ósseo ao longo do rádio não mostraram tendências de variações, e sim uma alternância de valores dentro de um intervalo como no caso do coeficiente de atenuação. A diminuição do teor de umidade alterou diretamente a densidade e o volume do tecido ósseo e alterou inversamente a porosidade.

[1]CUNHA E SILVA, R.M.; APPLONI*, C.R.; PARREIRA, P.S.; ESPINOZA-QUIÑOZES, F.R.; COIMBRA,

M.M.; ARAGÃO P.H.A. Two media method for gamma Ray attenuation coefficient measurement of archaeological

ceramic samples. Applied Radiation and Isotopes, vol.53, p 1011-1016, 1999.

[2]KARJALAINEN, P.; A method for determination of the mineral content and mineral density of the distal radius

using gamma ray attenuation. Annals of Clinical Research, vol.5, p 231-237, 1973.

[3]ALHAVA, E.M.; KARJALAINEN, P. The mineral content an mineral density of bone of the forearms in the

healthy persons measured by Am-241 gamma ray attenuation method. Annals of Clinical Research, vol.5, p 238-243,

1973.

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MODELAGEM RADIOBIOLÓGICA NO TRATAMENTO DE CÂNCER

UTILIZANDO RADIOTERAPIA

Diego Augusto Queijo1*, Renato Bocamino Doro2, Liciana Vaz de Arruda Silveira3, Rodrigo Sartorelo

Salemi Viana 4

3,4Dep. Bioestatística – Instituto de Biociências de Botucatu – UNESP

1,2Curso de Física Médica – Instituto de Biociências de Botucatu – UNESP * Autor correspondente: poste_poste@hotmail.com

O principal foco deste trabalho é introduzir modelos radiobiológicos - os quais são representados através dos modelos de Poisson e de Lyman - que sejam capazes de auxiliar no estudo e melhoria da rotina clínica de serviços de radioterapia. Esses modelos são capazes de calcular o NTCP (normal tissue complication probability) e o TCP (tumor control probability) de esquemas de fracionamento que por sua vez se relacionam com o tratamento prescrito. Utilizando estes modelos radiobiológicos, parâmetros de fracionamento como número de frações e dose por fração podem ser alterados de forma a propiciar um tratamento mais eficaz. Recentemente desenvolvimentos tecnológicos introduziram sérias mudanças no campo da

radioterapia. A imagem radiológica, por exemplo, se tornou mais avançada, providenciando informações em nível celular e funcional. Dessa maneira, é possível realizar um melhor estudo sobre densidade de células e variação de radiosensibilidade das células do tumor. Para tecidos normais, informações sobre a localização e distribuição da sensibilidade da radiação em subunidades funcionais podem ser acessadas. Há ainda, a possibilidade de calcular a dose de distribuição “entregue” ao paciente em um modelo tridimensional que dá uma melhor visão da eficácia da configuração do tratamento aplicado. Essa abundância de informação é usada precisamente com o objetivo de atingir um consenso razoável entre plano de tratamento e resultado clínico. A introdução clínica de um modelo radiobiológico e as derivações dos parâmetros baseados em exames clínicos podem ser usadas para prever com precisão o resultado do tratamento e para maximizar o objetivo do tratamento dado. [1,2] O resultado clínico de um tratamento radioterápico em termos de controle tumoral e complicações de tecidos normais é quase sempre ligado a um grau de incerteza. Isto ocorre porque duas frações de tratamentos de uma mesma configuração não são as mesmas tendo em vista as propriedades da interação da radiação com a matéria. Não obstante, as variações inter-paciente e radiosensibilidade celular são desconhecidas. Por essas razões, o resultado esperado de um tratamento é expresso como a probabilidade de ter certo efeito no tratamento. Planejamentos de tratamentos radiobiológico estimam essas probabilidades para cada alvo e órgão em risco para um dado caso clínico baseado em distribuições de doses e dados radiobiológicos.

Modelos matemáticos baseados nas estatísticas de Poisson e Lyman têm sido usadas para quantificar a resposta radiobiológica de tecido humano normal e de tumores irradiados na radioterapia. A figura 1 mostra uma curva de probabilidade de cura do tumor baseada na estatística de Poisson utilizando parâmetros biológicos obtidos em [2].

Figura 1 : Probabilidade de cura do tumor como função na dose total dada em frações de 2 Gy.

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Um procedimento de avaliação biológica é introduzido e aplicado nos casos clínicos. Esse procedimento dos modelos biológicos e dados de dose-resposta dos órgãos envolvidos otimiza o nível da dose da técnica de tratamento em estudo. É demonstrado que o objetivo dos modelos radiobiológicos permitem uma conformidade maior e um resultado clínico mais relevante. A probabilidade de atingir o controle do tumor sem complicações fatais em tecidos normais é aumentada e a “entrega” da dose-volume de radiação otimizada. Também é fato que a informação precisa em relação à resposta de diferentes órgãos a intensidade da radioterapia é a chave para a verdadeira otimização da dose distribuída.

[1] Luxton, G.; Keall, P.J.; King, C.R. A new formula for normal tissue complication

probability (NTCP) as a function of equivalent uniform (EUD). Physics in Medicine and Biology, v.53, p.23-26, 2008.

[2] Tucker, S.L.; Thames, H.D.; Taylor, J.M.G. How well is the probability of tumor cure after

fractionated irradiation described by poisson statistics? Radiation Research., v.124, p.273-282, 2008.

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Botucatu, SP, setembro de 2008.

ACEITE E COMISSIONAMENTO DE UM ACELERADOR LINEAR DESTINADO À RADIOCIRURGIA

Dalila Luzia Toreti1*, Laura Natal Rodrigues1, Gisela Menegussi2 , 

1Intituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN/CNEN), São Paulo, Brasil.2Hospital das Clínicas – Faculdade de Medicina da USP (HC – FMUSP), São Paulo, Brasil.* dalilatoreti@usp.br

Após a instalação de uma máquina terapêutica, como um acelerador linear (LINAC), o físico médico, em conjunto com o fabricante, deve realizar uma série de medições e tarefas antes de colocar a unidade em operação clinica. O objetivo deste trabalho visa detalhar as etapas requeridas para o aceite e comissionamento de um novo acelerador linear destinado à Radiocirurgia baseado em um conjunto de micro-multilâminas da BrainLab (m3), com um feixe de fótons de 6 MV da Varian (CLINAC 6EX) instalado no Hospital das Clínicas em São Paulo. Os testes de aceitação ficaram dentro dos limites estabelecidos pelo fabricante. Para as medidas de comissionamento verificou-se a necessidade da utilização de diferentes sistemas dosimétricos em função de sua resolução espacial devido aos campos pequenos utilizados nesse tipo de tratamento.

Radiocirurgia  Estereotáxica  é  a  técnica  de  tratamento  que  usa  feixes  estreitos  de  radiação focalizados  com  grande  exatidão  em  uma  lesão  pequena.  Durante  as  últimas  décadas  foram incorporadas  várias  melhorias  nessa  técnica.  Um  dos  avanços  recentes  mais  significativos  foi  a introdução comercial dos colimadores micro multi­lâminas (mMLC), os quais permitem a realização de técnicas que alcançam um maior grau de conformação de dose na lesão alvo devido a uma espessura de lâminas  de  3  mm,  possibilitando  assim uma  menor  irradiação  das  estruturas  críticas  e  dos  tecidos normais. 

Os testes de aceitação são realizados com o objetivo de assegurar que as especificações contidas durante a compra do equipamento estão sendo cumpridas e que estão dentro das recomendações dadas pela International Electrotechnical Commission (IEC), os quais são realizados na presença do próprio fabricante. Essas verificações  iniciam com testes de segurança, seguidos pelos  testes mecânicos e, as medidas  dosimétricas,  nas  quais estabelecem  que  a  distribuição  de  dose  em  profundidade  e  as características do perfil do feixe clínico satisfaçam às especificações. [1]

 Os  testes de  aceite para  a Radiocirurgia são  semelhantes aos  testes  realizados por  ocasião da instalação  de  um  novo  acelerador  linear,  porém  a  precisão  mecânica  e  a  estabilidade  do  isocentro, quando da rotação de todos os eixos – cabeçote, colimador e mesa ­, devem ser estabelecidas antes de qualquer procedimento, no qual esses eixos devem coincidir dentro de uma esfera de diâmetro ! # $$%[2]. Os parâmetros de aceitação realizados no acelerador linear da Varian (CLINAC 6EX) ficaram em uma  faixa  de  variação  menor  que  a  preconizada,  como  mostra  a  tabela  1.  Todos  os  demais  testes ficaram dentro das tolerâncias estabelecidas pelo fabricante. 

Tabela 1: Valores obtidos dos parâmetros de aceitação realizados em um acelerador destinado à Radiocirurgia e suas tolerâncias.  

Parâmetros de aceitação Obtido TolerânciaPrecisão mecânica de rotação da 

mesa < 0,5 mm < 1,0 mm

Estabilidade do isocentro < 0,5 mm < 1,0 mm

Devido  a  precisão  desse  método  e  a  introdução  do  sistema  de  colimação  adicional  no acelerador  para  a  obtenção  dos  campos  pequenos,  torna­se  necessário  para  o  comissionamento, a aquisição  de  dados  dosimétricos  que  irão  servir  como  parâmetros  de  entrada  para  o  sistema  de

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Um procedimento de avaliação biológica é introduzido e aplicado nos casos clínicos. Esse procedimento dos modelos biológicos e dados de dose-resposta dos órgãos envolvidos otimiza o nível da dose da técnica de tratamento em estudo. É demonstrado que o objetivo dos modelos radiobiológicos permitem uma conformidade maior e um resultado clínico mais relevante. A probabilidade de atingir o controle do tumor sem complicações fatais em tecidos normais é aumentada e a “entrega” da dose-volume de radiação otimizada. Também é fato que a informação precisa em relação à resposta de diferentes órgãos a intensidade da radioterapia é a chave para a verdadeira otimização da dose distribuída.

[1] Luxton, G.; Keall, P.J.; King, C.R. A new formula for normal tissue complication

probability (NTCP) as a function of equivalent uniform (EUD). Physics in Medicine and Biology, v.53, p.23-26, 2008.

[2] Tucker, S.L.; Thames, H.D.; Taylor, J.M.G. How well is the probability of tumor cure after

fractionated irradiation described by poisson statistics? Radiation Research., v.124, p.273-282, 2008.

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Botucatu, SP, setembro de 2008.

ESTUDO DA RESISTÊNCIA DE D. radiodurans À RADIAÇÃO GAMA, NÊUTRONS E ALFAS – SIMULAÇÃO E PROPOSTA DE UMA NOVA

RADIOTERAPIA DE CÂNCER.

Prado, G. R.1, Arruda-Neto, J. D. T. 1, Jorge, S. A C.2, Gomez, J. G. C. 3, Silva, L. F. 3, Mendonça, T. T3.

1Instituto de Física – Universidade de São Paulo 2Instituto Butantan – Universidade de São Paulo

3Instituto de Ciências Biomédicas – Universidade de São Paulo * Autor correspondente: geoprado@if.usp.br

Devido à pequena radiossensitividade das células tumorais, principalmente aquelas constituindo tumores sólidos pouco vascularizados, não é possível reduzir significativamente a dose radioterápica. Isso implica maior probabilidade de ocorrência de danos nos tecidos sadios. Um modelo biofísico que desenvolvemos indica que, uma alternativa para reduzir drasticamente as doses terápicas seria combinar a ação da radiação com aquela de agentes físicos externos (como campos elétricos) que interfiram negativamente no processo de reparo celular, e que levassem as células tumorais, mais eficientemente, a apoptose e com menor dose. Este projeto propõe desenvolver e validar esse modelo via medidas de radiossensitividade de Deinococcus radiodurans, uma bactéria que cresce rapidamente e é resistente à radiação, para simular células cancerosas. O estudo utiliza três tipos de radiação: gama, nêutrons rápidos e partículas alfa, associadas à aplicação de campos elétricos estáticos e pulsados. Espera-se ao final propor um procedimento original para melhorar os tratamentos radioterápicos de câncer, no sentido de em muito reduzir as doses de tratamento necessárias, diminuindo na mesma proporção os danos a tecidos sadios. Resultados preliminares serão apresentados e discutidos.

A peculiar conexão entre Física e Câncer é íntima – tão íntima quanto uma relação de causa e

efeito. De fato, a radiação, um agente inestimável para o tratamento de câncer, também é a causa do câncer.

Tendo isto em mente, fica clara a necessidade de melhoria dos protocolos de tratamento radioterápico de câncer, notadamente quanto ao de maximizar o dano no tumor e de minimizá-lo nos tecidos sadios vizinhos [1,2].

Este estudo foi motivado pela busca de uma associação entre novas estratégias radioterápicas e tipos de radiação não-convencionais, como nêutrons e partículas alfa, via a técnica conhecida por BNCT – boron neutron capture therapy [3,4,5]. Estudaremos uma estratégia de tratamento muito diferente, idealizada para interferir destrutivamente nos processos de recuperação celular através de agentes físicos exógenos como, por exemplo, campos elétricos estáticos, em combinação sinergística com radiações de diferentes LET.

O estudo ora proposto será direcionado ao tratamento de tumores sólidos com elevada resistência à radiação. Salientamos, neste sentido, que a Deinococcus radiodurans [6,7], uma bactéria, o organismo mais resistente de que se tem conhecimento no mundo (está classificado nessa condição no Guinness Book of Records), tem se prestado como um excelente simulador de câncer [8] pelo fato de mimetizar células cancerosas, e, portanto, será o modelo biológico deste estudo. O objetivo deste projeto é propor e testar uma nova estratégia para melhorar radioterapias de câncer, via uma drástica redução das doses necessárias. Espera-se conseguir esse objetivo pela combinação sinergística de irradiação com campos elétricos exógenos. Utilizar nessa combinação tanto radiações convencionais (como gamas) quanto não-convencionais (como nêutrons e alfas). Resultados anteriormente obtidos pelo grupo com cianobactérias e fungos revelaram que essa combinação sinergística é acentuada, notadamente no sentido reduzir em muito as doses necessárias para tornar esses microrganismos inviáveis.

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Botucatu, SP, setembro de 2008.

Através da amostra original do microrganismo presente em placas de Petri, será coletada uma amostra e inserida em um meio de cultivo de TGY líquido esterilizado em autoclave para obtenção da cultura mãe.

A partir de um cultivo de 24h em TGY, espera-se construir duas curvas, uma correlacionando o número de UFC/mL em função do tempo (que é proporcional à dose aplicada), outra de densidade ótica em função do tempo e, estimando a velocidade e fases de crescimento. Isto permitirá confirmar se durante os testes de irradiação as células estarão no estado padrão esperado. As células serão irradiadas na fase estacionária, e em seguida, observaremos o cultivo após ser irradiação.

Para cada dose serão realizadas 2 irradiações com as seguintes características: 1- apenas a irradiação e 2- irradiação seguida por aplicação de campos elétricos estáticos (com intensidades variadas entre 100 e 500 V/cm), utilizando um capacitor de placas paralelas, e por intervalos de tempo também variados (entre 3 e 10 horas). Em seguida, incubamos as culturas para fazermos as contagens, traçando a curva de porcentagem de sobreviventes em função da dose (curva de sobrevivência). Para efeito de controle, as duas fases supracitadas serão acompanhadas por medidas a “dose zero”, sem e com a aplicação de campos elétricos estáticos.

Com base nos resultados a serem obtidos, espera-se propor um procedimento original para melhorar a radioterapia via irradiação do tumor concomitantemente e/ou seguida pela aplicação de campos elétricos, no sentido de em muito reduzir as doses de tratamento necessárias, diminuindo na mesma proporção os danos a tecidos sadios. Com isso, poder-se-ia dispor de mais uma ferramenta para os tratamentos radioterápicos de câncer.

[1] Collis, J.S. and DeWeese, L.T. Enhanced radiation response through direct molecular targeting approaches. Cancer and Metastasis Reviews, 23: 277-292, 2004. [2] Nag, S. Principles and practice of brachytherapy. Futura, Armonk, N.Y., 1997. [3] Kamida A, et al. Effect of neutron capture therapy on the cell cycle of human squamous cell carcinoma cells. Int J Radiat Biol; 84(3):191-9, 2008. [4] Yoshida F, et al. Combined use of sodium borocaptate and buthionine sulfoximine in boron neutron capture therapy enhanced tissue boron uptake and delayed tumor growth in a rat subcutaneous tumor model. Cancer Lett. Feb, 2008. [5] Linz U. Boron Neutron Capture Therapy for Glioblastoma: Is it Worth Pursuing? Technol Cancer Res Treat; Feb;7(1):83-8, 2008. [6] Minton, K.W. DNA repair in the extremely radioresistant bacterium Deinococcus radiodurans. Mol. Microbiol. 13: 9-15, 1994. [7] Asgarani, E. et al. Purification and characterization of a novel DNA repair enzyme from the extremely radioresistant Rubrobacter radiotolerans. J. Radiat. Res. 41: 19-34, 2000. [8] Sentürker, S., Bauche, C., Laval, J. and Dizdaroglu, M. Substrate specificity of Deinococcus radiodurans fpg protein. Biochemistry 38: 9435-9439, 1999.

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Utilização de aprendizado de máquina para a predição de genes essenciais em Saccharomyces cerevisiae com base na topologia da rede integrada de interações gênicas

Daniel Augusto Nolli1*, Márcio Luiz Acêncio2 , Ney Lemke3

1,2,3Dep. Física e Biofísica – Instituto de Biociências de Botucatu – UNESP

* Autor correspondente: danielnolli@gmail.com

O método reducionista tem ajudado no esclarecimento do funcionamento de muitos processos biológicos. Porém, tais processos são extremamente complexos e possuem propriedades emergentes que não podem ser explicadas ou mesmo previstas através do reducionismo. Para suplantar esses limites, pesquisadores têm usado um conjunto de métodos conhecido como biologia de sistemas, nova área da biologia cujo objetivo é a compreensão das interações não-lineares entre os múltiplos componentes dos processos biológicos. Essas interações podem ser representadas por um objeto matemático chamado grafo ou rede, onde os elementos interativos são representados por nodos e as interações por arcos que conectam pares de nodos.

Os genes essenciais são aqueles que compõem um grupo mínimo de genes necessários para manter uma célula viva. Neste projeto, foi proposta a utilização da uma técnica computacional baseada em aprendizado de máquina para fazer a predição de genes essenciais na levedura Saccharomyces cerevisiae com base nas propriedades topológicas da rede integrada de interações gênicas desse organismo. Para análise dos dados disponíveis utilizamos o software de inteligência artificial Weka (Waikato Environment for Knowledge Analysis), e a partir de ferramentas advindas de teorias já consolidadas e desse instrumento pudemos alcançar os objetivos propostos no projeto, ou seja, (i) construímos a rede integrada de interações moleculares entre genes da levedura Saccharomyces cerevisiae contendo interações físicas entre as proteínas codificadas por esses genes, interações metabólicas entre enzimas codificadas pelos mesmos e interações regulatórias entre fatores de transcrição e seus respectivos genes alvos; (ii) determinamos as propriedades topológicas da rede construída, tais como as quantidades de cada tipo de interação, o coeficiente de agrupamento, o grau de centralidade e o grau de intermediação para cada gene; (iii) treinamos um algoritmo de aprendizado de máquina, mais especificamente um classificador de árvore de decisão, considerando como atributos de treinamento as propriedades topológicas descritas no segundo item acima e, como grupo de treinamento, os genes da S. cerevisiae com essencialidade conhecida; (iv) testamos a árvore de decisão gerada no terceiro item sobre o próprio grupo de treinamento e analisamos o desempenho da árvore de decisão gerada com a determinação da sua acurácia, precisão, sensibilidade e especificidade. A metodologia empregada nessa pesquisa pode se dividir em subáreas, sendo a primeira a construção da rede integrada de interações moleculares entre genes da S. cerevisiae, que foi definida por um grafo consistindo em três tipos de arestas ligando os nodos. As interações moleculares da rede integrada, obtidas a partir dos bancos de dados BIOGRID (Breitkreutz et al., 2008), BiGG (Biochemically, Genetically and Genomically, http://bigg.ucsd.edu/home. pl) e YEASTRAC (Teixeira et al., 2006). Para a S. cerevisiae, a rede metabólica reconstruída provém do trabalho de Duarte et al.(2004) As redes individuais de interações foram integradas pelos nomes sistemáticos dos genes, de acordo com o Saccharomyces Genome Database. Essa integração foi realizada utilizando-se o pacote Combinatorica (Pemmaraju e Skiena 2003) para o programa Mathematica (Wolfram Research. Inc.). A segunda subárea trata da determinação das propriedades topológicas da rede integrada feitas utilizando-se o pacote Combinatorica (Pemmaraju e Skiena, 2003) para o programa Mathematica (Wolfram Research. Inc.).

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Finalmente, a terceira subárea contém a predição de genes essenciais na S. cerevisiae utilizando aprendizado de máquina que consiste em treinamento, teste e análise do desempenho. A predição de genes essenciais na S. cerevisiae foi realizada através do pacote de programas de aprendizado de máquina WEKA (Witten e Frank, 2005), especificamente o algoritmo J48, um indutor de árvore de decisão para classificação. Já o grupo de genes com essencialidade conhecida para treinar o algoritmo J48 foi obtido do estudo de Giaever et al. (2002), no qual se determinou experimentalmente a essencialidade da maioria dos genes da S. cerevisiae. O teste e os cálculos das medidas de desempenho da árvore de decisão gerada pelo J48 foram realizados no próprio WEKA.

O algoritmo J-48 do Weka gerou árvore de decisão que nos permitiu uma análise sobre a essencialidade e não essencialidade dos genes, relacionando os atributos analisados. Também permitiu a observação sobre uma óptica estatística, utilizando para isso os parâmetros de desempenho dos classificadores.

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Botucatu, SP, setembro de 2008.

