Espectroscopia não linear e geração de imagem fotoacústica com nanopartículas de nitreto de titânio
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFPE |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/41241 |
Resumo: | A fotoacústica é uma técnica de caracterização óptica multimodal que vem sendo altamente explorada no estudo de efeitos não lineares oriundos da absorção de um ou mais fótons e em processos de imageamento. A geração de imagem é essencial para realização de diagnóstico e uma maneira de se obter uma imagem de melhor qualidade é por meio do uso de agentes de contraste biológicos. Recentemente, nanopartículas plasmônicas, como o nitreto de titânio (TiN), vem sendo usadas como agentes de contraste biológico por terem uma baixa toxicidade, além de uma alta mobilidade intracelular. Assim, o objetivo deste trabalho foi estudar a resposta fotoacústica de nanopartículas esféricas de TiN para aplicações em diagnóstico por imagem. Este trabalho está dividido em 4 capítulos, sendo o primeiro deles uma introdução geral. No capítulo 2, descrevemos os fundamentos do efeito fotoacústico, suas equações e as técnicas que serão exploradas, como a espectroscopia fotoacústica e o imageamento fotoacústico. No capítulo 3, trazemos a montagem experimental para dois sistemas que serão utilizados para medidas: um de espectroscopia fotoacústica e outro de imageamento fotoacústico, bem como os seus respectivos programas de aquisição de dados desenvolvidos em LABVIEW. Em seguida, no capítulo 4, apresentamos os resultados obtidos com as nanopartículas de TiN. Os resultados mostram uma semelhança entre o espectro de absorção óptico e o espectro fotoacústico medido quando utilizado o sistema desenvolvido, apresentando um pico de absorção em 700 nm, que se encontra dentro da primeira janela biológica, o que auxilia em um melhor imageamento. Além disso, com o auxílio de uma lente de distância focal de 100 mm, foi possível realizar microscopia fotoacústica com uma resolução de 50 µm e com um excelente contraste. Com essa mesma resolução, foram obtidos resultados com excitação e aquisição da imagem fotoacústica com excelente contraste através de tecido biológico com 1 mm de espessura a partir de um feixe de 700 nm e 1064 nm. O imageamento em 1064 nm apresentou um melhor contraste devido à absorção de dois fótons no material, fenômeno esse que foi comprovado através de medidas de não linearidade de TiN nesse comprimento de onda específico. |
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PEREIRA, Arthur Césare Messias Vianahttp://lattes.cnpq.br/9113356736341440http://lattes.cnpq.br/8841334894205599GOMES, Anderson Stevens Leônidas2021-09-30T18:14:53Z2021-09-30T18:14:53Z2021-07-23PEREIRA, Arthur Césare Messias Viana. Espectroscopia não linear e geração de imagem fotoacústica com nanopartículas de nitreto de titânio. 2021. Dissertação (Mestrado em Física) - Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2021.https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/41241A fotoacústica é uma técnica de caracterização óptica multimodal que vem sendo altamente explorada no estudo de efeitos não lineares oriundos da absorção de um ou mais fótons e em processos de imageamento. A geração de imagem é essencial para realização de diagnóstico e uma maneira de se obter uma imagem de melhor qualidade é por meio do uso de agentes de contraste biológicos. Recentemente, nanopartículas plasmônicas, como o nitreto de titânio (TiN), vem sendo usadas como agentes de contraste biológico por terem uma baixa toxicidade, além de uma alta mobilidade intracelular. Assim, o objetivo deste trabalho foi estudar a resposta fotoacústica de nanopartículas esféricas de TiN para aplicações em diagnóstico por imagem. Este trabalho está dividido em 4 capítulos, sendo o primeiro deles uma introdução geral. No capítulo 2, descrevemos os fundamentos do efeito fotoacústico, suas equações e as técnicas que serão exploradas, como a espectroscopia fotoacústica e o imageamento fotoacústico. No capítulo 3, trazemos a montagem experimental para dois sistemas que serão utilizados para medidas: um de espectroscopia fotoacústica e outro de imageamento fotoacústico, bem como os seus respectivos programas de aquisição de dados desenvolvidos em LABVIEW. Em seguida, no capítulo 4, apresentamos os resultados obtidos com as nanopartículas de TiN. 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O imageamento em 1064 nm apresentou um melhor contraste devido à absorção de dois fótons no material, fenômeno esse que foi comprovado através de medidas de não linearidade de TiN nesse comprimento de onda específico.FACEPEPhotoacoustics is a multimodal optical characterization technique that has been highly explored in the study of non-linear effects arising from the absorption of one or many photons as well as in image generation. Imaging is essential for making diagnosis possible and one way to obtain a better quality image is using biological contrast agents. Recently, plasmonic nanoparticles, such as titanium nitride (TiN), have been used as biological contrast agent due to their low toxicity and high intracellular mobility. Thus, the objective of this work was to study the photoacoustic response ofspherical titanium nitride (TiN) nanoparticles for diagnostic imaging applications. This work is divided into 4 chapters, the first of which is a general introduction. In chapter 2, we describe the fundamentals of the photoacoustic effect, its equations and the techniques that will be explored, such as photoacoustic spectroscopy and photoacoustic imaging. In chapter 3, we discuss the experimental setup for two systems that will be used: one for photoacoustic spectroscopy (PAS) and another for photoacoustic imaging (PAI), as well as their respective data acquisition programs in LABView. Then, in chapter 4, we present the results obtained with TiN nanoparticles. The results show a similarity between the optical spectrum and the photoacoustic absorption spectrum measured when using the developed system, presenting an absorption peak at 700 nm, which lays in the first biological window, which helps in a better imaging. Furthermore, with the aid of a 100 mm focal length lens, it was possible to perform a photoacoustic microscopy with a resolution of 50 μm and with excellent contrast. With this same resolution, results were obtained with excitation and acquisition of photoacoustic imaging with excellent contrast through biological tissue 1 mm thick from a beam of 700 nm and 1064 nm. The 1064 nm imaging showed a better contrast due to the absorption of two photon in the material, phenomenon that was proven through measurements of non-linearity of TiN at this specific wavelength using photoacoustics technique.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em FisicaUFPEBrasilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessÓpticaFotoacústicaEspectroscopia não linear e geração de imagem fotoacústica com nanopartículas de nitreto de titânioinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALDISSERTAÇÃO Arthur Césare Messias Viana Pereira.pdfDISSERTAÇÃO Arthur Césare Messias Viana Pereira.pdfapplication/pdf2332986https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/41241/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Arthur%20C%c3%a9sare%20Messias%20Viana%20Pereira.pdff5eea6bf1dc9f69c8f99f42944d6f217MD51TEXTDISSERTAÇÃO Arthur Césare Messias Viana Pereira.pdf.txtDISSERTAÇÃO Arthur Césare Messias Viana Pereira.pdf.txtExtracted texttext/plain139929https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/41241/4/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Arthur%20C%c3%a9sare%20Messias%20Viana%20Pereira.pdf.txtac009ac8373f956a89b4bf7618739d3fMD54THUMBNAILDISSERTAÇÃO Arthur Césare Messias Viana Pereira.pdf.jpgDISSERTAÇÃO Arthur Césare Messias Viana Pereira.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1196https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/41241/5/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Arthur%20C%c3%a9sare%20Messias%20Viana%20Pereira.pdf.jpgf27e636af4b0642858a218fe1a8f61c0MD55CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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