[1] ALPAYDIN E. (2004). Introduction to Machine Learning (Adaptive Computation and Machine Learning). MIT Press, Cambridge, EUA.

[2] AHN AC, TEWARI M, POON CS, PHILLIPS RS. (2006). The limits of reductionism in medicine: could systems

biology offer an alternative? PLoS Med. 3(6):e208..

[3] SILVA JPM, ACENCIO ML, MOMBACH JCM, VIEIRA R, SILVA JC, SINIGAGLIA M, LEMKE N. (2008). In

silico network topology-based prediction of gene essentiality. Physica A. 387, 1049-1055.

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ESTUDO DA DINÂMICA POPULACIONAL DE TALITROIDES TOPITOTUM (CRUSTACEA: AMPHIPODA: TALITRIDAE) VIA MODELO DE AGENTES

Ernesto A. B. F. Lima1*, Cláudia Pio Ferreira1, Wesley A. C. Godoy2, Cristiane Matavelli2 1Dep. Bioestatística – Instituto de Biociências de Botucatu – Unesp 2Dep. Parasitologia – Instituto de Biociências de Botucatu – Unesp * Autor correspondente: eabfl@hotmail.com

Neste trabalho desenvolveu-se um modelo agentes para análise da dinâmica populacional de Talitroides topitotum. Os principais objetivos são: compreender os fatores que influenciam na dinâmica populacional e comparar os resultados obtidos com o comportamento encontrado na literatura. O modelo de agentes foi capaz de reproduzir as características principais da dinâmica populacional. Os resultados sugerem que as oscilações observadas são uma combinação entre os períodos de coorte e diferentes taxas de crescimento entre jovens e adultos.

A ordem Amphipoda (Crustacea: Malacostraca) é um grupo com cerca de 6000 espécies,

divididas em quatro subordens: Gammaridea, Hyperiidea, Caprellidea e Ingolfiellidea. A subordem Gammaridea é a mais representativa, com aproximadamente 80% das espécies descritas. Dentro desta subordem, a família Talitridae é conhecida por ser a única com representantes verdadeiramente terrestres.

Talitroides topitotum é um anfípodo terrestre dafamília Talitridae considerado endêmico em regiões tropicais e subtropicais na região indo-pacífica; a espécie vem sendo introduzida em jardins, quintais e solos de floresta de vários países, dentre eles o Brasil. Fazem parte da fauna do solo e contribuem diretamente para o processo de decomposição da serapilheira e para o aumento das taxas de oxigênio nesse ambiente.

Anfípodes terrestres são capazes de se reproduzir até duas vezes durante o seu tempo de vida, com uma ninhada média de 3 a 4 ovos e um tempo médio de vida de 10 meses, tendo em média de 3 a 4 gerações por ano (Lam e Ma, 1989). A razão sexual varia sazonalmente e geralmente é desviada para um excesso de fêmeas.

Neste trabalho desenvolveu-se um modelo agentes para análise da dinâmica populacional de Talitroides topitotum. Os principais objetivos são: compreender os fatores que influenciam na dinâmica populacional e comparar os resultados obtidos com o comportamento encontrado na literatura.

O modelo proposto simula a evolução temporal de uma população de Talitroides topitotum durante N anos. É um modelo de agentes, de três estados (jovens, fêmeas adultas e espaço vazio). Para a simulação assumiu-se uma taxa de recrutamento pequena durante todo o ano, com 4 coortes sendo que, cada pico ocorre em intervalos de 3 meses.

A atualização acontece durante T passos de tempo em que T = 365× N. Em cada passo de tempo todo o sistema é atualizado. As regras de atualização são:

• Jovens: Podem morrer durante a atualização de acordo com a taxa de mortalidade. Caso não morram, crescem de acordo com a temperatura até atingirem o tamanho máximo de jovem. Quando atingir o tamanho máximo torna-se macho ou fêmea, as fêmeas podem ter ovos de acordo com a probabilidade Povos = 0.5.

• Fêmeas: Podem morrer durante a atualizaçãoo de acordo com a taxa de mortalidade. Caso não morram, crescem de acordo com a temperatura até atingirem o tamanho máximo de adulto. Se a fêmea nunca teve ovos, pode receber uma quantidade de ovos de acordo com a probabilidade Povos = 0.5.

• Espaço vazio: Pode se tornar um jovem caso exista fêmeas com ovos na rede. Um ovo da origem a um jovem e diminui a quantidade de ovos de uma fêmea escolhida aleatoriamente.

O modelo de agentes foi capaz de reproduzir as características principais da dinâmica

populacional. Os resultados sugerem que as oscilações observadas são uma combinação entre os períodos de coorte e diferentes taxas de crescimento entre jovens e adultos.

[1] LAM, P. K. S.; MA, H. H. T. Some observations on the life cycle and population dynamics of

Talitroides topitotum (Burt) (Amphipoda: Talitridae) in Hong Kong. JOURNAL Of Natural History, 1989, 23, 1087-1092

[2] ALVAREZ, F.; WINFIELD, I. Population study of the landhopper Talitroides topitotum (Crustacea: Amphipoda: Talitridae) in central Mexico, Journal of Natural History, 2000, 34, 1619–1624

[3] LOPES, O. L; MASUNARI, S. Biologia reprodutiva de Talitroides topitotum (Burt) (Crustacea, Amphipoda, Talitridae) na Serra do Mar, Guaratuba, Paraná, Brasil, Revista Brasileira de Zoologia

Botucatu, SP, setembro de 2008.

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MODELAGEM MATEMÁTICA PARA A DISPERSÃO DE FUNGOS FITOPATOGÊNICOS NO CAMPO VIA AUTÔMATOS CELULARES

Iuri Emmanuel de Paula Ferreira1*, Profa Dra Cláudia Pio Ferreira2 1,2 - Departamento de Bioestatística - Instituto de Biociências de Botucatu - Unesp * Contato: iuriferreira@live.com

O objetivo deste estudo foi apresentar um modelo para a dispersão de

fungos fitopatogênicos através do formalismo de autômatos celulares. O modelo considerou a dispersão em duas escalas espaciais, a saber, curta e longa distância. O padrão de dispersão espaço-temporal obtido via simulação se aproximou, em amplos aspectos, do visto no campo.

Atualmente, o Brasil é um país de destaque no cenário mundial de produção agrícola, se consolidando como um dos maiores exportadores de soja, açucar, café, laranja e fumo. Contudo, a ação de fungos fitopatogênicos tem sido um dos grandes desafios encontrados no campo. Só para se ter idéia, eles são responsáveis por cerca de 25 a 50% das perdas nas safras de frutas e vegetais [1] e causam 70% das doenças que provocam danos agrícolas [2], constituindo um número que chega a 8.000 espécies de fitopatógenos [3]. Os fungos dispersam com facilidade os seus propágulos, por intermédio de ventos e chuvas, principalmente. Para simular esse processo, utilizou-se a técnica de modelagem via autômatos celulares, em que cada hospedeiro foi representado por um sítio pertencente a uma rede discreta. Para tanto, utilizou-se rede quadrada de contorno fixo. O conjunto de estados possíveis para os sítios foi definido como Σ ≡ {sadio permissivo; sadio resistente; latente; infectado}. Realizou-se a atualização de todos os sítios de forma síncrona, a cada passo de tempo. Definiu-se as regras de maneira que:

i) sítio sadio tem probabilidade Pi de se tornar latente, na qual: ii)

Pi =Pi fs(t)Ni

Nexp(αd ),

sendo Ni o número de sítios infectados, Pi a permissividade à doença, fs a função de sazonalidade, α uma constante negativa que determina o alcance médio da doença, d a distância média dos sítios infectados em relação ao sadio alvo de atualização e N é número total de sítios;

ii) sítio latente torna-se infectado ao final do período de latência, após ∆ passos de tempo; iii) sítio infectado não muda de estado.

O estudo avaliou a dispersão de doenças através de um único foco centrado na rede. Observou-se a influência do grau de permissividade, de funções de sazonalidade distintas, de diferentes períodos de latência, entre outros fatores. Contudo, muitos resultados não puderam ser apresentados aqui. No estudo da sazonalidade, duas funções fs foram escolhidas de forma a representar a dispersão dos fungos sob à ação dos climas temperado e tropical. No clima tropical, o avanço da doença ocorre a partir de pequenos intervalos de disseminação moderada; já no clima temperado, a dispersão é mais intensa e atua por um curto período de tempo. Portanto, a dispersão de clima temperado foi aproximada por uma função gaussiana, enquanto, para a de tropical, utilizou-se uma função seno, sendo que 0 ≤ fs (t) ≤ 1.

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i) Tropical: fs (t) = Asin(2πt/T ) + A, em que A é a amplitude, t é o passo de tempo e T é o período

de oscilação;

iii) Temperado: fs = e(t−To )2

S 2, sendo S o desvio padrão em dias, t o passo de tempo e To o dia de

maior infecção. Para poder realizar uma comparação das funções, fez-se com que as áreas sob as curvas se equivalessem e utilizou-se o mesmo conjunto paramétrico em todas as simulações. Conforme a figura 1, pode-se observar que o clima tropical fomentou maior dispersão da doença.

Figura 1: Em A) sazonalidade para S = 10, A = 0.15 e To = 60; em B) número de infectados × tempo; em C) padrão de dispersão espaço-temporal.

O modelo sugerido neste trabalho se mostrou capaz de representar o padrão de dispersão espaço-temporal observado no campo e elucidar problemas teóricos relativo ao assunto. O maior êxito foi a obtenção de resultados similares aos apresentados na natureza a partir de um modelo simples e de fácil construção. [1] TORTORA, G. J.; FUNKE B. R.; CASE C. L. Microbiologia. 6a ed. Porto Alegre: Artmed, 2000. [2] POZZA, E. A.; SOUZA P. E.; CASTRO, H. A.; POZZA, A. A. A. Freqüência da ocorrência de doenças da parte aéra de plantas na região de Lavras-MG. Ciênc. e Agrotec. Lavras, v.23, n.4, p.1001-1005,1999. [3] AGRIOS, N. Plant Pathology. 4a ed. San Diego: Academic Press,1997.

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ESTRATÉGIAS TERAPÊUTICAS DE COMBATE AO CÂNCER APLICANDO MODELOS QUANTITATIVOS BASEADOS NA COMPETIÇÃO ENTRE AS ESPÉCIES.

Scharles Tressmann1*, José Raimundo de Souza Passos2 , 1Dep. Física e Biofísica – Instituto de Biociências de Botucatu – UNESP 2Dep. Bioestatística – Instituto de Biociências de Botucatu – UNESP * Autor correspondente: scharles_tressmann@yahoo.com.br

O conhecimento da dinâmica tumoral é de fundamental importância para o planejamento de terapias. Os tratamentos podem ser focados em diferentes aspectos que influenciam essa disfunção no organismo. Por exemplo, há drogas que são citotóxicas, outras que aumentam a resposta imunológica, as que impedem a angiogênese e até terapias que impedem que certos nutrientes essenciais à massa tumoral cheguem a ela, suprimindo-a por inanição. Ainda podemos incluir as técnicas de radioterapia ou interferência cirúrgica. Diversas técnicas então são empregadas, e o objetivo desse artigo é analisar as variáveis para determinar as que mais interferem no sistema tecido sadio – tecido tumoral. Para isso, usamos como modelo um sistema não-linear bidimensional, de solução bem conhecida, o modelo Lotka-Volterra.

NN

TNTNN

N NK

Nα+NR=

dtdN

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛-1 e T

T

NTNTT

T NK

Nα+NR=

dtdN

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛-1

onde: NN : Número de células normais; RN : Máxima taxa de crescimento de células normais; αNT : Coeficiente de competição: a capacidade das células cancerígenas de sobreviverem; KN : Densidade máxima de células normais; NT : Número de células tumorais; RT : Máxima taxa de crescimento de células tumorais; αTN : Coeficiente de competição: a capacidade das células sadias sobreviverem (devido por exemplo a ação de anticorpos); KT : Densidade máxima de células tumorais; Linearizamos o sistema através da matriz jacobiana avaliada nos pontos de equilíbrio e analisamos os dados através da classificação proposta a seguir: Figura1:Classificação do sistema quanto aos ponto de equilíbrio, em que gama representa a determinante da jacobiana e teta representa o traço da mesma Os resultados obtidos por essa ferramenta se apresentaram compatíveis com a experiência empírica, sendo possível ainda quantificar a razão de eficiência entre os tratamentos. De todas as variáveis que podem sofrer alteração, Gatenby foca a atenção em quatro delas, que são a densidade de células sadias e tumorais, e os coeficientes de competição, pois a taxa máxima de crescimento é decorrência desses outros parâmetros. No artigo em questão, o autor fixa os valores das taxas de crescimento em 0,25. O que pretendemos aqui foi analisar os resultados devido a variação dos parâmetros da

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interface células saudáveis - células tumorais. Os α's foram variados nos intervalos de zero a potências de dez com coeficientes de 0 a 3, e os K's foram variados também entre intervalos de potências de dez com coeficientes entre 0 a 4. Assim, colocando quatro intervalos para cada um dos quatro parâmetros, temos 256 combinações diferentes a serem testadas. Foram feitas 1000 repetições de cada combinação, totalizando assim 256000 operações. O programa utilizado para operalizar uma quantidade de contas tão grande foi o SAS. A análise dos pontos de estabilidade do sistema foram realizadas através de simulações de Monte Carlo. Os resultados obtidos são apresentados a seguir

Gráfico 1: Aspecto geral da distribuição das simulações quanto ao equilíbrio. Por fim, o sistema apresentou claramente a variável de maior interferência. Os tratamentos que simularam a diminuição da densidade tumoral retornaram com mais frequência resultados com nós e, com menos frequência, espirais estáveis. Interpretamos o fato como sendo positivo devido à análise feita das condições de retorno desses pontos de estabilidade (condições desfavoráveis à dinâmica tumoral). As taxas de competição se mostraram efetivas quando a diferença de flutuação do parâmetro densidade eram altas. Assim, tratamentos mais eficientes foram os que diminuíram a densidade de células tumorais mais drasticamente.

[1] Gatenby R.A.;Thomas L. V. Application of quantitative models from population biology and evolutionary game theory to tumor therapeutic strategies. Molecular Cancer Therapeutics, 2:919–927, 2003

80,76%

11,08%7,02%

Distribuição da simulação quanto às condições de equilíbrio depois de combinação de 256 formas de

tratamento em 1000 simulações

pontos de selaNó InstávelEspiral InstáveNó estávelEspiral Estável

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Botucatu, SP, setembro de 2008.

ALGORITMO PARA QUANTIFICAÇÃO DE ESPESSURAS DE TECIDOS BIOLÓGICOS E CONVERSÃO PARA MATERIAIS SIMULADORES

Rafael Toledo Fernandes de Souza*1,2, Diana Rodrigues de Pina2, Ney Lemke1, Eros Duarte Ortigoso Carbi1,2

1Dep. Física e Biofísica – Instituto de Biociências de Botucatu – UNESP2Departamento de Doenças Tropicais e Diagnóstico por Imagem do HCFMB –UNESP * ratoledo@ibest.com.br

Neste estudo foi desenvolvido um algoritmo para a determinação da espessura equivalente de tecidos biológicos em comparação com materiais simuladores. Este algoritmo estima a espessura média de tecidos biológicos, das imagens tomográficas no formato DICOM, convertendo estas medidas nas espessuras equivalentes de materiais simuladores. Estes resultados serão usados na construção de fantomas homogêneos de tórax, de pacientes recém nascidos e lactentes, que serão usados no processo de otimização de imagens radiográficas. Esta metodologia foi analisada usando imagens tomográficas de um fantoma antropomórfico (RANDO). Estes resultados estãocompatíveis com aqueles descritos na literatura.

A grande variação na estrutura anatômica do paciente pediátrico leva a dificuldade de padronização de protocolos na realização de exames radiológicos. O método primário de otimização de imagens radiográficas é realizado a partir da calibração do feixe de raios-X, qualidade da imagem e estimativa de dose, utilizando fantomas [1-3]. Este estudo tem como objetivo a construção de fantomas homogêneos para otimização de imagens radiográficas de tórax de pacientes pediátricos de 0 a 1 ano de vida. Uma tarefa preliminar para a construção do fantoma foi um estudo da estimativa da espessura de tecidos biológicos presentes no livre caminho médio do feixe de raios-X, ao atravessar o tórax de um paciente pediátrico, na faixa etária em estudo. A seguir essas espessuras foram convertidas em materiais simuladores, para a construção de fantomas pediátricos. A validação dos resultados do algoritmo, desenvolvido neste estudo, foi realizado em imagens de pacientes adulto e padrão [3].

O processo de quantificação dos tecidos biológicos, presentes no livre caminho médio do feixe de raios-X, foi realizada a partir de imagens tomográficas de tórax de pacientes pediátricos no formato DICOM. Os tecidos biológicos foram classificados, por meio de número de CT – computed tomographic (grau de enegrecimento da imagem, medido em HU - Hounsfield Unit), em: tecido ósseo compacto, ósseo esponjoso, mole, adiposo, pulmão e artefatos. Esta classificação foi realizadautilizando o software WEKA, com o algoritmo classificador J48, responsável por gerar árvores de decisão, o qual irá decidir qual tecido corresponde ao número de CT indicado pelo arquivo CSV.

O algoritmo, desenvolvido neste estudo, foi escrito e executado utilizando o aplicativo Mathematica. Este algoritmo é capaz de ler o nome de todos os arquivos, dentro do sistema operacional e armazená-los. A seguir filtra artefatos (mesa do tomógrafo, tecidos envoltos no paciente etc), conta e quantifica o tamanho dos pixels (em milímetros), realiza a média das espessuras dos tecidos (para cada fatia tomográfica avaliada) e converte esse valor em seu respectivo material simulador. Neste estudo, estamos considerando lucite e alumínio para simular tecidos moles e ósseos, respectivamente, para energia efetiva de 60,1 keV.

Todo o procedimento descrito até então foi aplicado em 30 exames tomográficos pediátricos para faixa etária em estudo. Por último foram utilizadas imagens tomográficas do tórax do RANDO (Radiation Analog Dosimetry), o qual simula um paciente adulto e padrão. Vale salientar que na avaliação da quantidade de tecidos moles, são somados os tecidos muscular e adiposo [3].

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Figura 1: Imagem com artefatos (A) e após passar pelo processo de filtragem, do algoritmo desenvolvido (B).

A tabela 1 apresenta os resultados com imagens do exame tomográfico do tórax do RANDO, apresentando a relação entre tecidos biológicos e materiais simuladores para 60,1 keV e as espessuras correspondentes segundo a literatura [1, 2].

A tabela 2 apresenta um resultado ilustrativo, dos 30 exames pediátricos avaliados. Esta relaciona tecidos biológicos e materiais simuladores para 60,1 keV.

Tabela 1: Relação entre tecidos biológicos e materiais simuladores.

Tecido Espessura do tecido(pelo algoritmo)

Material simulador (pelo algoritmo)

Material simulador segundo a literatura

[1,2]Ósseo compacto 2,10 mmÓsseo esponjoso 5,51 mm 3,02 mm de alumínio 3 mm de alumínio

Mole 73,37 mm 103,1 mm de lucite 100 mm de luciteAr 52,31 mm 52,3 mm de ar 50 mm de ar

Tabela 2: Tecidos biológicos e materiais simuladores para um exame de um paciente pediátricos de 7 meses.

Tecido Espessura do tecido Material simulador Total (materiais simuladores)Ósseo compacto 1,42 mm 1,10 mm de alumínioÓsseo esponjoso 8,26 mm 2,09 mm de alumínio 3,19 mm de alumínio

Muscular 30,26 mm 43,78 mm de luciteAdiposo 24,79 mm 16,48 mm de lucite 60,3 mm de lucite

Ar 20,92 mm 20,92 mm de ar 20,92 mm de ar

Os dados apresentados na tabela 1 mostraram que estes estão coerentes com os da literatura, pois a maior diferença ao comparar as espessuras de materiais simuladores, obtidos neste estudo e apresentados na literatura, é de 4,6 % para o ar [1]. Vale ressaltar que somente variações a partir de ± 0,6 cm de lucite, podem influenciar na resposta sensitométrica de um sistema tela-filme, avaliadas com uma mesma técnica radiográfica. [3]. Portanto, os resultados obtidos validam o método proposto para desenvolvimento e construção de fantomas pediátricos.

Agradecimentos: à Fapesp pelo apoio financeiro.

[1] GRAY, J.E.;WINKLER, N.T.; STEARS, J.; FRANK, E.D. Quality Control in Diagnostic Imaging, Baltimore University, Park Press, 1983.

[2] American National Standards Institute (ANSI), Method for the sensitometry of medical X-ray screen-film-processing systems. PH2/43, New York. 1982.

[3] PINA, D.R.; DUARTE, S.B.; MORCELI, J.; GHILARDI NETTO T. Development of phantom for radiographic image optimization of standard patient in the lateral view of chest and skull examination, Applied Radiation and Isotopes 64, Elsevier, 2006, pp.1623–1630.

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MODELO PARA EXPLICAR FENÔMENOS FÍSICOS DO PROCESSO DE AUDIÇÃO Model to explain phycal phenomena of hearing process

Troll, J1*, Nishida, S. M2

1Aluna de Física Médica da Unesp Botucatu, SP, Brasil

2 Departamento de Fisiologia, Instituto de Biociências, Unesp Botucatu, SP, Brasil * Autor correspondente: juliana.troll@gmail.com

Os alunos dos cursos de Ciências Biológicas, geralmente, apresentam dificuldades em conciliar os fenômenos f ísicos com os biológicos e o inverso é observado nos estudantes das áreas de exatas. Grande dificuldade é encontrada no aprendizado dos fenômenos físicos do sistema auditivo devido ao reduzido tamanho do aparelho e à complexidade do mecanismo de funcionamento. Com relação ao tema, a maior dificuldade está em compreender os mecanismos de superação da impedância acústica na orelha media e os mecanismos da transdução sensorial na orelha interna. Na tentativa de facilitar a compreensão sobre mecanismo de funcionamento, desenvolveu-se um modelo didático para tornar visível os respectivos processos. Esse trabalho descreve como este foi confeccionado e utilizado na aula de Fisiologia Humana do curso de Física Médica mostrando sua eficácia no processo de aprendizagem.

A elucidação de inúmeros fenômenos biológicos depende da área de Física. Em 1928, Békésy descobriu a

característica mecânica da transdução neural na orelha interna.[1] Ohm e Seebeck iniciam os estudos sobre a sensibilidade do ouvido humano a vibrações puramente senoidais, que foram aperfeiçoados por Helmholtz com o desenvolvimento dos ressonadores que levam seu nome. [2]. Apesar do desenvolvimento dessas e outras teorias sobre acústica fisiológica, os estudantes ainda tem dificuldade em entender como ocorrem os fenômenos da superação da impedância acústica e a transdução sensorial.

A impedância acústica de um meio é a dificuldade que este oferece para a passagem da onda sonora, em função de sua freqüência e velocidade. Em termos matemáticos, Z = 0c = (0/)1/2, onde Z é a impedância acústica do meio, 0 é a densidade do meio, c é a velocidade do som e é a compressibilidade.

O sistema auditivo humano necessita superar a impedância acústica na passagem do som do ar para a endolinfa, para dentro da cóclea, onde se encontram as células sensoriais tradutoras que convertem os sinais acústicos em variação potencial elétrico. O mecanismo de superação ocorre através de duas formações anatômicas: a diferença de área entre o tímpano (55mm2) e a base do estribo (3,2mm2). As ondas sonoras aplicam força em cada milímetro do tímpano e o tímpano transfere toda essa energia para o estribo. Ao concentrar essa energia em uma área menor, a pressão se torna 17 vezes maior. Outra alternativa é a configuração dos três ossículos da orelha media que fornece uma amplificação extra. O martelo é 1,3 vezes mais longo que a bigorna, formando uma alavanca entre o tímpano e o estribo. O martelo se move numa distância maior e a bigorna se move com força maior. [3]. Em conjunto, o fator de amplificação é de 17 x 1,3 = 22 vezes, podendo variar de acordo com a anatomia do indivíduo. O resultado dessa amplificação é o movimento rítmico da base do estribo para dentro da cóclea em forma de pedal, propagando dessa maneiras as mecânicas para a escala timpânica.

Já a transdução sensorial é a transformação de um tipo de energia (química, luminosa, mecânica, térmica ou elétrica) em impulso nervoso pelas células sensoriais ciliadas do órgão de Corti. Quando as ondas mecânicas são propagadas ao longo da escala timpânica e vestibular, no interior da cóclea, o órgão de Corti que fica assentado ao longo da membrana basilar ressona. O movimento ascendente e descendente da membrana basilar inclina os cílios das células sensoriais abrindo canais iônicos e causando alterações no potencial elétrico da membrana, ou seja, promovendo a transdução, cuja reposta elétrica descreve uma onda senoidal. Dessa forma, por meio das fibras sensoriais do nervo VIII, as informações acústicas são enviadas para o cérebro, em direção á área auditiva primaria no lobo temporal. Portanto, na audição, a energia mecânica é transformada em energia química, e só então, é transformada em estímulo elétrico nos neurônios.

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Para facilitar a compreensão desses fenômenos, desenvolveu-se um modelo didático (figura 1B) representando as três partes da orelha humana que dispõe de mecanismos que simulam as etapas do processo de transmissão acústica e transdução. Preocupou-se em utilizar material de baixo custo (materiais recicláveis, madeira e alguns componentes eletrônicos) para que o modelo pudesse ser reproduzido com facilidade.

Na figura abaixo, à direita (Figura 1B), está o modelo da orelha humana, comparando-se ao esquema anatômico da orelha representado na figura 1A. Estes estão divididos em orelha externa (OE), média (OM) e interna (OI). Dentro da cóclea (CO) está o órgão de Corti (OC), no qual são representadas duas células sensoriais ciliadas (CSC) na membrana basilar (MB) e suas respectivas fibras sensoriais do nervo VIII (FN); e o cérebro (CE) no qual é feita a representação do estímulo no córtex auditivo primário (CAP), por meio de um circuito elétrico com LEDs. Com a finalidade de demonstrar a vibração sonora para então explicar os fenômenos físicos, um circuito elétrico com três motores, individualmente ligados à membrana timpânica (MT) e às duas células sensoriais ciliadas (CSC) através de pistões é acionado. Esse circuito possui duas possibilidades de acionamento: ao ligar um lado da chave, a vibração da membrana timpânica (MT) e de uma das células sensoriais ciliadas (CSC) será rápida (1), e liberará miçangas de metal da parte interna dessas células, que passarão pela fibra sensorial do nervo VIII (FN), fechando outro circuito que acende dois LEDs vermelhos na representação do córtex auditivo primário no cérebro (CE). Se acionado o outro lado, a outra célula sensorial ciliada (CSC) vibrará conjuntamente à membrana timpânica (MT), porém com uma velocidade menor (2) e representação no cérebro feita com LEDs azuis.

FIGURA 1A FIGURA 1B

Figuras 1A: Desenho de orelha humana [4]; FIGURA 1B: modelo didático. Representados nestas figuras estão orelha externa (OE), membrana timpânica (MT), orelha média (OM), ossículos (OS), orelha interna (OI), cóclea (CO), células sensoriais ciliadas (CSC), membrana basilar (MB), órgão de Corti (OC) de alta freqüência (1), na base da cóclea, e de baixa freqüência (2), no ápice da cóclea,

fibras sensoriais do nervo VIII (FN), cérebro (CE) com o córtex auditivo primário (CAP) em destaque. A primeira utilização do material em sala de aula foi na disciplina de Fisiologia Humana do curso de Física Médica da Unesp de Botucatu em 2008, no primeiro semestre de 2008. A mobilização da atenção dos alunos é realizada utilizando-se um diapasão (540 Hz), fazendo o teste de Weber. Os alunos se surpreendem com a sua própria experiência e ficam muito curiosos para compreenderem a causa do fenômeno. Após uma exposição teórica sobre a Fisiologia Da Audição, os mecanismos de superação de impedância acústica e de transdução sensorial foram explicados usando o modelo. A utilização do modelo foi considerada positiva refletida no desempenho satisfatório dos alunos, quando questionados sobre como funcionava o mecanismo de amplificação sonora da orelha humana.

Concluímos que quando o processo de aprendizagem está associado à experiência pessoal e à visualização do fenômeno, mesmo através de modelos analógicos, a apreensão do conhecimento é significativamente melhor. O modelo ainda encontra-se em fase de aprimoramento e será utilizando em outras disciplinas de graduação, inclusive em eventos de extensão universitária, além de disponibilizar o método de confecção do modelo didático através do site do Museu Escola do IB. [1] Pacific Biosciences Research Center - Georg Von Békésy. Disponível em: <http://www5.pbrc.hawaii.edu/bekes y/>. Acesso em: 10 jul. 2008. [2] Apostila Riscos Ambientais – Ruídos. Disponível em:<http://www.fadepe.com.br/restrito/conteudo/pos_2_eng_seg_trabalho_apos tila_ruido.doc>. Acesso em: 10 jul. 2008. [3] HARRIS, T. Como funciona a audição. Disponível em: <www.jornallivre.com.br/ 127759/como-funciona-a-audicao.html>. Acesso em: 31 jul. 2008. [4] Kassab, A. O caminho do som que sai da orelha (e outro que ainda vai ser percorrido) Jornal da Unicamp. Disponível em: <http://www.unicamp.br/unicamp/unicamp_hoje/ju/setembro2006/fotosju338-online/ju338pg07b.jpg>. Acesso em: 20 jun. 2008.

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DETERMINAÇÃO DE COMUNIDADES EM REDES BIOLÓGICAS INTEGRADAS.

Milena Giglioli1*, Marcio Luis Acencio1 , Ney Lemke1

1Dep. Física e Biofísica – Instituto de Biociências de Botucatu – Unesp * milenagiglioli@gmail.com

O comportamento de sistemas complexos é baseado em uma rede de interações entre seus componentes. Cada componente é representado por um nodo e as interações entre estes são conhecidas como links. Entretanto, essas interações não são desordenadas, isto é, possuem certo grau de organização, sendo que grupos de nodos com maior densidade de interações entre si dividem a rede em comunidades.

Neste trabalho o software Mathematica foi utilizado para a identificação das comunidades formadas nas interações gênicas da S.Cerevisae e apresentação destasatravés de uma matriz de adjacência, a qual proporciona, também, a visualização dos tipos de interações entre os nodos. A partir do estudo destes resultados, pode-se identificar três comunidades maiores e os tipos de interações entre os genes destas.

O comportamento da maioria dos sistemas complexos é controlado pela atividade organizada

de componentes que interagem entre si. A um nível abstrato, os componentes são considerados nodos,

as interações entre eles, links, e a união de ambos origina uma rede. Interações físicas, como as

interações proteína-proteína, metabólicas e regulatórias podem ser facilmente conceituadas usando a

nomenclatura de redes. Apesar da notável diversidade de redes na natureza, a arquitetura dessas é

organizada por poucos princípios simples e, de acordo com esta organização, as redes podem ser

classificadas em alguns tipos, tais como aleatórias, livres de escala e hierárquicas.

Redes integradas são compostas por grupos de nodos que interagem entre si para determinada

função e tais grupos são denominados comunidades. Para localizar essas comunidades, ferramentas e

técnicas, tais como softwares e algoritmos, são desenvolvidos e possibilitam, além da identificação das

comunidades, a análise explicita destas e suas relações em uma determinada rede. Se as comunidades

estão claramente separadas em uma rede, a maioria dos métodos de fragmentação pode identificá-las,

entretanto, como isto não ocorre tão claramente com as interações, o uso de métodos distintos na

identificação de comunidades acarreta em divisões em diferentes grupos de genes e suas interações.

O software Mathematica foi utilizado na identificação de comunidades para as redes complexas

e observação do tipo de interações entre os genes destas, assim como interações metabólicas,

regulatórias e proteína-proteína presentes nos dados da S. Cerevisae. A detecção de comunidades pode

ser baseada em diversos algoritmos, sendo que a maioria se baseia na alta densidade de ligações entre

os nodos de uma mesma comunidade, isto é, onde há maior densidade de ligações pode-se identificar

uma aglomeração. Um exemplo de algoritmo utilizado para a identificação de comunidades foi

publicado por Clauset [3] e é baseado no valor de modularidade encontrado entre os nodos e na

tentativa de maximizar esse. Inicialmente, adiciona-se o nodo central (hub) à comunidade C e seus

vizinhos à U; a cada passo, o algoritmo adiciona, à C, os nodos que maximizam o valor de

modularidade ou que menos reduzam este, isto é, para cada vizinho adicionado a U, calcula-se o valor

de modularidade e os nodos que maximizam este são adicionados à C. Este processo continua até que

se atinja um determinado número de nodos k ou até que uma comunidade seja totalmente identificada.

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c

As comunidades estão representadas através de uma matriz de adjacências, isto é, uma matriz M

de dimensão n x n, na qual as linhas e colunas representam os genes (nodos) e a intersecção dos

elementos dessa matriz representa a existência ou não de interações entre os genes. A matriz de

adjacência é binária: M(i,j) = 1, caso exista interação entre os genes i e j; M(i,j) = 0, caso não exista

interação.

Figura 1: Representação das comunidades identificadas para S.Cerevisae através da matriz de

adjacência.

A figura 1 trata-se da matriz de adjacência obtida como resultado de uma nova organização dos

genes, que foram ordenados de acordo com as comunidades às quais pertencem (identificadas pelo

algoritmo do Mathematica) e suas interações estão representadas em vermelho quando são interações

do tipo proteína-proteína, em amarelo, do tipo metabólicas e, em branco, do tipo regulatórias. Pode-se

verificar a presença de três comunidades maiores e dentro destas a existência de comunidades menores,

sendo que na primeira comunidade há presença de interações proteína-proteína e metabólica; já na

segunda, há predomínio de ligações proteína-proteína e a ultima comunidade apresenta interações de

todos os tipos e muitas comunidades menores. As interações do tipo regulatórias estão menos

concentradas (mais espalhadas), pois um mesmo gene pode participar do processo regulatório de vários

outros, interagindo com vários genes e originando uma linha horizontal na matriz.

Estudos integrados permitem ver as interações e oferecem idéias de como as comunidades

contribuem para a observação das interações gênicas, que tem apresentado um grau de organização,

mesmo que estas comunidades não sejam independentes, interagindo entre si e, até mesmo, se

sobrepondo, aumentando ainda mais a complexidade dos organismos.

[1] Anjos, P. L.; Introdução ao Estudo da Teoria dos Grafos. Pelotas/RS. Brasil, p.4.[2] Barabási, A. L.; Oltvai, Z. N. Network Biology: understanding the cell’s functional organization.

Nature Reviews, Genetics. USA, v.5, p. 1-14, February. 2004.[3] Clauset, A.; Finding local community structure in networks.Physical Review. USA, p. 2-3, august,

2005.

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RELAÇÃO ENTRE A PROXIMIDADE, INSERÇÃO E CONECTIVIDADE DE UM NODO PARA AS REDES BIOLÓGICAS INTEGRADAS DA E. coli E DA

S. cerevisiae

Tiago Felipe Andrade1*, Guilherme Ribeiro Germek1, Marcio Luis Acencio1, Ney Lemke1 1Dep. Física e Biofísica – Instituto de Biociências de Botucatu – Unesp * Autor correspondente: tiagofelipeandrade@gmail.com

Para suplantar a complexidade dos processos biológicos, pesquisadores objetivam compreender as interações não-lineares entre os múltiplos componentes desses processos. Essas interações são representadas por um objeto matemático chamado grafo ou rede, e então é analisada sua topologia. Neste trabalho, analisamos as redes moleculares integradas da E. coli e da S. cerevisiae. Através de ferramentas computacionais realizamos a medição de três parâmetros topológicos: a distribuição de conectividades P(k), o coeficiente de agrupamento médio C(k) e o grau de intermediação CB(k). Na análise verificamos que a rede integrada da E. coli é livre de escala mas não é hierárquica. Já a rede integrada da S. cerevisiae é livre de escala, mas com um cutoff exponencial e segue o modelo linear quadrático.

Processos biológicos são complexos e possuem propriedades emergentes que não podem ser explicadas ou mesmo previstas através do reducionismo. Para suplantar esses limites, pesquisadores têm usado um conjunto de métodos conhecido como biologia sistêmica, cujo objetivo é a compreensão das interações não-lineares entre os múltiplos componentes dos processos biológicos[1]. Essas interações podem ser representadas por um objeto matemático chamado grafo ou rede[2], onde os elementos interagentes são representados por nodos e as interações por ligações que conectam pares de nodos. Estudos recentes têm sido baseados em um novo conceito sobre redes biológicas, o qual as defini como sendo integradas, ou seja, redes biológicas que possuem mais de um tipo de interação física. Em uma rede biológica integrada[3], os genes representam os nodos, e considerando que os genes g1 e g2 codificam as proteínas p1 e p2, estes são conectados na rede, se ocorre: a) interação proteína-proteína: p1 e p2 interagem fisicamente; b) regulação transcricional: g1 regula a transcrição do gene g2; ou c) interação metabólica: um produto gerado pela reação catalisada pela proteína p1 é consumido na reação catalisada pela proteína p2. Através dos dados de interação obtidos de bancos de dados públicos, construímos as redes biológicas integradas da E. coli e da S. cerevisiae, bem como analisamos as mesmas através da medição de três parâmetros topológicos: a distribuição de conectividades P(k), o coeficiente de agrupamento médio C(k) e o grau de intermediação CB(k). Os resultados obtidos encontram-se resumidos nas tabelas 1 e 2, onde podemos observar os coeficientes das equações utilizadas para ajustar cada uma das propriedades topológicas citadas acima, bem como seu intervalo de confiança, o que valida estatisticamente nossos ajustes.

Tabela 1: Resultados para a rede biológica integrada da E. coli.

Parâmetro Equação Coeficientes P(k) y = x- in = 0.89 ± 0.15; out = 0.9 ± 0.1

CB(k) y = x = 0.9 ± 0.5

Tabela 2: Resultados para a rede biológica integrada da S. cerevisiae. Parâmetro Equação Coeficientes

P(k) y = x-e#x in = 0.10 ± 0.03; out = 0.43 ± 0.01 C(k) y = ex-#xx = 0.012 ± 0.005; # = 7x10-5 ± 2x10-5 CB(k) y = x = 1.7 ± 0.6

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Na análise da distribuição de conectividades, verificamos que a rede biológica integrada da E. coli é livre de escala, o que indica que ela segue a lei de potência, assim como foi observado nas redes contendo somente um tipo de interação, ou seja, redes somente com interações proteína-proteína ou interações metabólicas ou interações de regulação transcricional. Na análise do coeficiente de agrupamento médio tentamos ajustar os dados por uma lei de potência e por um modelo linear quadrático, mas em ambos casos não conseguimos resultados com significância estatística. Estes resultados apontam para o fato de que a rede integrada da E. coli é livre de escala mas não hierárquica. Na análise da rede biológica integrada da S. cerevisiae, através da distribuição de conectividades verificamos que a rede possui um comportamento distinto, pois sua distribuição é representada por uma exponencial mas com um pré fator lei de potência, por isso dizemos que o grafo é compatível com o modelo livre de escala mas com um cutoff exponencial. Na análise do coeficiente de agrupamento médio, observamos que ele é ajustado por um modelo linear quadrático, e ainda que para baixos valores de k, existe uma fraca depêndencia em relação ao C(k) e também que o C(k) aumenta gradativamente a medida que o grau de conectividade aumenta até um valor de aproximadamente 100 conexões. Acima desse valor, os valores de C(k) decaem abruptamente a medida que o grau de conectividade aumenta. Em relação ao grau de intermediação dos nodos das redes biológicas integradas da E. coli e da S. cerevisiae, observamos que os valores dessas medições aumentam gradativamente a medida que aumenta k. O comportamento do grau de intermediação nessas redes tambem é semelhante ao que ocorre em outras redes complexas e significa que quanto mais conexões um nodo possui, ele participa de mais menores caminhos entre outros nodos. Em suma, os resultados obtidos indicam que a rede biológica integrada da E. coli é classificada como livre de escala mas não hierárquica. Já a rede da S. cerevisiae é classificada como livre de escala, mas com um cutoff exponencial e segue o modelo linear quadrático. Em outras palavras, medimos a relação entre a proximidade, inserção e conectividade de um nodo. Os resultados obtidos indicam que existe uma relação do tipo lei de potência entre estas quantidades. O significado biológico desta relação ainda não foi estudado, mas nos parece razoável supor que esta relação possa explicar por que os nodos com um maior número de conexões tendem a ser mais relevantes para um organismo, pois a inserção e a proximidade são propriedades que dependem de todo o grafo e não apenas da vizinhança de um nodo e portanto é natural assumir que elas estejam mais correlacionadas com a relevância de um dado gene. A perspectiva desse trabalho é continuar com as análises das propriedades topológicas estudadas para outros organismos, como por exemplo Homo sapiens e Mus musculus. Esse estudo objetiva propor um novo método de classificação para suas redes biológicas integradas, sempre buscando descobrir a essencialidade de novos genes importantes para o organismo em questão. Agradeço ao meu orientador, Ney Lemke, aos companheiros do Laboratório de Bioinformática, Marcio Luiz Acencio e Guilherme Ribeiro Germek, e finalmente ao CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico) e a Fapesp (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo) por terem financiado durante um ano esse projeto.

[1] A. C. Ahn, M. Tewari, C.-S. Poon, and R. S. Phillips, PLoS Med 3, e208 (2006). [2] B. Bollobás, Graph Theory: an introductory course, 1st ed. (Springer Verlag, New York, 1979), Vol. 3. [3] J. P. M. da Silva, M. L. Acencio, J. C. M. Mombach, R. Vieira, J. C. da Silva, N. Lemke, and M.

Sinigaglia, In silico network topology-based prediction of gene essentiality, 2008.

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VALIDAÇÃO DA BIOSUSCEPTOMETRIA AC PARA REGISTRAR AS CONTRAÇÕES GÁSTRICAS DE RATOS: ESTUDO PRELIMINAR. Ednaldo Alexandre Zandoná1*, Madileine F. Américo1, Rozemeire G. Marques2, José Ricardo de Arruda Miranda1. 1 Departamento de Física e Biofísica – Instituto de Biociências de Botucatu – UNESP – Botucatu. 2 Departamento de Cirurgia e Ortopedia – Faculdade de Medicina – UNESP – Botucatu. *Autor correspondente: alex.zandona@terra.com.br Registros das atividades elétricas fornecem informações sobre os potenciais elétricos propagados na musculatura do trato gastrintestinal (TGI) e que podem culminar em contrações, dependendo do acoplamento eletromecânico. A Biosusceptometria de Corrente Alternada (BAC) é uma técnica biomagnética que vem sendo utilizada para o estudo das contrações do TGI devido às vantagens como baixo custo, inocuidade e boa sensibilidade [3]. Transdutores tipo “strain-gauges” são considerados o método padrão para estudo da atividade mecânica do TGI, enquanto a eletromiografia (EMG) é a técnica mais consagrada para o registro elétrico, sendo que sua associação proporciona um modelo capaz de detalhar o perfil eletromecânico em condições normais e alteradas. No entanto, ambos os métodos são altamente invasivos e a falta de padronização resulta em discrepâncias que tornam imprescindível o desenvolvimento de novos modelos menos invasivos, acurados e de baixo custo [2]. O objetivo desse trabalho foi correlacionar a BAC com o transdutor de força (“strain-gauge”) na avaliação da atividade de contração e com a EMG na avaliação da atividade elétrica, visando caracterizar a atividade eletromecânica gástrica de ratos normais. Dez ratos foram submetidos à cirurgia, sendo o pré-cirúrgico constituído por 12h de jejum alimentar e tricotomia da região ventral abdominal. Os animais foram anestesiados com pentobarbital (40 mg/kg, IP) e submetidos à laparotomia medial para que um eletrodo tipo marcapasso cardíaco (Ethicon - Johnson & Johnson), um fragmento de 0,2 g de ferrita (marcador magnético - MnFe2O4) e um transdutor de força tipo “strain-gauge” fossem fixados em um mesmo ponto da serosa gástrica. Os fios dos eletrodos e dos “strain-gauges” foram conduzidos por meio de tunelamento subcutâneo e exteriorizados no topo da cabeça. O protocolo experimental foi aprovado pelo comitê de ética em pesquisa do Instituto de Biociências da UNESP de Botucatu. Os ratos foram acondicionados separadamente em gaiolas para recuperação durante 5 dias. Para os experimentos os animais permaneceram 6h em jejum, foram anestesiados com pentobarbital (30 mg/kg, IP) e posicionados em decúbito dorsal. Um sistema com sete sensores magnéticos foi posicionado sobre abdome, os fios dos eletrodos e dos transdutores foram conectados ao sistema de aquisição de sinais (BIOPAC). Os registros tiveram duração de 1 hora e foram realizados, simultaneamente, com taxa de 20 Hz por um registrador multi-canal (Biopac MP100 System) conectado a um computador. Os sinais captados foram armazenados em formato ASCII e analisados em ambiente MatLab (Mathworks, Inc.). As análises focaram principalmente a freqüência, visando comparação entre as técnicas. Para tanto, fez-se uso de inspeção visual (morfologia do sinal), Transformada Rápida de Fourier (FFT) e filtros Butterworth tipo passa-banda (40 a 70 mHz). As correlações temporais entre os sinais elétricos, magnéticos e de força, provenientes do estômago, foram obtidas através de análise tipo “cross-correlation” implementada no MatLab.Os resultados foram apresentados como média ± desvio padrão (DP). O perfil de freqüência dominante registrado pelos três métodos foi condizente com a freqüência tipicamente gástrica registrada em ratos: 0,055±0,005 Hz (3,3±0,3 cpm). Os resultados preliminares (provenientes da quantificação de sinais obtidos em dois animais) mostraram uma alta correlação temporal entre as atividades elétrica e mecânica gástricas: entre a BAC e o strain-gauge foi de 0,86; entre a BAC e a EMG foi de 0,78 e entre o strain-gauge e a EMG foi de 0,79. Observou-se uma alta correlação temporal entre a BAC e o strain-gauge, convalidando sua capacidade de registrar as contrações mecânicas do TGI. Verificou-se ainda a semelhança na correlação entre os métodos que avaliam a atividade de contração (BAC e strain-gauge) com a técnica de registro elétrico. Nossos resultados mostram que as três técnicas registraram com acurácia uma freqüência de contração em torno de 3 cpm, típica do marcapasso gástrico do rato [1].A BAC, quando comparada ao strain-gauge, foi capaz de medir diretamente da parede gastrintestinal os movimentos contrácteis do estômago. A caracterização das atividades elétricas e mecânicas em termos do perfil dos sinais e freqüência é inédita tanto no sentido fisiológico, quanto na abordagem de análise de sinais, podendo elucidar o perfil elétrico e motor do rato normal. A associação de registros em experimentação animal pode ajudar a compreender a atividade característica do TGI, bem como a desenvolver novos métodos de análise de importantes parâmetros da motilidade. Sintetizando, a BAC vem sendo validada no estômago pelo strain-gauge e pela eletromiografia, apresentando bons resultados para registrar fisiologicamente a motilidade do TGI no jejum.

[1] FUJINO, K.; INUI, A., ASAKAWA, A. et al. Ghrelin induces fasted motor activity of the gastrointestinal tract in conscious fed rats. J. Physiol. v.550, p. 227–240, 2003. [2] HUIZINGA, J.D.; DANIEL, E.E. Control of human colonic motor function. Dig. Dis. Sci., v. 31, p. 865-877, 1986. [3] ANDREIS, U.; AMÉRICO, M.F.; CORÁ, L.A. et al. Gastric motility in dogs evaluated by Electrogastrography and AC Biosusceptometry. Physiological Measurement. v. 29, p. 1023-1031, 2008.

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Botucatu, SP, setembro de 2008.

ESTUDO TEÓRICO DA CONTRIBUIÇÃO A DOSE DE NEUTRONS SECUNDÁRIOS GERADOS POR PRÓTONS DE ENERGIAS ENTRE 100

E 200 MEV EM MATERIAIS DE INTERESSE BIOLÓGICO

Bruno Beraldo Oliveira*, Joel Mesa Hormaza , Arthur Yutaka Nakayama, Henrique de Oliveira Tiezzi, Henrique José Artimonte.

Dep. Física e Biofísica – Instituto de Biociências de Botucatu – Unesp* Autor correspondente: boliveira mg@gmail.com

Em protonterapia, a deposição de energia pelas partículas secundárias (especialmente nêutrons) originadas nos processos nucleares inelásticos tem uma contribuição na dose total que merece ser discutida[1]. Nos cálculos das rotinas de plano de tratamento, é considerado que o próton perde energia apenas por ionização e/ou excitação coulombiana[2]. A contribuição de processos inelásticos associados com reações nucleares não é considerada. Existem somente estimativas para materiais puros ou de simples composição como a água[3], devido à dificuldade de processar alvos compostos por diferentes materiais. Neste projeto, utilizamos o método de Monte Carlo empregando o código MCNPX v2.50 (Monte Carlo N-Particle eXtended)[4] para obter resultados de simulações da contribuição a dose total de nêutrons. O estudo está sendo implementado num phantom cilíndrico composto por materiais de interesse radiobiológico, para feixes de prótons variando entre 100 e 200 MeV (Figura 1).

Figura 1: Diagrama com a geometria da simulação

No caso de nêutrons, a energia depositada na célula detectora vai depender da relação entre o número de nêutrons que entra e sai, assim como daqueles originados por processos nucleares inelásticos na mesma, ponderados pelo correspondente espectro de energias. Neste sentido é interessante estudar como ocorre a deposição radial da energia dos nêutrons.

Os resultados apresentados neste trabalho foram obtidos para o material Osso Cortical(ICRP), com a composição que aparece na Tabela 1.

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Botucatu, SP, setembro de 2008.

Tabela 1: Composição do material Osso Cortical (ICRP)

Elemento Z Fração de Massa

Hidrogênio 1 0,05025

Carbono 6 0,14070

Nitrogênio 7 0,04020

Oxigênio 8 0,45226

Magnésio 12 0,00201

Fósforo 15 0,10050

Enxofre 16 0,00301

Cálcio 20 0,21105

A Figura 2 apresenta um dos resultados da deposição de energia de nêutrons gerados por interação nuclear do próton para diferentes raios do detector (1, 2, 4, 6, 8, 10 cm). O cálculo foi feito utilizando um feixe de prótons de 200 MeV incidindo no material osso cortical.

0 5 10 15 200.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

Ener

gia

x 10

-3 (M

eV)

Profundidade (cm)

Raio 1cm Raio 2cm Raio 4cm Raio 6cm Raio 8cm Raio 10cm

Figura 2: Energia depositada por nêutrons gerados devido à interação nuclear do próton incidente com energia de 200 MeV em osso cortical

Observa-se que, com o aumento do raio do detector, mais nêutrons são detectados e que o valor de máxima energia tende a ser cada vez mais profundo. Há uma gradativa aproximação das curvas, demonstrando uma tendência a saturação. Tal fato é devido aos nêutrons não possuírem carga, tendo assim uma maior dispersão no material. É também importante ressaltar que grande parte da energia dos nêutrons não é depositada localmente. O raio da célula detectora e a energia dos nêutrons depositados estão diretamente relacionados, pois os nêutrons não possuem carga e por isso depositam grande parte de sua energia em pontos distantes do local onde foram formados.

[1] PAGANETTI, H. Nuclear interactions in proton therapy: dose and relative biological efect distribution originating from primary and secondary particles Phys. Med. Biol., v. 47, p. 747 (2002).

[2] PETTI, P. L. Evaluation of a pencil-beam dose calculation technique for charged particle radiotherapy, Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys., v. 35, p. 1049 (1996).

[3] SELTZER, S. M. An assessment of the role of charged secondaries from nonelastic nuclear interactions by therapy proton beams in water, NIST Report 5221, p. 1, 1993.

[4] WATERS, L.S. MCNPX User's Manual, Los Alamos National Laboratory, version 2.5.0, September, 2002.

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Botucatu, SP, setembro de 2008.

ESTUDO TEÓRICO DA CONTRIBUIÇÃO A DOSE DE PARTÍCULASCARREGADAS SECUNDÁRIAS GERADAS POR PRÓTONS DE ENERGIAS

ENTRE 100-200 MEV NUM PHANTOM DE OSSO COMPACTO

Henrique de Oliveira Tiezzi1*, Joel Mesa Hormaza1, Arthur Yutaka Nakayama1, Bruno Beraldo Oliveira1, Henrique José Artimonte1,

1Dep. Física e Biofísica – Instituto de Biociências de Botucatu – Unesp* Autor correspondente: iketiezzi@hotmail.com

A contribuição da dose total devido a deposição de energia pelas partículas secundárias originadas nos  processos  nucleares  inelásticos  (n,  2H,  3H,  3He  e  !)  em  protonterapia  é  um  problema  em discussão[1]. Nos cálculos implementados para rotinas de planos de tratamento, a dose depositada é calculada considerando que o próton perde energia por ionização e/ou excitação coulombiana [2]. A contribuição de processos inelásticos associados com reações nucleares não é considerada, devido principalmente à dificuldade de processar alvos compostos por diferentes materiais. Neste trabalho apresentamos  os  resultados  de  simulações  pelo  método  de  Monte  Carlo  empregando  o  código MCNPX v2.50  (Monte Carlo N­Particle eXtended)  [3] da contribuição a dose  total das partículas carregadas  secundárias.  O  estudo  foi  implementado  em  phantom  cilíndrico  (Fig.  01)  composto pelo material osso compacto, para feixes monocromáticos de prótons entre 100 e 200 MeV.

Figura 01 – Geometria utilizada no trabalho.

A composição do osso compacto aparece na Tabela 1[4].

Tabela 1: Composição do osso compacto

Elemento Z Fração de Massa

Hidrogênio 1 0,05976

Carbono 6 0,27888

Nitrogênio 7 0,02988

Oxigênio 8 0,40837

Magnésio 12 0,00199

Fósforo 15 0,06972

Enxofre 16 0,00199

Cálcio 20 0,14940

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IV Confiam - IBB -UNESP

B

Na Figura 02 fica mais claro qual é a contribuição das partículas carregadas secundárias na dose. Nela são comparadas as frações de dose total pela dose depositada por cada partícula em função da profundidade do material (na determinação da dose total, também são incluídos os prótons). Como pode  ser  observada,  a  partícula ! é  a  que  apresenta  maior  contribuição  a  dose  no material  que estamos estudando (osso compacto).

0 1 2 3 4 5

0 0

0 2

0.4

0 6P

orce

ntag

em (%

)

Profundidade (cm)

!2H3He3H

Figura 02 – Porcentagem de dose das partículas secundárias em relação à dose total em função do alcance no material para prótons de 100 MeV.

Podemos  observar  na  Figura 03  que  no  início  da  curva  a  multiplicidade  de ! é  a  maior.  Este resultado  é  semelhante  para  outros  estudos  feitos  com  outros materiais  (músculo  estriado,  osso cortical e MS20) .

100 120 140 160 180 2000.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25 Raio 1cm Raio 2cm Raio 4cm Raio 6cm Raio 8cm Raio 10cm

Figura 2: Energia depositada por nêutrons gerados devido à interação nuclear do próton incidente com energia de 200 MeV em osso cortical

Observa-se que, com o aumento do raio do detector, mais nêutrons são detectados e que o valor de máxima energia tende a ser cada vez mais profundo. Há uma gradativa aproximação das curvas, demonstrando uma tendência a saturação. Tal fato é devido aos nêutrons não possuírem carga, tendo assim uma maior dispersão no material. É também importante ressaltar que grande parte da energia dos nêutrons não é depositada localmente. O raio da célula detectora e a energia dos nêutrons depositados estão diretamente relacionados, pois os nêutrons não possuem carga e por isso depositam grande parte de sua energia em pontos distantes do local onde foram formados.

[1] PAGANETTI, H. Nuclear interactions in proton therapy: dose and relative biological efect distribution originating from primary and secondary particles Phys. Med. Biol., v. 47, p. 747 (2002).

[2] PETTI, P. L. Evaluation of a pencil-beam dose calculation technique for charged particle radiotherapy, Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys., v. 35, p. 1049 (1996).

[3] SELTZER, S. M. An assessment of the role of charged secondaries from nonelastic nuclear interactions by therapy proton beams in water, NIST Report 5221, p. 1, 1993.

[4] WATERS, L.S. MCNPX User's Manual, Los Alamos National Laboratory, version 2.5.0, September, 2002.

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Botucatu, SP, setembro de 2008.

ESTUDO TEÓRICO DA CONTRIBUIÇÃO DE DOSE DE PRÓTONS PRIMÁRIOS E SECUNDÁRIOS DE ENERGIAS ENTRE 100-200 MeV EM UM PHANTOM DE

MÚSCULO ESTRIADO.

Arthur Yutaka Nakayama1*, Joel Mesa Hormaza1, Bruno Beraldo Oliveira1, Henrique de Oliveira Tiezzi1, Henrique José Artimonte1,

1Dep. Física e Biofísica – Instituto de Biociências de Botucatu – Unesp* Autor correspondente: arteiro_morteiro@yahoo.com.br

Nos planos de tratamento em Protonterapia convencional somente são considerados processos elásticos de interação com elétrons e/ou núcleos, do tipo ionização e excitação Coulombiana. Como as energias necessárias para atingir tumores em profundidade podem ser da ordem de algumas centenas de MeV, certamente canais de processos nucleares inelásticos estão abertos. Alguns estudos prévios da contribuição destes processos na dose total já foram realizados para alvos compostos por água [1].

No presente trabalho serão apresentados os resultados da simulação dos processos de interação de feixes de prótons no intervalo de energia de 100-200 MeV com materiais de interesse radiobiológico, enfatizando na contribuição a dose total de prótons primários e secundários, estes últimos originados nos processos nucleares inelásticos [2].

As simulações foram efetuadas empregando o método de Monte Carlo, através do código computacional MCNPX v2.50 (Monte Carlo N-Particle eXtended) [3]. A figura 1 representa o diagrama da geometria empregada na simulação e que esta composta por um cilindro homogêneo preenchido com materiais de interesse biológico:

Figura 1: Diagrama com a geometria da simulação.

O cálculo foi efetuado para o material músculo estriado com a composição que aparece na tabela 1:

Tabela 1: Composição do material MS20 Elemento Z Fração de Massa

Hidrogênio 1 0,09990 Carbono 6 0,11988

Nitrogênio 7 0,03996Oxigênio 8 0,72927

Sódio 11 0,00099 Fósforo 15 0,00199 Enxofre 16 0,00499 Potássio 19 0,00299

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Botucatu, SP, setembro de 2008.

Na figura 2 aparece o cálculo da dose de prótons com e sem considerar interações nucleares para diferentes energias:

Figura 2: Gráfico comparando a dose de prótons com e sem interação nuclear para diferentes energias.

Como pode ser facilmente observado o comportamento segue, em ambos os casos e para todas as energias, a forma da curva de Bragg. Nas regiões de máxima deposição de energia em profundidade são insensíveis, ao fato de considerar ou não processos nucleares inelásticos. Também ao não considerar processos inelásticos sobreestima-se a deposição de energia no pico de Bragg. Um resultado semelhante foi obtido para outros materiais (MS20, osso compacto, osso cortical).

[1] PAGANETTI, H. Nuclear interactions in proton therapy: dose and relative biological effect distributions originating from primary and secondary particles Phys. Med. Biol., v. 47, p. 747 (2002).

[2] PETTI, P. L. Evaluation of a pencil-beam dose calculation technique for charged particle radiotherapy, Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys., v. 35, p. 1049 (1996).

[3] WATERS, L.S. MCNPX User's Manual, Los Alamos National Laboratory, version 2.5.0, September, 2002.

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 300

2

4

6

8

10

12

14 100 MeV

120 MeV

140 MeV

200 MeV

180 MeV

160 MeV

Dos

e (M

eV/g

)

Profundidade (cm)

Com Interação Nuclear Sem Interação Nuclear

61

AVALIAÇÃO DA MOTILIDADE GÁSTRICA DE RATOS FEITA POR MANOMETRIA E NOVA TÉCNICA BIOMAGNÉTICA

CAPELETI, FF1*; PAIXÃO, FC1; MARQUES, RG2; AMÉRICO, MF3; MIRANDA, JRA1.

1Depto. de Física e Biofísica – Instituto de Biociências de Botucatu – UNESP 2Depto. de Clínica Médica – Faculdade de Medicina de Botucatu – UNESP 3

*Autor correspondente: fcapeleti@gmail.com Depto. de Fisiologia – Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto – USP

A atividade de contração gástrica (ACG) é um importante parâmetro fisiológico de avaliação da motilidade e está associada com diversas patologias. Diversos métodos são empregados para avaliar a ACG, tais como: cintilografia, ressonância magnética, eletrogastografia e manometria, considerada o método padrão. Embora essas técnicas sejam muito utilizadas, elas apresentam desvantagens por serem invasivas, envolver radiação ionizante, alto custo ou falta de especificidade. Recentemente, métodos biomagnéticos vêm sendo empregados para analisar diferentes parâmetros do trato gastrintestinal [1-2]. As técnicas biomagnéticas apresentam a vantagem de não ser invasiva e conseguir avaliar a ACG diretamente.

Neste trabalho é apresentada uma nova instrumentação biomagnética que associa a biossusceptometria de corrente alternada com sensores magnéticos do tipo magnetorresistores. Esta instrumentação foi utilizada para medir a ACG em ratos anestesiados e os resultados foram comparados com a manometria em medidas simultâneas.

A instrumentação desenvolvida é formada por duas bobinas de excitação magnética e um sistema gradiométrico com quatro sensores magnetorresistivos (figura 1). O princípio de funcionamento está em detectar a variação do campo magnético sobre os sensores produzido pela presença de um material ferromagnético. A variação da distância entre material e os sensores magnéticos causada pela ACG, pode ser medida, digitalizada e analisada em um computador pessoal.

         

PRE- ANDDIFFERENTIAL

AMPLIFIER

8 AMPLIFIER

!

PC

LOCK-INAMPLIFIER

LOCK-INAMPLIFIER

LOCK-INAMPLIFIER

LOCK-INAMPLIFIERREFERENCE

SYSTEM

DETECTORSYSTEM

A/DCONVERTER~

~

~

~

~

~~

CHANNEL 1CHANNEL 2

CHANNEL 3

CHANNEL 4

REFERENCE

 

Figura 1: Diagrama de bloco da BAC-AMR 4-canais.

Para validar esta nova instrumentação foram realizadas medidas da ACG simultaneamente com a manometria em 5 ratos saudáveis. Nestes testes, um pequeno marcador magnético (esfera de 0,3 g e Ø = 3 mm) foi implantado na parede gástrica do rato. Após uma semana de recuperação do animal, três seções de medidas com 15 minutos cada foram realizadas com o rato anestesiado (pentobarbital sódico, 40 mg/kg).

Nas medidas da ACG o rato foi posicionado em decúbito dorsal e uma sonda balonada (CPL Medical’s, Ø = 1,35 mm) foi inserida no estômago do animal. O balão foi inflado com 0,4 ml de água e conectado a sensor de pressão tipo strain gage (Biopac System Inc., TSD-104A). A instrumentação biomagnética foi posicionada sobre a projeção gástrica do rato e os sinais foram adquiridos em um computador pessoal usando uma placa A/D

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(Biopac System Inc., UIM-100C). A figura 2 mostra o posicionamento da BAC-AMR sobre o animal e o posicionamento da sonda via oral. Os sinais adquiridos foram filtrados com um filtro digital tipo Butterworth, a freqüência da ACG foi determinada usando a Fast Fourier Transform (FFT) e analisada usando Running Spectrum Analysis (RSA).

CIRCUITOSELETRÔNICOS

PLACAA/D

PC

MANOMETRIABAC-AMR4-canais

posicionadasobre o rato

 

Figura 2: Esquema de medida da ACG usando manometria e BAC-AMR 4-canais.

A atividade de contração gástrica foi determinada em todos os animais. A figura 3 é um exemplo de sinal obtido pela BAC-AMR e manometria.

BAC-AMR MANOMETRIA

Figura 3: Sinais da ACG obtidos pela instrumentação biomagnética (BAC-AMR) e manometria.

Utilizando a FFT foi possível determinar a freqüência da ACG em todos os animais. O resultado é mostrado na tabela 1.

Tabela 1: Freqüência da atividade de contração gástrica (ACG) em ratos.

Instrumentação Média (MHz) ± DP BAC – AMR 51,3 ± 5,2 Manometria 54,6 ± 6,4

Através dos resultados apresentados na figura 3 é possível verificar que o sinal da instrumentação

biomagnética é similar a manometria. Em conclusão, a nova instrumentação é um método biomagnético com forte potencial de aplicações em diferentes estudos do trato gastrintestinal que pode ser empregados em estudos na fisiologia e farmacologia.

[1] L. A. Corá, “Desintegration of magnetic tablets in human stomach evaluated by alternate current biosusceptometry”, Eur. J. Pharm. Biopharm., vol. 56, pp.413-420, 2003.

[2] R. Guignet, “Magnet tracking: a new tool for in vivo studies of the rat gastrointestinal motility”. Neurogastroenterol Motil, vol. 18, pp.472-475, 2006.

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CONSTRUÇÃO DE UM BANCO DE DADOS DE FATORES DE TRANSCRIÇÃO

HUMANOS

Luiz Augusto Bovolenta1*, Marcio Luis Acencio2 , Ney Lemke 3

1Dep. Física e Biofísica – Instituto de Biociências de Botucatu – Unesp

* Autor correspondente: android rlz@hotmail.com

Fatores de transcrição (FTs) são proteínas reguladoras que se ligam a seqüências nucleotídicas

específicas localizadas a montante das regiões promotoras de genes e, através dessa ligação, podem ativar ou

reprimir a transcrição dos genes. A regulação gênica, através da ligação dos FTs, é o mecanismo primário pelo

qual processos biológicos complexos, como proliferação e diferenciação celulares, são controlados [1].

Há uma profusão de dados sobre os fatores de transcrição humanos, incluindo as seqüências

nucleotídicas reconhecidas pelos FTs, localizadas a montante das regiões promotoras de genes e os genes que

tais fatores regulam. Porém , esses dados encontram-se esparsos na literatura biomédica. A centralização desses

dados em bancos de dados é uma solução apropriada para a rápida obtenção de informações sobre um

determinado fator de transcrição. Há, no momento, dois bancos de dados de fatores de transcrição humanos

disponíveis que possuem informações sobre as seqüências nucleotídicas reconhecidas pelos FTs e quais os genes

que esses fatores regulam: TRANSFAC [3] e TRED [2]. Esses dois bancos de dados, porém, são limitados. O

TRANSFAC é o maior repositório de informações sobre fatores de transcrição de diversas espécies, porém, o

acesso às informações contidas neste banco é restrito: é necessário o pagamento de uma taxa para um acesso

completo. O TRED, embora possa ser acessado livremente, é incompleto: estão disponíveis informações sobre

113 FTs, menos de 10% da quantidade de FTs conhecidos em seres humanos, que é cerca de 1400.

Com o intuito de suplantar as limitações apresentadas anteriormente, nós construímos um banco de

dados para armazenamento de informações sobre fatores de transcrição humanos, contendo informações tais

como seqüências nucleotídicas específicas para a ligação dos FTs às regiões promotoras dos genes, os genes

regulados pelos FTs e as referências contendo as provas experimentais da regulação dos genes pelos FTs.

Foi construído um banco de dados objeto-relacional PostgreSQL (POSTGRESQL

http://www.postgresql.org/ ) para armazenamento e consulta das informações sobre os fatores de transcrição,

iniciado pela elaboração da documentação necessária para o desenvolvimento do banco de dados, onde foram

levantadas informações sobre as entidades principais, seus atributos, o atributo identificador único de cada

entidade e os respectivos relacionamentos entre as entidades. Com esses dados, tornou-se possível a elaboração

do Modelo Entidade Relacionamento, do Modelo de Dados (Figura 1) e do Dicionário de Dados .

IV Confiam - IBB -UNESP

64

Figura 1: Modelo de Dados

Após a elaboração desta documentação, realizou-se a codificação do banco de dados em linguagem

SQL. Para verificar a integridade dos dados, foram realizados testes que consistiram na introdução de alguns

dados nas tabelas para testar a consulta destes via código SQL.

Os dados sobre fatores de transcrição foram selecionados manualmente a partir das seguintes fontes: os

nomes oficiais dos genes que codificam os fatores de transcrição e dos genes regulados por esses fatores foram

coletados no HGNC (Human Gene Nomenclature Committee); os GeneIDs dos genes que codificam os fatores

de transcrição e dos genes regulados por esses fatores foram coletados no EntrezGene do NCBI (National Center

of Biotechnology Information); as seqüências nucleotídicas de ligação dos fatores de transcrição e seqüências

nucleotídicas de ligação dos fatores de transcrição situadas a montante das regiões promotoras dos genes

regulados presentes no banco foram coletados na literatura biomédica e no banco de dados TRED [2]; os genes

regulados pelos fatores de transcrição foram coletados na literatura biomédica e no banco de dados TRED [2];

Esse banco de dados será disponibilizado futuramente através de uma interface web onde os usuários

poderão realizar buscas e baixar dados.

[1] DAVIDSON, E. H. (2006) The Regulatory Genome: Gene Regulatory Networks in Development and

Evolution (Academic Press, New York).

[2] JIANG C, XUAN Z, ZHAO F, ZHANG MQ.(2007) TRED: a transcriptional regulatory element database, new entries and other development. Nucleic Acids Res. 35(Database issue):D137-40. [3] MATYS V, KEL-MARGOULIS OV, FRICKE E, LIEBICH L, LAND S, BARRE-DIRRIE A, REUTERL, CHEKMENEV D, KRULL M, HORNISCHER K, VOSS N, STEGMAIER P, LEWICKI-POTAPOV B, SAXEL H, KEL AE, WINGENDER E. (2006) TRANSFAC and its module TRANSCompel: transcriptional gene regulation in eukaryotes. Nucleic Acids Res. 34(Database issue):D108-10.

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CÁLCULO DE DOSE EM FANTOMAS DE VOXELS USANDO O CÓDIGO GEANT4

Maximiano Correia Martins 1*, Denison de Souza Santos 2 , 1Aluno de Mestrado – Instituto de Radioproteção e Dosimetria – IRD 2Instituto de Radioproteção e Dosimetria – IRD * Autor correspondente: max@ird.gov.br

Técnicas de simulação de Monte Carlo vêm se tornando cada vez mais uma

ferramenta de valiosa importância no meio científico. Na área de proteção radiológica, várias grandezas de interesse são obtidas através da simulação da passagem de partículas através de modelos do corpo humano, conhecidos como fantomas, que permitem o cálculo de dose depositadas nos órgãos de um indivíduo exposto à radiação ionizante. Estas informações são muito úteis no ponto de vista medico, uma vez que são usadas no planejamento de tratamentos de radioterapia e braquiterapia. O objetivo deste trabalho é a implementação de um fantoma de voxels na estrutura da ferramenta de simulação de Monte Carlo Geant4 para futura utilização do software por profissionais das áreas medicas. Com a preocupação médica do cálculo de dose de um indivíduo exposto à radiação ionizante,

por um determinado intervalo de tempo, a fim de calcular os riscos biológicos, como ocorrência de câncer radioinduzido ou ainda a o planejamento do tratamento de tumores cancerosos fazendo uso de materiais radioativos (braquiterapia), buscam-se novos métodos para este cálculo de dose sendo um deles o método de monte carlo com fantomas de voxels feito neste trabalho com o Geant4[1].

Neste modelo, o fantoma humano é construído a partir de uma tomografia computadorizada de um indivíduo. A tomografia é organizada em fatias do corpo humano, cada fatia sendo então dividida em pequenos cubos ou voxels. Os tons de cinza da tomografia são traduzidos em tecidos diferentes, que são identificados e associados a cada voxel. O fantoma de voxels, visto na figura 1, consiste em um conjunto de alguns milhões de voxels, cada um deles associado a uma posição espacial e a um tecido ou órgão. Contamos com a colaboração do Dr. George Zubal [2] da Universidade de Yale, que nos forneceu o fantoma no arquivo voxel_man1.dat [3].

Figura 1: Corte longitudinal do fantoma de voxels de Zubal

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O grande interesse que existe neste tipo de trabalho com fantoma é que ele pode vir a permitir a individualização de tratamentos de radioterapia. A partir de uma tomografia de um paciente pode-se localizar exatamente a posição de tumores e órgãos daquele paciente específico e permitir que se planeje o tratamento levando em consideração esta informação e não a de um ser humano genérico que representaria uma classe de indivíduos ou de um simples fantoma de água.

Feita a etapa de decodificação, construção e parametrização do fantoma de voxels no Geant4, sua utilização como modelo está pronta para calcular a dose equivalente nos órgãos para fantomas de tronco e cabeça de adultos masculinos, em concordância com os dados anatômicos e fisiológicos básicos para uso em proteção radiológica.

Usamos os resultados obtidos com o software de simulação VMC(Visual Monte Carlo)[4], um dos já consagrados no mercado para dosimetria, para comparar e analisar a qualidade dos resultados obtidos com o deste trabalho. Os resultados do gráfico da figura 2 mostram as doses depositadas nos órgãos do fantoma para uma exposição de 50 milhões de fótons emitidos com energia de 500 keV a uma distância de 1 metro à frente dos olhos simulados comparando com os obtidos com o VMC nas mesmas condições.

[1] AGOSTINELLI, S. et al., GEANT4 a Simulation Toolkit, NIM A 506, (3), pp 250-303 ; disponível

em <http://geant4.web.cern.ch/geant4/> , Acesso em 29 Ago. 2008 [2] ZUBAL, I. G. et al., Computerized Three-Dimensional Segmented Human Anatomy, Med. Phys. 21 (2)

1994. Disponível em <http://noodle.med.yale.edu/zubal/ >, Acesso em 29 Ago. 2008 [3] ZUBAL, I.G. The Zubal phantom data , voxel-based anthropomorphic phantoms webpage: Disponivel

em <http://noodle.med.yale.edu/zubal/ > Acesso em 29 Ago. 2008 [4] HUNT,J. G. , F. C. A. da Silva, C. L. P. Maurício and D. S. Santos, The Validation of Organ Dose

Calculations Using Voxels Phantoms and Monte Carlo Methods Applied to Point and Water Immersion Sources. Radiation Protection Dosimetry Vol. 108 No 1 pp. 85 –89 (2004);

Figura 2 : Gráfico comparativo do Geant4 com o VMC.

Comparativo do Geant4 X VMC

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RESUMO:

LEVANTAMENTO DE CUSTOS NAS ÁREAS DE TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA E RESSONÂNCIA MAGNÉTICA NUCLEAR DO HOSPITAL DAS CLÍNICAS DE BOTUCATU (HC-FMB) José Alexandre B. Weiller1*, Silvana Andréa Molina Lima2. Seizo Yamashita3. 1 UNESP, IB, Botucatu, SP, Brasil. 2 UNESP, FM - Departamento de Enfermagem, Botucatu, SP, Brasil. 3 UNESP, FM - Departamento de Doenças Tropicais e Diagnóstico por Imagem, Botucatu, SP, Brasil. * jweiller@hotmail.com

A preocupação com qualidade na prestação de serviços de saúde não é recente, pelo contrário, vem de datas remotas. Todas as atividades de prestação de serviços de saúde estão profundamente comprometidas com a qualidade dos resultados. O objetivo de um paciente ao internar-se em um hospital é melhorar o seu estado de saúde, resolver problemas e corrigir disfunções. Entretanto observam-se dois fenômenos importantes: o surgimento de novas tecnologias, que se superam em pouquíssimo tempo e que tornam os custos dos serviços de saúde cada vez mais elevados, e por outro lado, a deterioração dos serviços de saúde e dificuldade de acesso a eles por parte de uma parcela significativa da população. Neste sentido, novos modelos de gestão são necessários para otimizar os recursos aplicados, trazendo melhora da produtividade e satisfação tanto das pessoas assistidas quanto dos profissionais que atuam na prestação dos serviços de saúde. É importante ressaltar a colaboração dada pelos sistemas de processamento eletrônico de dados à contabilidade de custos, pois estes permitiram fazer apurações com uma velocidade altíssima e sem margem de erro, aumentando a confiabilidade dos resultados obtidos. Pode-se assim, definir uma classificação para os objetivos da contabilidade de custos, planejar e controlar as atividades empresariais e servir como instrumento para tomada de decisão. Mediante o exposto observa-se a necessidade de um estudo aprofundado dos custos na área de Radiologia, tendo em vista a sua complexidade, organização e alto custo. Como metodologia de análise o estudo é do tipo exploratório, descritivo com análise quantitativa dos dados. A coleta de dados referente ao consumo nos exames foi realizada mediante o levantamento dos materiais e medicamentos utilizados nos procedimentos das áreas de Tomografia Computadorizada (TC) e Ressonância Magnética Nuclear (RMN). São considerados os custos diretos e indiretos disponíveis na instituição, a partir de informações e impressos disponíveis nas respectivas áreas do HC-UNESP, compreendendo o período de 01/01/2007 à 31/12/2007. Numa análise preliminar espera-se que os repasses feitos pelo SUS para os exames seja insuficiente para o pagamento dos mesmos e que os Convênios e o IAMSPE são os responsáveis pelo amortecimento do prejuízo gerado. È possível esperar também que a TC tenha, em seu custo operacional, uma maior participação na compra de Medicamentos e Insumos Farmacêuticos e que na RMN o custo de manutenção seja o mais relevante e prioritário para o funcionamento do serviço. Como propostas para resolução dos problemas estão: uma ênfase na política de aumento no repasse dos recursos provindos do SUS ou mesmo a correção dos valores repassados, agora definidos de forma mais criteriosa. Para a TC, intervenções no uso eficiente dos medicamentos e insumos farmacêuticos diminuiria significativamente o gasto dos materiais. Na RMN contratos melhor desenvolvidos com as firmas que prestam a manutenção ou mesmo o desenvolvimento de uma mão-de-obra própria para a intervenção no ajuste dos equipamentos utilizados podem reduzir o custo desse serviço. [1] Nogueira LC. Gerenciando pela Qualidade Total em Saúde. 1ª Edição. Belo Horizonte: EFCO, 1996. [2] Ogushi Q, Alves SL. Administração em Laboratório Clínico. 1ª Edição. São Paulo: ATHENEU, 1999. [3] Gurgel Júnior GD, Vieira MMF. Qualidade total e administração hospitalar: explorando disjunções conceituais.

Ciência & Saúde Coletiva, 7(2):325-334, 2002.

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Botucatu, SP, setembro de 2008.

ANÁLISE MULTIELEMENTAR DE FITOTERÁPICOS PELA TÉCNICA DE ANÁLISE POR ATIVAÇÃO NEUTRÔNICA (AAN)

Letícia Diniz Vieira1*, Joel Mesa Hormaza2 ,

1Dep. Física e Biofísica – Instituto de Biociências de Botucatu – Unesp2Dep. Física e Biofísica – Instituto de Biociências de Botucatu – Unesp* Autor correspondente: leticia_dv@yahoo.com.br

A compreensão do mecanismo gastroprotetor dos compostos fitoterápicos produzidos a partir das plantas Alchornea glandulosa, Davilla nitida e Davilla elliptica ainda não é completa [1]. Neste sentido, a contribuição preliminar deste trabalho, no esclarecimento desta problemática, está centrada no estudo da composição multielementar dos extratos destas plantas, utilizando a técnica de análise por ativação neutrônica (AAN).

O método de análise por ativação neutrônica se fundamenta na indução de reações nucleares de captura de nêutrons, com o posterior decaimento dos núcleos dos átomos que compõem a amostra pela emissão de raios ! característicos. O bombardeio de nêutrons na amostra é efetuado num reator nuclear ou mediante gerador de nêutrons.

Na prática, a técnica de AAN é sensível a 75% dos nuclídeos viabilizando seu uso também em estudos toxicológicos, em nutrição, por exemplo. Em média, para estas análises, o tempo de execução (desde a irradiação até o término da análise) é de 1 hora utilizando o reator IEA- R1 do IPEN.

Neste sentido, é necessário o conhecimento do fluxo de nêutrons n! . Particularmente, para determinação de fluxo de nêutrons em reator térmico emprega-se a técnica da Razão de Cádmio [2]. A medida da atividade do isótopo radioativo A pode ser obtida por um sistema de contagem conhecendo-se e eficiência de detecção da transição ! de interesse empregando a expressão:

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onde os parâmetros são:

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#$ eficiência de detecção na energia da transição gama discriminada (medida experimentalmente).

#I intensidade da transição gama discriminada (tabelada).

IT tempo de irradiação (estabelecido).

ET tempo de espera (intervalo de tempo que decorre entre o final da irradiação e o início da contagem).

CT tempo de contagem (estabelecido).A partir da determinação da atividade e de fluxo de nêutrons, podemos calcular a concentração dos

elementos ativados nas amostras, extraindo a fração do isótopo radioativo em questão :

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onde f é a abundância isotópica do elemento que estamos analisando.Para a aquisição dos espectros em energia da radiação ! foi empregado um espectrômetro- !, constituído

por um detector semicondutor de Germânio hiper–puro [HPGe]; um suporte circular de lucite, centralizado sobre a face do detector que sustenta a amostra ativada. A eletrônica associada e o sistema de aquisição de dados consistem em uma fonte de alimentação e um sistema multicanal ADCAM (ORTEC-918-A), controlado por um microcomputador padrão.

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Botucatu, SP, setembro de 2008.

Para determinação do fluxo de nêutrons, foram utilizadas folhas de Au (~1mg), que foram irradiadas conjuntamente com as amostras, utilizando transição gama de 411keV. As áreas correspondentes à intensadade de emissão de cada transição gama caracterísitca de cada elemento foram obtidas empregando o programa IDEFIX [3].

Serão apresentados os resultados da determinação das concentrações de alguns elementos essenciais e traço. Entre eles, pode-se citar: K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Rb, Sr, Zr, Ba e Br. A eventual presença de metais pesados, como Pb e Hg, também será discutida.

[1] TAYLOR, J. L. S.; RABE, T.;MCGRAW, L. J.; JAGER, A. K.; STADEN, J. Towards the scientific validation of traditional medicinal plants. Plant Growth Regulation, v.34, p.23, 2001.

[2] BITELLI, U. D. Medida de parâmetros integrais no reator IPEN / MB-01. 1988. Dissertação (Mestrado) -Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, São Paulo.

[3] GOUFFON, P. Manual do programa IDF. Instituto de Física da Universidade de São Paulo, Laboratório do Acelerador Linear, São Paulo, 1982.

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CARACTERIZAÇÃO DOSIMÉTRICA DE CaSO4:Dy PARA APLICADORES DERMATOLÓGICOS DE 90Sr+90Y

Patrícia L. Antonio*, Linda V. E. Caldas, Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, IPEN-CNEN/SP Av. Prof. Lineu Prestes 2242, 05508-000, São Paulo, Brazil * Autor correspondente: patrilan@ipen.br Em betaterapia, uma modalidade da braquiterapia, são utilizados aplicadores dermatológicos e oftálmicos no tratamento de lesões superficiais. Um dos métodos utilizados para a calibração e a dosimetria destes aplicadores, é o uso do fenômeno da termoluminescência. Os dosímetros termoluminescentes de CaSO4:Dy têm grande utilidade em campos de radiação beta. O objetivo deste trabalho foi caracterizar este tipo de dosímetro, com e sem 10% de grafite, para seu uso em dosimetria de aplicadores dermatológicos de 90Sr+90Y. Os resultados obtidos mostraram características esperadas e satisfatórias para o uso de pastilhas finas de CaSO4:Dy neste tipo de aplicador.

Os aplicadores 90Sr+90Y são instrumentos utilizados em braquiterapia no tratamento de lesões

superficiais da pele e dos olhos. A calibração e a dosimetria destes aplicadores podem ser feitas utilizando-se câmaras de extrapolação[1] ou dosímetros termoluminescentes. No Laboratório de Calibração de Instrumentos do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) foi estudado o desempenho de diversos materiais termoluminescentes em campos de radiação beta[2]. Os resultados obtidos mostraram que as pastilhas de CaSO4:Dy apresentam a melhor resposta a este tipo de radiação.

O objetivo deste trabalho foi o estudo e a caracterização de pastilhas finas de CaSO4:Dy, com e

sem 10% de grafite, para o seu uso em calibração de aplicadores dermatológicos de 90Sr+90Y. Para isso, foram realizados alguns testes com estas pastilhas para se verificar sua viabilidade no trabalho com estes aplicadores. Durante os testes foram utilizados 2 aplicadores dermatológicos de 90Sr+90Y do IPEN, aplicadores A, Amersham, com atividade nominal de 1,49 GBq (08/11/1968) e aplicador B, de atividade desconhecida.

Inicialmente, foi realizado um estudo de estabilidade a médio prazo destas pastilhas. As

amostras foram irradiadas 5 vezes com 1 Gy, utilizando-se uma fonte de 90Sr+90Y, da Buchler GmbH & Co. (Alemanha), com atividade nominal de 1850 MBq (1981), à distância de 11 cm. Após as irradiações, a resposta TL foi obtida utilizando-se um sistema Harshaw Nuclear System, modelo 2000A/B. Os resultados do teste de estabilidade das pastilhas de CaSO4:Dy, com e sem 10% de grafite, podem ser observados na Figura 1.

Figura 1: Estabilidade da resposta TL das amostras finas de: (a) CaSO4:Dy e (b) CaSO4:Dy +

10% de grafite, para radiação beta de 90Sr+90Y.

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Medida

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Para as amostras de CaSO4:Dy foi obtida uma variação máxima de 3,98%, e para as pastilhas contendo grafite, uma variação máxima de 4,54%.

O limite inferior de detecção, em dose, para ambos os tipos de material, também foi

determinado. Este limite é o estudo da variabilidade obtida analisando-se as pastilhas não irradiadas. Este valor foi obtido com a soma entre a média das leituras de zero-dose e 3 vezes o valor do desvio padrão, multiplicada pelo fator de calibração referente à pastilha. O limite obtido para a pastilha de CaSO4:Dy foi 77,18 µGy, e para a pastilha de CaSO4:Dy + 10% de grafite, foi 92 µGy.

Estudos anteriores mostraram o desempenho das pastilhas finas de CaSO4:Dy para a calibração

de fontes de 90Sr+90Y[3]. Verificou-se, então, o uso de um aplicador para a calibração de outro. O aplicador A apresenta uma taxa de dose absorvida no certificado de calibração original de 81,64 Gy/h, corrigida para a data atual. As curvas de dose-resposta foram obtidas para o aplicador A com os dois tipos de pastilhas finas. Levando-se em conta a taxa de dose absorvida, presente no certificado do aplicador A, torna-se possível a calibração do aplicador B utilizando-se o aplicador A como referência. As curvas de calibração (curvas dose-resposta) do aplicador A mostraram que os dois tipos de pastilhas de CaSO4:Dy apresentam um comportamento linear.

A resposta TL das pastilhas também foi estudada em função do tempo de irradiação. As curvas

foram feitas comparando-se os aplicadores A e B para cada tipo de pastilha. Os resultados obtidos nestas curvas podem ser observados na Figura 3: comportamentos lineares.

Figura 3: Resposta TL das pastilhas finas de: (a) CaSO4:Dy e (b) CaSO4:Dy + 10% de grafite,

em função do tempo de irradiação, para os aplicadores A e B de 90Sr+90Y, à distância nula.

Analisando-se os resultados obtidos, a caracterização das pastilhas pôde ser realizada levando-se em conta os testes realizados. O teste de estabilidade a médio prazo das pastilhas finas de CaSO4:Dy revelaram a reprodutibilidade destas pastilhas quando expostas à radiação beta de 90Sr+90Y. O limite inferior de detecção obtido para cada tipo de pastilha mostrou-se compatível aos resultados obtidos em estudo anterior, para a aplicação de CaSO4:Dy para detecção de radiação beta[4]. As curvas da resposta TL em função do tempo de irradiação mostram o comportamento linear das amostras. Assim, foi possível a obtenção das características dosimétricas das pastilhas finas de CaSO4:Dy, com e sem 10% de grafite, para campos de radiação beta de aplicadores dermatológicos de 90Sr+90Y, pois os resultados obtidos foram satisfatórios e comprovaram o desempenho destas pastilhas neste campo específico de radiação. Agradecimentos: As autoras agradecem à CNEN, CNPq e CAPES.

[1] DIAS, S.K.; CALDAS, L.V.E. Development of an extrapolation chamber for the calibration of beta-ray applicators. IEEE Trans. Nucl. Scie., v. 45, n. 3, p. 1666-1669, jun. 1998.

[2] OLIVEIRA, M.L.; CALDAS, L.V.E. Performance of different thermoluminescence dosimeters in 90Sr+90Y radiation fields. Radiat. Prot. Dosim. V. 111, n. 1, p. 17-20, 2004.

[3] OLIVEIRA, M.L.; CALDAS, L.V.E. Performance of thin CaSO4:Dy pellets for calibration of a 90Sr+90Y source. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A, n. 580, p. 293-295, may 2007.

[4] CAMPOS, L.L.; LIMA, M.F. Thermoluminescent CaSO4:Dy teflon pellets for beta radiation detection. Radiat. Prot. Dosim., v. 18, n. 2, p. 95-97, march 1987.

4 6 8 10 12 14 16 18 20 220

20

40

60

80

100

120

140

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180

(a)

Aplicador A Aplicador B

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.)

Tempo de Irradiação (min)4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

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5,0

(b)

Aplicador A Aplicador B

Resp

osta

TL

(u.a

.)

Tempo de Irradiação (min)

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CÁLCULO DA TAXA DE ABSORÇÃO ESPECÍFICA (SAR) DE CAMPOS ELETROMAGNÉTICOS DE RADIOFREQUENCIA EM FANTOMAS DE

MATERIAIS BIOLOGICOS.

Scharles Tressmann*, Joel Mesa Hormaza1 ,

1Dep. Física e Biofísica – Instituto de Biociências de Botucatu – Unesp

*Autor correspondente: scharles tressmann@yahoo.com.br

O estudo dos efeitos das radiofreqüências (RF) na matéria viva, principalmente no intervalo de 900 a 2400 MHz (largura de banda da telefonia celular), é um campo da biofísica com importância cada vez mais crescente. Ainda hoje não existe um consenso em relação a limites de exposição seguros. Os resultados reportados nessa área se ramificam em duas vertentes: os que consideram os efeitos térmicos e efeitos não térmicos. Dentre este último poderíamos citar os estudos desenvolvidos quanto a divisão celular e a transcrição de proteínas em linhagem de células endoteliais humanas [1,2]. È importante salientar que uma ampla gama de medidas, aparentemente efetuada nas mesmas condições, apresenta resultados contraditórios.

Neste sentido, uma magnitude crítica para a compreensão de resultados tão diversos é a taxa de absorção específica de energia ( SAR , do inglês specific absortion rate). Esta grandeza varia de acordo com as características da radiação incidente (freqüência, intensidade, polarização), com as características do corpo exposto (tamanho, geometria interna e externa, propriedades dielétricas dos tecidos) e sob influências de quaisquer campos externos.

Para calculá-la, é utilizado o modelo proposto por [3]

2

2 !

"

!

!"

ESAR

!

,

onde " representa a condutividade elétrica # $mS / , ! a densidade # $3/ mKg , E!

é o módulo do

campo elétrico # $mV / , resultando numa SAR avaliada em kgW / . Além disso, é possível

definir a densidade de potência de dose absorvida # $PD como

2

ESARPD

!!

"!""

!

em unidades de # $3/ mW .

Para realizar qualquer pesquisa nessa área, tendo como um dos objetivos estabelecer protocolos conclusivos para compreender o processo das RF’s com a matéria viva, seja in vivo ou in vitro, é necessário conhecer com precisão a SAR .

Neste trabalho apresentamos alguns resultados preliminares do cálculo da SAR e da PD para uma configuração experimental simples[2], onde é utilizado um dipolo de meia-onda, alinhado perpendicularmente à superfície de estudo, emitindo radiação com freqüências de 902,4 Mhz, com potência de 1 W, durante 1 hora, a uma distância de 10 mm do alvo.

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O cálculo foi implementado numericamente, para um fantoma cilíndrico de Polymethylmethacrylate (PMMA), simulando o antebraço, mediante a técnica de diferenças finitas dependente do tempo (FDTD, do inglês Finite-difference time-domain) em ambiente MAPLE, para diferentes magnitudes de condutividade elétrica, densidade, assim como dimensões geométricas do fantoma.

Os resultados teóricos obtidos se mostraram compatíveis com os reportados em [2] mostrando que o nosso algoritmo implementado para o cálculo da SAR e da correspondente PD é válido.

[1] LESZCZYNSKI, D., JOENVÄÄRÄ, S., REIVINEN, J., KUOKKA, R., Nonthermal activation of the hsp27/p38MAPK stress pathway by mobile phone radiation in human endothelial cells: Molecular mechanism for cancer- and blood-brain barrier related effects. Differentiation, vol 70, 120-129 (2002).

[2] TOIVONEN, T., TOIVO, T., PURANEN, L., JOKELA, K. Setup and dosimetry for exposure of human skin in vivo to RF-EMF at 900 Mhz. Bioelectromagnetics, vol. 29, 207-212 (2008).

[3] FLYCKT, V. M. M., RAAYMAKERS, B. W., KROEZE, H., LAGENDIJK, J. J. W. Calculation of SAR and temperature rise in a high-resolution vascularized model of the human eye and orbit when exposed to a dipole antenna at 900, 1500 and 1800 MHz. Physics in Medicine and Biology, Vol. 52, 10, 2691-2701, (2007).

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DESENVOLVIMENTO E CARACTERIZAÇÃO FÍSICA DE UM NOVO SISTEMA MULTI-SENSORES DE BIOSUSCEPTOMETRIA DE CORRENTE

ALTERNADA

Marcelo Rodrigues Agostinho1, Murilo Stelzer1, Paulo Roberto da Fonseca Filho1, José Ricardo de Arruda Miranda1*.

1Dep. Física e Biofísica – Instituto de Biociências de Botucatu – UNESP * Autor correspondente: jmiranda@ibb.unesp.br

Considerando o grande número de estudos em desenvolvimento aplicando técnicas biomagnétcas para investigar parâmetros farmacêuticos e fisiológicos relacionados ao trato gatrintestinal humano, um novo sistema de biosusceptometria AC foi proposto, construído e caracterizado. Os resultados demonstram que o novo arranjo com 13 sensores é bastante promissor e pode melhorar a qualidade dos sinais e imagens obtidos e, conseqüentemente, facilitar a compreensão de processos e sistemas de interesse biológico.

Nos últimos anos, pesquisas na área de biomagnetismo desenvolveram-se em um ritmo bastante

acelerado tanto no desenvolvimento de novas instrumentações quanto em aplicações dessas técnicas. Nos últimos anos vários trabalhos direcionados à motilidade gastrintestinal e farmacotecnia foram publicados, nos quais destacam-se técnicas como o SQUID (Superconducting Quantum Interference Device), magnetômetro de fluxo saturado (Fluxgate), sensores magnetoresistivos e a Biosusceptometria de Corrente Alternada (BAC).

A Biosusceptometria AC foi utilizada com sucesso para avaliar parâmetros fisiológicos do trago gastrintestinal (TGI) de humanos [1,2], cães [3], coelhos e ratos. Posteriormente, com o desenvolvimento de um sistema de Biosusceptometria AC com sete sensores houve um importante avanço que permitiu um melhoramento da resolução espacial e um razoável mapeamento magnético da superfície abdominal. Com esse sistema de sete sensores foi possível avaliar a distribuição intragástrica de refeições [4], a motilidade colônica em resposta a uma refeição [2] e monitorar formas farmacêuticas no TGI humano [5], além de permitir a aquisição de imagens magnéticas. Essa versatilidade é devida às suas principais características como não-invasividade, ser livre de radiação ionizante, possuir baixo custo, ser de fácil manuseio e dispor de boa relação sinal ruído.

O objetivo deste trabalho foi desenvolver um sistema com treze sensores que, apresentando uma maior densidade de sensores por área, fosse capaz de fornecer diferentes e importantes subsídios para uma melhor interpretação dos sinais biológicos.

A BAC utiliza bobinas de indução arranjadas coaxialmente em configuração gradiométrica de primeira ordem para detectar a variação do fluxo magnético resultante da resposta do material magnético. Este sistema trabalha como um transformador duplo de fluxo magnético, no qual o par (excitação/detecção), mais distante do material magnético (ferrita), atua como referência. Quando não há material magnético próximo ao sistema de medida, o sinal de saída é minimizado. Ao aproximar o material magnético, ocorre um desbalanceamento no fluxo magnético do sistema gradiométrico e o material magnético é monitorado. Os sinais magnéticos são adquiridos continuamente por amplificadores lock-in (Stanford Research Systems) e digitalizados por placa A/D de 16 bits (National Instruments Inc.).

Em um primeiro momento foram construídas as bobinas excitadoras, que possuem 25 cm de raio médio e 210 espiras com fio AWG 18. Esta configuração produz 30 G (rms) na região central, para uma voltagem máxima de trabalho com excitação de 6 Vpp. Os parâmetros AWG e número de voltas foram otimizados para que o sistema tivesse 2 Ω de resistência final, possibilitando a união de impedância com o amplificador para a máxima transferência de energia. Foram confeccionados três tipos de bobinas detectoras com a mesma geometria (fio AWG 36, raio interno de 7 mm e linha de base de 18 cm), com número de espiras diferentes: 1500, 2700 e 5000. O sistema composto pela bobina excitadora e pela bobina detectora com 2700 espiras apresentou a melhor relação sinal/ruído. Convém ressaltar que as bobinas detectoras com 5000 espiras apresentaram instabilidade e ressonância na faixa de trabalho. O novo sistema de BAC foi construído a partir de uma base de nylon e apresenta treze pares de bobinas detectoras (φ = 2,5 cm) na configuração gradiométrica de 1ª ordem, eqüidistantes e

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um par excitador comum externo (φ = 12,5 cm), dispostos coaxialmente. As bobinas detectoras foram confeccionadas com fio AWG 36 e as excitadoras com fio AWG 26. Foram realizados os testes de sensibilidade (axial e tangencial), freqüência de ressonância dos sistemas BAC (treze e sete sensores) e relação sinal/ruído respiratório para verificar a sensibilidade de detecção da instrumentação, determinar em que faixa de freqüência a instrumentação apresenta melhor desempenho, comparação efetiva entre os sistemas BAC sete e treze sensores respectivamente. Foi observado o aumento de 70% da sensibilidade axial (em relação ao sistema de sete sensores) para distâncias de até 1 cm e da ordem de 20% para distâncias de interesse biológico. Na resolução espacial notou-se que o sistema de 13 possui melhor desempenho, principalmente por possuir bobinas detectoras com menor área, e que a resolução a grande distâncias são melhores para as bobinas laterais. Na freqüência que é utilizada para os dois sistemas (10 kHz) não se observou variações significativas de amplitude do sinal adquirido, evidenciando que a ressonância não foi um fator relevante na comparação entre os dois sistemas. Observou-se que o sistema de sete sensores tem uma melhor relação sinal/ruído, quando comparado com o sistema desenvolvido, pois houve uma variação bem definida (mensurável) do nível DC quando o sistema detectou a presença de um fantoma e mantendo o mesmo padrão do sinal da respiração (ruído), o que não ocorreu para o sistema de 13 canais, onde houve uma região de sobreposição de sinal do fantoma com o da respiração, não sendo possível mensurar com precisão os sinais destes dois parâmetros. Isto ocorre porque para distâncias de interesse biológico a função de transferência dos sistemas é praticamente a mesma, porém para o sistema de 13 houve uma amplificação apenas da respiração (ruído) e perda do sinal do fantoma (sinal), resultando numa amplitude muito semelhante para esses dois sinais. Diante deste fato a aquisição de sinais no homem tornou-se impraticável neste sistema, tornando-se necessário alguns ajustes para essa prática. Estudos preliminares em pequenos animais (roedores), onde há pouca interferência da respiração o sistema de 13 sensores apresentou resultados satisfatórios. Também foi possível observar a nítida correlação temporal e em freqüência entre a BAC e eletromiografia, refletindo na atividade mecânica e elétrica do estômago, respectivamente. Os resultados mostram que o novo sistema de treze sensores apresenta maior sensibilidade e resolução espacial em relação ao sistema de sete sensores, estas características possibilitarão obter imagens biomagnéticas do trato gastrintestinal com melhor resolução e qualidade, possibilitando novos enfoques farmacêuticos e fisiológicos.. [1] MIRANDA, J.R.A.; et al. A novel biomagnetic method to study gastric antral contractions, Phys. Med. Biol.,

v. 42, p. 1791-1799, 1997.

[2] ROMEIRO, F.G.; et al. A Novel Biomagnetic Approach to Study Caecolonic Motility in Humans.,

Neurogastroenterology and Motility v. 18, n. 12, p. 1078-1083, 2006.

[3] MORAES, R.; et al. Measurement of gastric contraction activity in dogs by means of AC biosusceptometry.

Physiol. Meas., v. 24, p. 337-345, 2003.

[4] AMÉRICO, M. F., Distribuição Intragástrica de uma Refeição com Pequeno Volume avaliada por

Cintilografia e Biomagnetismo, 2003, p. 88 Dissertação (Mestrado) – Faculdade de Medicina, Universidade de

São Paulo, Ribeirão Preto.

[5] CORÁ, L.A.; et al. AC biosusceptometry in the study of drug delivery. Adv. Drug Deliv. Rev. v. 57, p. 1223–

1241, 2005.

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ESTUDO BACTERICIDA POR OXIDAÇÃO FOTOCATALITICA DE PSEUDOMONAS SP

Jomilson M. dos Santos1*, Murilo L.Martins1,Priscylla K.P.Antão,Sidney Domingues1, Alberto A.Cavalheiro3, José P. S.Valente1, Vera L.M.Rall2, Ariovaldo de O. Florentino1, Margarida J.Saeki1 ,

1Dep. Química e Bioquímica – Instituto de Biociências de Botucatu – Unesp 2Dep. Imuno e Microbiologia – Instituto de Biociências de Botucatu – Unesp 3Dep. Química – Univ. Estadual de Mato Grosso do Sul – UEMS * Autor correspondente: jomilson@ibb.unesp.br

A fotocatálise heterogênea faz parte dos processos oxidativos avançados (POAs) porque gera radicais hidroxilas (OH) altamente oxidantes. Este processo fotocatalítico é considerado uma tecnologia sustentável porque pode utilizar a luz solar como fonte de energia para ativar o catalisador. Para a fotodegradação de contaminantes em grandes volumes de água é considerada uma tecnologia promissora e em desenvolvimento.

Muitos catalisadores têm sido testados para uso na fotocatálise, sendo que o dióxido de titânio

(TiO2), na forma cristalina anatase, é o mais utilizado devido a alta estabilidade, bom desempenho e baixo custo. O processo de ativação do catalisador envolve a geração do par elétron/lacuna (e-/h+), quando um óxido de metal semicondutor é submetido a radiação ultravioleta com energia maior ou igual a do “bandgap” (λ<400 nm). Em seguida ocorre a recombinação do par (e-/h+), no entanto parte do h+, antes da recombinação, pode oxidar diretamente a matéria orgânica e principalmente moléculas H2O, formando radicais OH, oxidantes mais fortes que degradam moléculas orgânicas.

Além de promover a total minerização de uma grande variedade de contaminantes orgânicos, as

fotoxidações com TiO2 são promissoras para a eliminação de microrganismos em muitas aplicações, como materiais autolimpantes e auto-esterilizantes.

Visando a implementação de sistemas fotocatalíticos contínuos em grande escala, diversos

estudos sobre a inativação de microrganismos, envolvendo bactérias, protozoários, vírus e fungos, vêm sendo realizados tanto na água como no ar, objetivando a desinfecção de efluentes, de águas para abastecimento e de ambientes interiores sujeitos a contaminação.

Neste estudo foi utilizado cultura de um gênero bacteriana. As espécies da bactéria

Pseudomonas estão amplamente distribuídas no solo e na água. Embora normalmente não sejam patogênicas, algumas espécies podem causar infecções graves no homem.

Este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho da fotocatálise empregando TiO2/UV,

correlacionando esse efeito com suas propriedades estruturais e morfológicas, na descontaminação de águas contendo Pseudomonas sp como bactéria-modelo. Pós de TiO2 puro foram preparados pelo método sol gel e calcinados seqüencialmente em diferentes temperaturas: 250°C, 450°C e 900°C por 4h em cada patamar. A caracterização por DRX revela que as amostras calcinadas até 450ºC apresentam fase única anatase, enquanto as amostras calcinadas a 900°C, há completa formação da fase rutilo, conforme apresentado na figura 1.

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0 20 40 60 80 100

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

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i

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2500C

4500C

9000C

Inte

sid

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2!

!

TiO2

i

- Anatase

- Rutila

Figura 1: DRX após calcinação 250, 450 e 900°C.

Na tabela 1 mostra os resultados dos testes para inativação da Pseudomonas sp em função do

tempo, na presença e na ausencia da luz, com os materiais calcinados a 250, 450 e 900°C. Os testes foram feitos em suspensões de 0,10g/L de cada material e contendo 2,1x106 UFC (Unidade Formadoras de Colonia).

Tabela 1: Inativação da Pseudomonas sp utilizando o catalisador de titânia.

Pseudomonas sp - TiO2

250ºC 450ºC 900ºC

Tempo (min) Escuro Luz Escuro Luz Escuro Luz

0 2,1x106 2,1x106 1,9x106 2,0x106 1,9x106 1,9x106

5 2,1x106 1,2x106 2,0x106 4,5x105 2,1x106 9,7x105

10 2,2x106 3,0x105 2,2x106 9,1x104 1,8x106 8,4x104

15 2,1x106 2,1x104 2,4x106 5,5x104 2,1x106 6,8x104

20 2,0x106 1,9x104 2,1x106 3,1x104 2,0x106 3,9x104

25 2,0x106 3,2x103 2,1x106 7,6x103 2,1x106 2,2x104

30 2,2x106 8,4x103 2,0x106 2,5x102 2,1x106 8,9x103 Os TiO2 calcinados em diferentes temperaturas não causaram inativação bacteriana na ausência

da luz enquanto que na presença da luz houve inativação, no tempo de 30 minutos. Isso comprova que no escuro os materiais não têm atividade fotocatalítica e na presença da luz ocorre ativação do catalisador. O melhor resultado foi do material calcinado a 450oC devido TiO2 estar predominantemente na forma anatase.

Os autores agradecem a FUNDIBIO, FAPESP e FAPEMA pelo apoio financeiro. [1] Barros, R. T. V.; Chernicharo, C. A. L.; Héller, L.; Von Sperling, M.; Manual de Saneamento e Proteção Ambiental para os Municípios, Saneamento DESA-UFMG 1996, vol. 2, cap. 5. [2] Andreozzi, R.; Caprio, V.; Insola, A.; Marotta, R.; Catal. Today 1999, 53, 51. [3] Bertazzoli, R.; Pelegrini, R.; Quim. Nova 2002, 25, 477. [4] Nogueira, R. F. P.; Jardim, W. F.; Quim. Nova 1998, 21, 69. [5] Tryk, D. A.; Fujishima, A.; Honda, K.; Electrochim. Acta 2000, 45, 2363.

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ESTUDO DOS EFEITOS DA INTERAÇÃO NUCLEAR INELÁSTICA NA TRAJETÓRIA DE PRÓTONS EM ÁGUA

Maurício Tizziani Pazianotto1, Danilo Anacleto Arruda da Silva1, Guilherme Franco Inocente1 e Joel Mesa Hormaza1

1Departamento de Física e Biofísica

Instituto de Biociências de Botucatu (IBB-UNESP), Botucatu - SP, Brasil

Assim como na radioterapia, na terapia com feixe de prótons (protonterapia), é necessária uma forma

precisa de planejamento. Na atualidade é empregada nos centros de protonterapia a tomografia computadorizada de

fótons (XCT) a fim de minimizar a deposição de dose em tecidos sadios e no planejamento e posicionamento do

paciente. No entanto, com esta técnica ignoram-se as diferenças fundamentais nos processos de interação física do

próton em relação aos fótons [1]. A tomografia com feixe de prótons (pCT) se baseia na medida de perda de energia

por prótons acoplados com uma técnica de tracking [2]. Eles interagem via colisões inelásticas e elásticas com

elétrons de camadas atômicas mais externas, principalmente através de ionizações e excitações. Além disso, eles

serão desviados de sua trajetória original através de um espalhamento múltiplo a baixo ângulo pelo núcleo do

material que compõe o alvo (espalhamento múltiplo coulombiano, EMC). Ambos os processos que ocorrem muitas

vezes ao longo da trajetória dos prótons, conduzem a efeitos mais importantes da interação de prótons com a

matéria: a perda de energia e a deflexão de sua direção original. Depois de atravessar um alvo de espessura e

densidades conhecidas, prótons monoenergéticos vão sofrer uma variação no número de colisões, sujeita a

flutuações estatísticas. Como os processos de interação individuais ocorrem randomicamente, tem-se uma

distribuição estatística das quantidades principais observadas no imageamento com prótons: a perda de energia e a

deflexão de sua direção original[3].

O intervalo de energias utilizando prótons tanto em diagnóstico como em tratamento vai desde algumas

dezenas até centenas de MeV. Neste sentido, os processos nucleares inelásticos têm que ser levados em

consideração.

Neste trabalho, apresentam-se alguns resultados teóricos das trajetórias de prótons em alvos de água,

obtidos mediante simulação. De forma específica, foram comparados dois códigos baseado no método de Monte

Carlo: o SRIM 2006 (Stopping and Range of Ions in Matter)[4] e oMCNPX (Monte Carlo N-Particle eXtended)

v2.50 [5]. Esta comparação é pertinente, porque no caso do SRIM nenhum processo nuclear inelástico é

considerado.

Na resolução do problema foi implementada uma geometria simples composta por um alvo de água de

composição homogênea e feixes de prótons incidentes do tipo pencil beam monocromáticos. A espessura do alvo foi

estabelecida de forma tal que a posição do pico de Bragg ficasse fora do alvo (ou seja, o alcance dos prótons no

material maior do que a espessura do alvo).

Serão reportadas além das curvas de trajetórias mais prováveis obtidas para diferentes energias, as funções

de distribuição dos ângulos e as correspondentes dispersões da energia na saída do feixe.

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[1] SADROZINSKI, H. F. , BASHKIROV, V., KEENEY, B. et al. Toward Proton Computed Tomography, IEEE Trans. Nucl. Science, 51, 1, p. 3 (2004). [2] SCHULTE, W., BASHKIROV, V.,T. LI, et al., Conceptual Design of a Proton Computed Tomography System for Applications in Proton Radiation Therapy", IEEE Trans. Nucl. Science, 51, p. 866 (2004). [3] DENYAK, V. , PASCHUK , S. A., SCHELIN, H. R., et al. Evaluation of Particle Trajectories in Proton Computed Tomography, AIP Conf. Proc., 884, p. 504. VI Latin American Symposium on Nuclear Physics and Applications (2007). [4] ZIEGLER, J. F. , Stopping of energetic light ions in elemental matter, J. Appl. Phys., 85, p. 1249 (1999). [5] HENDRICKS, J.S., MCKINNEY, G.W., WATERS, L.S. et al., MCNPX user’s manual version 2.5, Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM (2004) LA-UR-04-0569.

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DINÂMICA TUMORAL VIA MODELAGEM MATEMÁTICA E ESTEQUIOMETRIA BIOLÓGICA

Ivan Vitor Dal Rovere*1 Paulo Fernando de Arruda Mancera2

1,2 - Departamento de Bioestatística – IBB – UNESP

* ivanvdr@hotmail.com

Estequiometria biológica é o estudo do balanço de energia e dos múltiplos elementos químicos em sistemas biológicos. Esse campo da ciência é originário da ecologia de ecossistemas e foi desenvolvido a partir da observação que diferentes organismos podem contrastar fortemente em sua composição elementar, mesmo que esses organismos compartilhem o mesmo ambiente e estejam sujeitos a mesma abundância de elementos químicos. Na ecologia, a estequiometria biológica é empregada, principalmente, no estudo das relações entre os elementos químicos que compõem diferentes organismos; por exemplo:N=3 indica que o elemento carbono (C) está presente em uma abundância três vezes superior à de nitrogênio (N), assim como, C:P=5 indica igualmente uma maior abundância do elemento químico carbono (C) sobre o elemento fósforo (P), só que desta vez cinco vezes maior. Uma idéia central nesse ramo da ciência é a hipótese da taxa de crescimento (GRH). Ela estabelece que diferenças nas razões C:N:P de organismos são causadas por diferentes alocações de RNA ribossômico necessárias para síntese de proteínas, que atendem as demandas de rápidas taxas de crescimento e desenvolvimento (Sterner & Elser[1]). Em suma, rápidas taxas de crescimento requerem, também, altos níveis de abundância de elementos necessários para a síntese de proteínas, como C, N, P, etc.

A aplicação da estequiometria biológica e GRH na biologia do câncer surge da observação que tecidos cancerígenos apresentam taxas de crescimento anormalmente altas. Este trabalho utiliza o modelo de Winkler [2], o qual está focado nos elementos carbono e nitrogênio, visto que, ambos elementos possuem importantes funções biológicas. O modelo permite a simulação das dinâmicas dos tumores primários e secundários (relacionado a metástase), do carbono e do nitrogênio, e tem a forma:

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[1] Sterner, R. W. and Elser, J. J. Ecological stoichiometry: The biology of elements from molecules to the biosphere. Princeton (NJ): Princeton University Press, 2002. 439p. [2] Winkler, J. A. A mathematical model of competition for nutrients between malignant and secondary tumors. Honor Thesis, Department of Mathematics and Statistics, Arizona State University, 2000.

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EFEITO DA FLORETINA NA HIDRATAÇÃO DE VESÍCULAS NEUTRAS DE AGREGADOS ANFIFÍLICOS DE DMPC

Rafael Augusto Rocha Maia1, Andreza Barbosa Gomide2, Roberto Morato Fernandez1* 1Dep. Física e Biofísica – Instituto de Biociências de Botucatu – Unesp 2Dep. Física Geral e Experimental – Instituto de Física – USP/SP * Autor correspondente: rmorato@ibb.unesp.br

O efeito da floretina na estrutura e hidratação de vesículas de dimiristoil fosfatidilcolina

(DMPC) foi investigado pela técnica de ressonância paramagnética eletrônica (RPE), utilizando o marcador de spin derivado da fosfatidilcolina (14-PCSL) incorporado na região central da bicamada. Espectros de RPE de vesículas de DMPC e com a adição de floretina foram obtidos nas temperaturas entre 15 e 50 oC, e foram simulados através de um método não linear de ajuste dos mínimos quadrados (NLLS). Os parâmetros obtidos da simulação mostram que a presença da floretina nestas vesículas diminuem a hidratação das mesmas, seja na fase gel ou fluida. A redução de moléculas de água no centro da bicamada é acompanhada pelo aumento da ordem da bicamada nessa micro região, em todo o intervalo de temperatura usado.

Introdução

O estudo da hidratação em membranas é de grande interesse biológico. A hidratação é responsável pela estabilidade de biomembranas e de proteínas em estado nativo. A permeabilidade da membrana lipídica a moléculas de água é grande, embora a densidade de água no interior da bicamada seja possivelmente muito pequena, e varie conforme a região da bicamada. A diminuição da quantidade de água no interior da bicamada foi correlacionada a um decréscimo da permeabilidade da bicamada a pequenas moléculas polares, sendo possivelmente relevante para a atuação biológica das membranas.

Em uma bicamada lipídica, distinguem-se duas diferentes populações de moléculas de água: i) água estacionária, que hidrata a cabeça polar dos lipídios ( Wiener et al., 1989; Disalvo & Gier, 1989); ii) água não estacionária, que atravessa a bicamada. Dada à importância do papel da água no funcionamento de agregados biomoleculares, estudamos a variação da quantidade de água em bicamadas no sistema lipídico, através da interação com a floretina.

Utilizando-se marcadores de spin, a presença de água no interior da bicamada lipídica tem sido estudada podendo-se correlacionar a ordem e a polaridade de uma determinada micro-região (Berliner, 1976). Assim, pretende-se estudar a presença de água em bicamadas pela interação entre a floretina e vesículas neutras de DMPC usando a técnica de RPE.

Materiais e Métodos As amostras foram preparadas em solução de clorofórmio para uma concentração de 10 mM de DMPC acrescido de 0,2 mol % para o marcador 14-PCSL, com a subseqüente remoção do solvente orgânico através da passagem de uma corrente de nitrogênio gasoso ultra-puro e permanência em vácuo por 2 horas. Posteriormente, foi adicionado 10mM de tampão HEPES acrescido de 2mM de NaCl, corrigindo o valor do pH da solução com NaOH, para um valor equivalente ao pH fisiológico igual a 7,4. (Fernandez & Lamy-Freund, 2000, Riske et al., 2004). Espectros do 14-PCSL em agregados anfifílicos de DMPC, com ou sem a presença da floretina, foram obtidas no laboratório de Biofísica e Física Médica do Instituto de Física da USP/SP, usando o espectrômetro de RPE da Bruker modelo EMX, com freqüência na faixa da banda X (9,4 GHz). Os espectros foram obtidos nas temperaturas entre 15oC e 50 oC, variando a cada 5 oC, visando monitorar as diferentes fases de organização da vesícula de DMPC. O programa usado (“Nonlinear Least-Square”– NLLS) para obter as simulações dos espectros de RPE foi desenvolvido pelo grupo do Dr. Jack Freed (Schneider & Freed, 1989, Budil et al.,1996), e emprega a equação estocástica de Liouville para um sistema de spins magnéticos. O ajuste do espectro teórico ao experimental é feito através de um algoritmo de um método não-linear de mínimos quadrados.

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[1] SADROZINSKI, H. F. , BASHKIROV, V., KEENEY, B. et al. Toward Proton Computed Tomography, IEEE Trans. Nucl. Science, 51, 1, p. 3 (2004). [2] SCHULTE, W., BASHKIROV, V.,T. LI, et al., Conceptual Design of a Proton Computed Tomography System for Applications in Proton Radiation Therapy", IEEE Trans. Nucl. Science, 51, p. 866 (2004). [3] DENYAK, V. , PASCHUK , S. A., SCHELIN, H. R., et al. Evaluation of Particle Trajectories in Proton Computed Tomography, AIP Conf. Proc., 884, p. 504. VI Latin American Symposium on Nuclear Physics and Applications (2007). [4] ZIEGLER, J. F. , Stopping of energetic light ions in elemental matter, J. Appl. Phys., 85, p. 1249 (1999). [5] HENDRICKS, J.S., MCKINNEY, G.W., WATERS, L.S. et al., MCNPX user’s manual version 2.5, Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM (2004) LA-UR-04-0569.

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INFLUÊNCIA DA RESTAURAÇÃO DE IMAGENS NA QUANTIFICAÇÃO DE IMAGENS DE BIOSUSCEPTOMETRIA AC

Paulo Roberto da Fonseca Filho1*, Camila Souza Melo2, Lana Tahara Taniguti2, Giovana de Sousa Evangelista1, José Ricardo de Arruda Miranda1

1Dep. Física e Biofísica – Instituto de Biociências de Botucatu – UNESP2Curso de Física Médica – Instituto de Biociências de Botucatu – UNESP* Autor correspondente: prfonseca@ibb.unesp.br

Recentemente o sistema de Biosusceptometria AC foi proposto para gerar imagens da desintegração de comprimidos in vitro, todavia essas imagens apresentam um nível de borramento devido à função de transferência ótica do sistema. Essas imagens foram submetidas à restauração por filtro de Wiener, o qual melhorou significativamente a qualidade dessas imagens, o que possibilitou quantificar melhor o processo de desintegração.

Métodos de imagem consagraram-se como ferramentas básicas na pesquisa farmacêutica e a Biosusceptometria de Corrente Alternada (BAC) apresentou resultados satisfatórios ao monitorar formas farmacêuticas sólidas (FFS) por meio de imagens biomagnéticas. Todavia, essas imagens necessitam de processamento mais refinado para melhorar sua qualidade e, conseqüentemente, melhorar a quantificação. O Filtro de Wiener possui a vantagem de suavizar o ruído aditivo e inverter o processo de borramento, simultaneamente, sendo uma boa ferramenta de restauração das imagens obtidas pela BAC.

A BAC usa bobinas de indução para registrar variação de fluxo magnético devida à presença de material ferromagnético de alta susceptibilidade (ferrita – MnFe2O3) exposto a campo magnético alternado (60 Hz). O sistema BAC multisensores possui um par de bobinas de excitação (! = 11cm) e sete pares de bobinas de detecção (! = 3,0cm) arranjados coaxialmente na configuração gradiométrica de primeira ordem para trabalhar como um transformador duplo de fluxo magnético, no qual o par (excitação/detecção) mais próximo do material magnético atua como medida e o par (excitação/detecção) mais distante atua como referência. Não havendo material magnético próximo ao sistema de medida, o sinal de saída é minimizado; ao aproximar o material magnético, o fluxo magnético do sistema gradiométrico sofre alteração e o material é monitorado.Esses sinais magnéticos são adquiridos continuamente por amplificadores lock-in e digitalizados via placa A/D de 16 bits.

O filtro de Wiener Paramétrico Generalizado minimiza a função estatística erro, operando no domínio da freqüência para buscar a melhor estimativa da imagem original e sua solução, no domínio da freqüência, é dada pela equação 1. O termo ! permite ao operador do sistema ter controle sobre o grau de atenuação do ruído aditivo da imagem. A “eficiência” da redução de ruído cresce conforme ! aumenta, enquanto que o parâmetro " permite selecionar o decaimento da banda de transição do

filtro: conforme " aumenta, a banda de transição torna-se mais abrupta.

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espalhamento pontual (PSF), " #vuG , a transformada de Fourier da imagem degradada e

" #" #vuS

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é a razão sinal-ruído.

O processo de restauração da imagem pode apresentar melhores resultados quando a imagem a ser restaurada é submetida a processos de pós-processamento, que consistem em ajustes

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brilho/contraste. Esse processamento ajuda a retirar algumas oscilações provenientes do filtro e evita que o operador de segmentação Canny, considere esses “artefatos” nas medidas de área do processo de desintegração. O desenvolvimento computacional do trabalho deu-se em ambiente Matlab®.

Os comprimidos foram obtidos por compressão direta de 500mg de ferrita e excipientes e durante as medidas eram posicionados em frente ao sistema de BAC com auxílio de uma guia. As imagens geradas foram submetidas a pré-processamento (ajuste de brilho / contraste), restauração pelo filtro de Wiener e segmentação usando o detector de bordas Canny. Os valores de área medidos pela BAC (imagem original e restaurada) foram comparados com aqueles registrados em vídeo.

As quantificações de área nos três casos (vídeo, imagens originais e restauradas) apresentaram o mesmo comportamento de expansão de área conforme ocorria a desintegração do comprimido. No entanto, houve uma diferença entre os valores das imagens reais (vídeo) e das imagens originais. Quando a mesma seqüência de imagens foi submetida à restauração, observou-se que ocorre uma aproximação entre os resultados obtidos pela BAC e aqueles registrados em vídeo. Essas imagens apresentaram também qualidade superior, tanto qualitativa quanto quantitativamente, revelando características que eram ocultas antes do processamento. Desse modo, aplicando-se o filtro de Wiener foi possível otimizar a quantificação da área das imagens magnéticas, refletindo numa análise mais precisa necessária para o controle de qualidade do processo de desintegração de comprimidos. Os autores agradecem o apoio financeiro das agências FAPESP e CAPES.

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QUANTIFICAÇÃO DE IMAGENS DE BIOSUSCEPTOMETRIA AC USANDO BOX-COUNTING

Paulo Roberto da Fonseca Filho1*, André R. Backes2 , Odemir M. Bruno2, José Ricardo de Arruda Miranda1

1Dep. Física e Biofísica – Instituto de Biociências de Botucatu – UNESP2Dep. Ciência de Computação – Instituto de Ciências Matemáticas e da Computação – USP* Autor correspondente: prfonseca@ibb.unesp.br

Comprimidos são utilizados na terpêutica, onde a liberação da droga ocorre por desintegração. Como esse processo está diretamente relacionado à biodisponibilidade da droga, é essencial a utilização de diferentes técnicas para o controle de qualidade da desintegração. Recentemente a BAC utilizada para avaliar a desintegração de comprimidos através de imagens, cuja quantificação é feita por segmentação de imagens. Todavia essa segmentação é extremamente sensível à experiência do pesquisador, o que exigiu o uso de uma metodologia semi-automática, como a Dimensão Fractal. O objetivo do trabalho foi comparar o desempenho da segmentação e da dimensão fractal na quantificação de imagens da BAC. Os resultados mostraram uma forte correlação entre as duas técnicas e também com um grande potencial de aplicação da dimensão fractal na quantificação de processos de interesse farmacêutico através da BAC.

Formas farmacêuticas sólidas (FFS) são amplamente utilizadas na administração oral de drogas. Nestas formulações a liberação da droga ocorre por meio do processo de desintegração, o que resulta na fragmentação da FFS. Como esse processo está diretamente relacionado à biodisponibilidade da droga, é essencial a utilização de diferentes técnicas para o controle da qualidade dos parâmetros físicos envolvidos na desintegração. Para avaliar o desempenho dessas FFS, métodos de imagem médica como cintilografia, SQUID e ressonância magnética são utilizados. Recentemente, a Biosusceptometria de Corrente Alternada (BAC) foi proposta como técnica alternativa aos métodos atuais, que possuem alto custo operacional ou empregam de radiação ionizante, destacando-se por sua eficácia ao monitorar FFS através de imagens do processo de desintegração [1].

As imagens obtidas apresentam padrões de forma e textura que se alteram conforme o processo de desintegração ocorre. A literatura apresenta uma vasta coleção de métodos que permitem estimar essa variação nas imagens, entre eles, a Dimensão Fractal (DF). A Dimensão Fractal [2] é uma medida da complexidade que existe na organização dos pixels que constituem a textura de uma imagem, onde esse nível de complexidade está diretamente relacionado ao seu aspecto visual. A Literatura define complexidade como uma medida do nível de irregularidade de um objeto, ou do quanto do espaço ele ocupa. Assim, utilizando a Dimensão Fractal, é possível quantificar a textura de uma imagem em termos de homogeneidade, tornando possível a sua comparação com outras texturas [3]. Diferente da dimensão topológica, caracterizada por um número inteiro que representa o número de dimensões do espaço onde o objeto está inserido, a Dimensão Fractal é definida como um valor fracionário capaz de representar o nível de ocupação do espaço e/ou irregularidade do objeto analisado [2].

O objetivo deste trabalho foi aplicar o cálculo da complexidade a uma seqüência de imagens de Biosusceptometria AC de modo a caracterizar a desintegração de comprimidos in vitro, correlacionando o resultado obtido com o método de quantificação por área magnética (segmentação de imagens).

Os comprimidos (500mg de ferrita e 75mg de excipientes) foram obtidos por compressão direta em 20 kN. O sistema de BAC multisensores possui um par de bobinas de excitação e sete pares de detecção arranjadas coaxialmente na configuração gradiométrica de primeira ordem, o que permite avaliar a variação de fluxo magnético nas proximidades do sistema. Ao aproximar o material magnético, ocorre um desbalanceamento de fluxo magnético no sistema e o material é monitorado. Os sinais são digitalizados e armazenados para processamento e análise, conforme descrito por Corá et al[1]. Essas imagens são submetidas aos algoritmos de segmentação e cálculo da Dimensão Fractal. Para o cálculo da Dimensão Fractal utilizou-se o algoritmo de Box-counting.

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O algoritmo de Box-counting é muito utilizado para o cálculo da complexidade devido a características como fácil implementação e simplicidade do cálculo envolvido. Esse método se baseia na contagem do número de quadrados, N(r), que interceptam o objeto contido na imagem quando esta é coberta com uma malha de quadrados de aresta r [4]. A Dimensão Fractal é obtida a partir da relação entre o tamanho da caixa utilizada, r, e o numero de caixas contadas, N(r), de acordo com a equação:

Visando aplicar o método de Box-Counting em imagens em tons de cinza, como é o caso das texturas, optou-se por utilizar uma versão do método onde se considera a intensidade do pixel como a altura daquele ponto da imagem. Desse modo, substitui-se a contagem de quadrados do método por uma contagem de cubos de aresta r. Essa alteração produz um novo N(r), que é agora o número de cubos que interceptam a imagem A, sem que isso altere a relação que conduz a estimativa do valor de DF, definida anteriormente.

Estes resultados preliminares demonstram que ambas as técnicas (análise da área magnética e Dimensão Fractal) permitem avaliar o processo de desintegração com a mesma sensibilidade (Figura 1.a) e elevado coeficiente de correlação (0.98328 para os dados normalizados – figura 1.b) .

a) b) Figura 1: a) Perfil das curvas de DF e área versus tempo b) correlação entre as medidas.

A aplicação da análise por Dimensão Fractal nesse caso foi crucial por possibilitar o cálculo das curvas de desintegração do comprimido sem a subjetividade de um operador, algo constantemente registrado no caso das medidas obtidas por segmentação de imagens. Esse trabalho apresenta um ponto de partida para novas análises, onde uma quantidade maior de amostras de comprimidos será avaliada, contribuindo assim para uma melhor avaliação da metodologia empregada e de sua sensibilidade na detecção de variações nos comprimidos.

[1] L. A. Cora, P. R. Fonseca, M. F. Americo, R. B. Oliveira, O. Baffa, and J. R. A. Miranda. Influence of compression forces on tablets disintegration by ac biosusceptometry. Eur. J. Pharm. Biopharm., 69(1), p. 372–379, 2008.[2] B. B. Chaudhuri and N. Sarkar. Texture segmentation using fractal dimension. IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intell, 17(1):72–77, 1995.[3] C. Tricot. Curves and Fractal Dimension. Springer-Verlag,1995.[4] R. C. Coelho and L. F. COSTA. The box-counting fractal. dimension: Does it provide an accurate subsidy for experimental shape characterization? if so, how to use it? In Anais do Sibgrapi 95, p. 183–191, 1995.

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DOCKING DE ANÁLOGOS CUMARÍNICOS COM O FATOR X DA COAGULAÇÃO.

Eliane Mari de Oliveira1,2*, Sérgio Ricardo Pizano Rodrigues1,3 , Ignez Caracelli1 1Biomat, Faculdade de Ciências - Departamento de Física – UNESP/Bauru 2POSMAT – Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia dos Materiais - FC – UNESP/Bauru 3Licenciatura Plena em Ciências Biológicas, DCB-FC, UNESP/Bauru * Autor correspondente: elianebiotec@gmail.com

A varfarina sódica é um cumarínico ou antagonista da vitamina K de uso comum na prática médica

com indicações clínicas em fibrilação atrial, embolia pulmonar, tromboses e infarto do miocárdio. É

avaliado o potencial inibidor de compostos cumarínicos no Fator X, uma proteína chave no

desencadeamento da coagulação, através de simulações computacionais de docking. Os resultados são

analisados em tela gráfica visualizando as orientações/conformações dos compostos dentro do sítio do

Fator X. As simulações foram feitas com o programa GOLD 4.0 (Genetic Optimization for Ligant

Docking), baseado em algoritmo genético, que busca o melhor ajuste entre duas moléculas

tridimensionais. Conhecendo-se o sítio de ligação e os aminoácidos que interagem no sitio, o ligante é

posicionado e os resultados são analisados e comparados a dados experimentais. Resultados da

simulação computacional sugerem a potente atividade inibitória dos cumarínicos no Fator X.

Introdução

Cumarínicos são antagonistas da vitamina K e a varfarina sódica é um cumarínico de uso comum na

prática médica com indicações clínicas em fibrilação atrial, válvulas cardíacas artificiais, embolia

pulmonar, tromboses e infarto do miocárdio sendo usada em terapias anticoagulantes há mais de 50

anos. Seus efeitos são produzidos pela interferência no ciclo de conversão da vitamina K em vitamina

K epóxi pela enzima vitamina K epóxi redutase que modula a carboxilação de resíduos glutamatos nas

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regiões N-terminal de algumas proteínas da cascata de coagulação (Figura1). A varfarina inibe a ação

das redutases, reduzindo a quantidade de vitamina K epóxi disponível, limitando, portanto, o processo

de gama carboxilação dos fatores de coagulação, como o FX1.A estrutura cristalográfica utilizada para

as simulações computacionais de docking foi obtida do Protein Data Bank (PDB) sob código 2pr3 , FX

complexado com um ligante da familia dicarboxamidas, os ligantes, análogos da varfarina obtidos de

bancos dos dados Super Hapten2 e Cambridge Structural Database3. O Fator X age como receptor para

os cálculos de docking, utilizando o programa GOLD 4.0, baseado em algoritmo genético.

Figura 1. Ação da varfarina

Material e Métodos

Os cálculos de docking geraram 10 conformações para cada ligante no sítio-alvo da proteína. Forma

analisadas em tela gráfica as melhores orientações/conformações analisando as distâncias entre os

átomos do ligantes e dos aminoácidos do sítio e o escore de cada solução.

Resultados e Discussão

Os resultados obtidos são apresentados na Tabela 1. O grupo carbonila dos cumarínicos tem interação

com o OG da Ser195, que pertence à tríade catalítica das serino-proteases, esta interação promove a

quebra da rede de ligações de hidrogênio afetando a atividade enzimática e intensificando a inibição da

atividade. A formação de uma ponte salina com o aminoácido Asp189 (bolso S1) é determinante da

potente atividade inibitória destes anticoagulantes. Os ligantes interagem no bolso S1 de maneira

homóloga àquela que ocorre no sitio ativo da trombina, responsável pela formação direta de fibrina.

Conclusões

Os resultados evidenciam a ação anticoagulante dos cumarínicos e as interações com aminoácidos que

conferem o caráter catalítico das serino-proteases.

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[1] HUIS, CA. et al. Chemical Biology & Drug Design, Volume 69, Issue 6 (p 444-450), 2007. [2] SuperHapten Database:http://bioinformatics.charite.de/superhapten/ [3] CSD:http://www.ccdc.cam.ac.uk/products/csd/consulta realizada pelo Professor Julio Zukerman Schpector – LaCrEMM - UFSCar

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AVALIAÇÃO DA RESPOSTA SENSITOMÉTRICA DO SISTEMA TELA-FILME SOB INFLUÊNCIA DA VARIAÇÃO NA ENERGIA EFETIVA DO

FEIXE DE RAIOS-X EM FUNÇÃO DA ESPESSURA DE PACIENTES PEDIÁTRICOS.

Carbi, E.D.O1,2*, Pina, D.R2, Lemke,N1, Hormaza, J.M1, Souza, R.T.F1, 1Departamento de Física e Biofísica – Instituto de Biociências de Botucatu (IBB) – Universidade

Estadual Paulista – Júlio de Mesquita Filho – UNESP. 2Departamento de Doenças Tropicais e Diagnóstico por Imagem – Faculdade de Medicina de

Botucatu – Universidade Estadual Paulista – Júlio de Mesquita Filho – UNESP. * Eros Duarte Ortigoso Carbi: edockc@yahoo.com.br

Os exames radiográficos são essenciais para o diagnóstico de recém nascidos e lactentes em hospitais pediátrico, entretanto as crianças são freqüentemente superexpostas à radiação nas repetidas tentativas de se obterem imagens radiográficas aceitáveis. Este estudo teve como objetivo avaliar a resposta sensitométrica do sistema tela-filme para diferentes espessuras de pacientes pediátrico com idade de até 1 ano de vida. A metodologia empregada consistiu em avaliar as curvas sensitométricas para diferentes espessuras de atenuadores (Polimetilmetacrilato) sob a tensão do tubo de 50 kVp e a energia efetiva do feixe de raios-X que interage com o sistema tela-filme com base em medidas indiretas de camada semi-redutora. Os resultados apontaram que o aumento na energia efetiva (4,23%) não influenciou de forma significativa na resposta do sistema tela-filme.

Foi estimado que a exposição à radiação nos primeiros 10 anos de vida apresenta um risco

atribuído ao tempo de vida de 3 a 4 vezes maior quando comparado com idades entre 30 e 40 anos e de 5 a 7 vezes maior quando comparado com idades superiores aos 50 anos [1].

Entretanto, os exames radiográficos são cruciais para o diagnóstico dos recém-nascidos e lactentes em hospitais pediátricos [2]. Dessa forma, as crianças são freqüentemente superexpostas à radiação e outros riscos emocionais e físicos, nas repetidas tentativas de se obterem imagens radiográficas aceitáveis. Isso ocorre, por vezes, pela própria falta de cooperação e principalmente pela falta de padronização de técnicas radiográficas pediátricas.

Dessa forma, medidas de proteção radiológica devem ser adotadas incluindo o estabelecimento de níveis de referência diagnósticas e a padronização de técnicas radiográficas pediátricas [1, 2]. Este estudo tem como objetivo a avaliação da resposta sensitométrica do sistema tela-filme em função das diferentes espessuras de pacientes pediátricos de até 1 ano de vida. Esses procedimentos são condições preliminares para o desenvolvimento e construção de fantomas a serem utilizados no processo de otimização de imagens pediátricas, em trabalhos futuros.

A metodologia empregada nesta pesquisa consistiu da utilização de placas de

Polimetilmetacrilato (PMMA) com espessuras variando de 3,0 a 8,0 cm, simulando a região do tórax de pacientes pediátricos de 0 a 1 ano de vida, (com passo de 1 cm). Esse processo foi realizado na avaliação da resposta sensitométrica do sistema tela-filme (IBF Medix, OG8 / ortho 400 - IBF Medix, RX-V). Nesse procedimento foi utilizado o método sensitométrico de tempo escalonado. Nesse método foi mantida constante a distância fonte-filme e a Tensão em 50kVp, variando o tempo de exposição sem, contudo violar a lei da reciprocidade [3]. Dessa forma foram obtidas curvas sensitométricas para cada espessura em estudo, de modo a avaliar os parâmetros físicos Velocidade (V) e Gradiente Médio (GM) em função das espessuras estudadas.

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A energia efetiva que interage com o sistema tela-filme foi avaliada mediante medidas de camadas semi-redutoras (CSR), sob os fantomas pediátricos, utilizando placas de alumínio liga 1100. Esse estudo foi realizado em um equipamento de raios-X da Phillips modelo Super 80 CP, gerador de alta frequência, foco 0,6/1,2mm. As exposições foram monitoradas com uma câmara de ionização e um eletrômetro da Radical Corporation, modelos 10X5 – 6 e 9015, respectivamente. Os resultados obtidos a partir dos procedimentos descritos estão ilustrados respectivamente nas figuras 1, 2 e na tabela 1. A figura 1 apresenta as curvas sensitométricas obtidas para as espessuras de fantomas em estudo, a figura 2 apresenta o gráfico da CSR em função das espessuras dos fantomas pediátricos para tensão de 50kVp.

A tabela 1 apresenta as espessuras dos atenuadores, em estudo, com seus correspondentes valores de CSR, GM, V e mAs. Nas espessuras estudadas, pode-se observar uma variação de 8,2, 7,7 e 5,7% respectivamente para a CSR, GM e V.

Tabela 1: Espessura de atenuadores (cm) com seus respectivos valores de Camada Semi-Redutora (CSR),

Energia Efetiva (Eeft.), Gradiente Médio (GM), Velocidade (V) e mAs. A partir dos resultados encontrados, pode-se concluir que o gradiente médio e a velocidade a

partir da curvas sensitométricas para a tensão de entrada de 50 kVp, é praticamente constante. Isso ocorre devido a sutil variação (4,23%) encontrada na energia efetiva do feixe, quando esta interage com o sistema tela-filme. Dessa forma os resultados obtidos ilustram que essa variação na energia efetiva não influenciou, significativamente, na qualidade da imagem ao avaliar parâmetros como velocidade e gradiente médio. A grande contribuição será na dose e carga de tubo que irá aumentar cerca de 14,83% e 220,0% respectivamente, ao comparar a maior e menor espessura de material atenuador.

Esse estudo se faz necessário para conhecimento da resposta sensitométrica do sistema tela-filme como medidas preliminares no processo de construção de fantomas a serem utilizados na otimização de imagens radiográficas pediátricas.

[1] Emmanuel, N. Yakoumaks,; Ioannis, A. Tsalafoutas*; Maria Aliberti,; George I. Pantos,; Nikolaos E.

Yakoumakis,; Pantelis Karaiskos,; Evaggelos K. Georgio. Radiation doses in common X-ray examination carried out in two dedicated paediatrich hospital. Radiation Protection Dosimetry, v.124, n.4, pp 348 – 352, 2007.

[2] A. Brindhaban*; K. Al-Khalifah. Radiation Dose To Premature Infants in Neonatal Intensive Care Units in Kuwait. Radiation Protection Dosimetry, v. 111, n.34, pp. 275 – 281, 2004.

[3] Adelaide de Almeida,; Wlad T. Sobol.; Gary T. Barnes. Characterization of the reciprocity law failure in three mammography screen–film systems. Med. Phys, v. 26, n. 5, pp 682 - 688. may. 1999.

00 0,2 0, 06 08 10 1,2 1,0,00,20,0,60,81,01,21,1,61,82,02,22,2,62,83,03,23,

De

nsi

da

de

Ótic

a

Log Exposição Relativa

30 cm 0 cm 50 cm 60 cm 70 cm 80 cm

2 4 6 8 10 12 14

2,4

2,5

2,6

2,7

2,8

2,9

3,0

3,1

3,2

3,3

B

CS

R m

m(A

l)

Espessura de PMMA (cm)

Esp.(cm) CSR (mm Al) Eeft (keV) G.M V (mR-1

) mAs

3 2,60 32,16 3,51 0,400 5 0

4 2,72 33 3,13 0,410 6,3

5 2,83 33,5 3,27 0,380 8 0

6 2,94 34,17 3,31 0,360 10,2

7 3,00 34,33 3,20 0,360 12,8

8 3,00 34,330 3,18 0,360 16 0

Figura 1: Curvas Sensitométricas versus espessura de fantomas (cm).

Figura 2: Camada Semi-Redutora (CSR) versus espessuras de fantomas (cm)

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ANÁLISE ESTRUTURAL E MAGNÉTICA DE FERRITAS DE MANGANÊS E ZINCO OBTIDAS PELO MÉTODO DOS PRECURSORES POLIMÉRICOS

Murillo L. Martins*1, Jomilson M. dos Santos1, Alberto A. Cavalheiro2, Renato de F. Jardim3,

Ariovaldo de O. Florentino1, Margarida J. Saeki1. 1Dep. Química e Bioquímica – Instituto de Biociências de Botucatu – Unesp 2Dep. Química – Univ. Estadual de Mato Grosso do Sul – UEMS 3Dep. Física dos Materiais e Mecânica – Instituto de Física - USP * Autor correspondente: murillolongo@gmail.com

Neste trabalho foram preparadas amostras de ferritas de manganês e zinco através do método dos precursores poliméricos visando obter pós com elevada homogeneidade e propriedades magnéticas otimizadas em temperatura próxima à de sistemas biológicos (310K). Os dados obtidos por difratometria de raios X mostram que a fase ferrita ocorre predominantemente pura para a amostra calcinada a 400°C mas com a estrutura de espinélio invertida. A amostra tratada a 1100°C é também monofásica em ferrita, porém sem a inversão do espinélio. As análises magnéticas a 310K mostram que ambos os pós apresentam baixas perdas magnéticas. Para a amostra calcinada a 1100°C verificou-se uma elevada susceptibilidade magnética além de maior magnetização de saturação.

A utilização de partículas magnéticas na medicina tem possibilitado o desenvolvimento de

novas técnicas de tratamento1 e diagnóstico2. Um dos materiais mais utilizados para este fim, especialmente por apresentar elevada susceptibilidade e baixa perda magnética, são as ferritas de manganês e zinco com fórmula geral Mn(1-x)ZnxFe2O4.

No entanto, estas cerâmicas magnéticas apresentam grãos com baixa homogeneidade quando sintetizadas pelo método convencional para obtenção de óxidos mistos com reações no estado sólido3, fazendo-se necessária a implementação de rotas de síntese alternativas.

Deste modo, este trabalho tem como objetivo a síntese de ferritas de manganês e zinco pelo método dos precursores poliméricos visando a obtenção de pós com elevada homogeneidade e conseqüentemente propriedades magnéticas otimizadas em temperatura próxima à de sistemas biológicos (310K).

Foram sintetizados pós de ferrita de manganês e zinco com a composição Mn0,77Zn0,23Fe2O4 e calcinadas em atmosfera de ar durante 2 horas nas temperaturas 400°C e 1100°C. Os dados obtidos por difratometria de raios X, expostos na Tabela 1, mostram que a amostra calcinada a 400°C se cristaliza com a fase ferrita praticamente pura, mas em uma estrutura de espinélio invertido (grande quantidade de ferro ocupando o sítio tetraédrico do manganês e este elemento ocupando o sítio octaédrico do ferro). A amostra calcinada a 1100°C se cristaliza também como ferrita praticamente pura, mas com a estrutura de espinélio normal.

Tabela 1. Análise quantitativa das fases e parâmetros de cela para Mn0.77Zn0.23Fe2O4 Temperatura

(°C) %P* a (Å) (1-)** xO FWHM*** Composição da ferrita

400 100 8,425 0,56 0,2563 0,66 (Mn0.23Zn0.21Fe0.56)(Fe1.72Mn0.28)O4 1100 100 8,4453 0,07 0,2629 0,15 (Zn0.23Mn0.70Fe0.07)(Fe1.86Mn0.14)O4 *Percentual de ferrita na amostra ** Grau de inversão referente à fórmula (Zn0.23Mn(-0.23)Fe1-)Tetra(Fe1+Mn1-)OctaO4

*** Largura à meia altura do pico centrado em 35,25° As curvas de histerese obtidas por magnetometria SQUID a 310K são mostradas na Figura 1.

A amostra calcinada a 400°C (Figura 1 (a)) apresenta coercividade no valor de 9,73 Oe, enquanto que para a amostra calcinada a 1100°C (Figura 1(b)) o valor de coercividade encontrado foi de 47,82 Oe. A maior inclinação da curva referente à amostra calcinada a 1100°C reflete sua maior susceptibilidade magnética especialmente para baixos campos. Esta amostra apresentou ainda uma maior magnetização de saturação, da ordem de 0,531 emu/cm3 enquanto que para a amostra calcinada a 400°C este valor é de aproximadamente 0,294 emu/cm3.

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(a)

(b)

Figura 1. Curvas de histerese obtidas por magnetometria SQUID a 310K para as amostras

calcinadas a 400°C (a) e 1100°C (b).

Conclusivamente, é possível afirmar que ambas as amostras apresentam valores satisfatórios de perdas magnéticas. O aumento da coercividade na amostra tratada a 1100°C se deve à própria temperatura de calcinação que confere a esta amostra tamanho médio de grãos superior à amostra calcinada a 400°C. Em contrapartida os maiores grãos contribuem para que o pó tratado a 1100°C apresente elevada susceptibilidade magnética. Outros fatores tais como a maior cristalização da amostra (refletida no baixo valor de FWHM mostrado na Tabela 1) e também a redução de seu parâmetro de inversão são relevantes no aumento da susceptibilidade magnética.

[1] PRADHAN, P.; GIRI, J.; BANERJEE, R.; BELLARE, J.; BAHADUR, D. Preparation and

characterization of manganese ferrite-based magnetic liposomes for hyperthermia treatment of cancer. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, v.311, p. 208–215, 2007.

[2] PANKHURST, Q. A.; CONNOLLY, J.; JONES, S. K.; DOBSON, J. Applications of magnetic nanoparticles in biomedicine. J. Phys. D: Appl. Phys. v.36 p.167–181, 2003.

[3] MILLER, J. S.; DRILLON, M. Magnetism: Molecules to Materials III. 1.ed. Federal Republic of Germany: Wiley, 2002. 384p.

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Índice Alfabético

Acencio, M. L. 38, 40, 51, 53, 64 Agostinho, M. R. 77 Almeida, G. M. 17 Américo, M. F. 55, 62 de Andrade, C. F. S. 20 Andrade, T. F. 53 Antão, P. K.P. 79 Antonio, P. L. 73 Arruda-Neto, J. D. T. 36 Artimonte, H. J. 56, 58, 60 Backes, A. R. 89 Bernardes, A. M. 25 Bocayuva, C. N. M. 20 Bovolenta, L. A. 64 Bruno, O. M. 89 Caldas, L. V. E. 66, 73 Campos, S. S. 17 Capeleti, F. F. 62 Caracelli, I. 93 Carbi, E. D. O. 47, 96 Cardoso, L. X. 17 Carlson, B. V. 22 Carneiro, E. M. 20 Causo Neto, J. P. 20 Cavalheiro, A. A. 79, 98 Coelho, F. A. S. 20 Coelho, R. F. 20 Costa , P. R. 38 Costa, V. E. 19, 27 Domingues, S. 79 Doro, R. B. 32 Eberlin, B. B. von T. 15 Evangelista, G. de S. 87 Fernandez, R. M. 85 Ferrari, V. A. 15 Ferreira, C. P. 24, 25, 42, 43 Ferreira, F. C. L. 17 Ferreira, I. E. de P. 43 Ferreira, J. 93 Florentino, A. de O. 79, 98 Florentino, H. de O. 28, 30 da Fonseca Filho, P. R. 28,30,77,87,89 Gândara, A. L. N. 20 Germek, G. R. 53 Giglioli, M. 51

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Godoy, W. A. C. 25, 42 Gomez, J. G. C. 36 Gomide, A. B. 85 Grossklauss, D. B. B. 19, 27 Hormaza, J. M. 56, 58, 60, 71, 75, 81,96 Inocente, G. F. 81 Jardim, R. de F. 98 Jorge, S. A C. 36 Lacerda, J. G. A. 20 Lemke, N. 38, 40, 47, 51, 53, 64, 96 Lima, A. F. 17 Lima, A. S. 2 Lima, E. A. B. F. 25, 28, 30, 42 Lima, L. L. 17 Lima, S. A. M. 70 Maia, R. A. R. 85 Maluf, M. A. 20 Mancera, P. F. de A. 83 Marques, R. G. 55, 62 Martins, M. C. 68 Martins, M. L. 79,98 Matavelli, C. 42 Melo, C. S. 87 Mendonça, T. T. 36 Menegussi, G. 34 Micaroni, R. C. C. M. 20 Miranda, J. R. de A. 55, 62,77,87,89 da Mota, L. S. S. 91 Muniz, P. G. 24 Nakayama, A. Y. 56, 58, 60 do Nascimento, R. M. 91 Nishida, S. M. 49 Nogueira Filho, P. de T. V. 19, 27 Nolli, D. A. 40 de Oliveira, A. L. B. 28 Oliveira, B. B. 56, 58, 60 de Oliveira, E. M. 43 Oliveira, R. A. P. 17 Paixão, F. C. 62 Passos, J. R. de S. 45 Pazianotto, M. T. 81 Pieri, K. 24 de Pina, D. R. 47, 96 Ponezi, A. N. 20 Prado, G. R. 36 Queijo, D. A. 32

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Rall, V. L.M. 79 Rehder, V. L. G. 20 Rêgo, M. E. de M. 22 de Rezende, M. A. 19, 27 Rodrigues, L. N. 34 Rodrigues, S. R. P. 93 dal Rovere, I. V. 83 Saeki, M. J. 79, 91, 98 Santos, D. de S. 68 Santos, H. N. 17 dos Santos, J. M. 79, 98 da Silva, D. A. A. 81 Silva, L. F. 36 Silveira, L. V. de A. 32 Souza, G. 91 Souza, M. G. de M. 20 de Souza, R. T. F. 47, 96 Souza, S. O. 17 Stelzer, M. 77 Taniguti, L. T. 87 Teixeira, E. N. 20 Tomaz, E. 20 Toreti, D. L. 34 Tiezzi, H. de O. 56, 58, 60 Tressmann, S. 45, 75 Troll , J. 49 Valente, J. P. S. 79 Viana, R. S. S. 28, 30, 32 Vieira, L. D. 71 Weiller, J. A. B. 70 Yamashita, S. 31 Yoshizumi, M. T. 29 Zandoná, E. A. 23

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