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CPGEI (Doutorado): Leandro Zen Karam-21/05/15

Defesa Pública de Doutorado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
Quando 21/05/2015
das 13h30 até 17h30
Onde Sede Central: Sala C-301
Nome do Contato Prof. Hypolito José Kalinowski
Participantes Prof. Hypolito José Kalinowski, Dr. Orientador UTFPR
Prof. Jean Carlos Cardoso da Silva, Dr. Co-orientador UTFPR
Banca examinadora:
Prof. Hypolito José Kalinowski, Dr. Presidente UTFPR
Profa. Osnara Maria Mongruel Gomes, Dra. UEPG
Prof. Christiano Santos Rocha Pitta, Dr. IFPR
Profa. Ilda Abe, Dra. UTFPR
Ana Paula Gebert de Oliveira Franco, Dra.
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Desenvolvimento de um biosensor para mensuração de deformações mecânicas em tecidos ósseos

Resumo: O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um biosensor, utilizando redes de Bragg em fibras óticas, capaz de mensurar deformações em tecido ósseo, para tal foram necessários uma série de trabalhos. Inicialmente foram realizados testes de esterilização e desinfecção com sensores, após o processo completo, os sensores foram testados quanto a sua sensibilidade. No mesmo trabalho os métodos de esterilização e desinfecção foram testados para aferir sua eficiência. Com isso os métodos de esterilização e desinfecção autoclave, óxido etileno, hipoclorito de sódio, cloramina T e ácido peracético, foram eficazes para eliminação e ou inativação dos microrganismos, sem que haja alterações no comportamento das FBGs. Com isso definem-se métodos aplicáveis para possíveis estudos, onde fibras óticas serão implantadas em animais in vivo para estudos de comportamento metabólico com a presença de materiais inorgânicos. Na continuidade dos trabalhos foram realizados testes de compatibilidade de fibras óticas inseridas no tecido subcutâneo de ratos. Baseado na análise descritiva dos cortes histológicos pode-se concluir que as fibras ópticas sem revestimento e com revestimento foram biocompatíveis quando implantadas em subcutâneo de ratos. Sendo assim é possível contemplar o desenvolvimento de um sensor baseado em redes de Bragg em fibras óticas para implantação direta no tecido ósseo. Na continuidade do trabalho foram realizados testes-piloto para o desenvolvimento da metodologia de construção e implante no desenvolvimento de biossensores. Com todo o trabalho feito até à data, o desenvolvimento e construção de um biossensor que foi implantado in vivo foi possível. O biossensor foi fixado na região mandibular de um touro quatro meses de idade. Uma semana após a implantação, os animais receberam diferentes tipos de alimentos e foi monitorizada durante a ingestão de alimentos. Com as deformações medidas analisar os diferentes padrões mastigatórios e diferentes magnitudes de força e frequência mastigatória que o animal desenvolvidas durante o processo de mastigação completar os objetivos deste estudo.
Palavras-chave: Redes de Bragg em fibras, esterilização, desinfecção, in vivo, biosensor

Development of a biosensor for measurement of mechanical deformations in bone tissue

Abstract: This study aims to develop a biosensor using Bragg gratings in optical fibers, capable of measuring deformation in bone tissue for this took a lot of work. Initially sterilization and disinfection with sensors tests were performed after the entire process, the sensors were tested for their sensitivity. In the same study methods of sterilization and disinfection have been tested to assess its efficiency. Thus methods of sterilization and disinfection autoclave, ethylene oxide, sodium hypochlorite, chloramine T and peracetic acid were effective for removing or inactivating microorganisms and, without changes in the behavior of the FBGs. With this set up methods applicable for possible studies, where optical fibers are implanted in in vivo animal studies metabolic behavior in the presence of inorganic materials. Continuing the work was carried out optical fiber compatibility tests inserted in the subcutaneous tissue of rats. Based on the descriptive analysis of histological sections can be concluded that the optical fiber uncoated and coated were biocompatible when implanted in rat subcutaneous tissue. Thus it is possible to contemplate the development of a sensor based on Bragg gratings in optical fibers for direct implantation into the bone tissue. Following on from the work were carried out pilot tests for development of construction methodology and implant in biosensor development. With all the work done to date, the development and construction of a biosensor that was implanted in vivo was possible. The biosensor was fixed in the mandibular region of a bull four months old. A week after implantation, the animal received different types of food and was monitored during the intake of foods. With the deformations measured parse the different masticatory patterns and different magnitudes of force and masticatory frequency that the animal developed during the chewing process completing the objectives of this study.
Keywords: Optical fiber Bragg grating sensors, sterilization, disinfection, in vivo, biosensor

Lista de publicações:

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LÓPEZ-HIGUERA, JOSÉ M. ; JONES, JULIAN D. C. ; LÓPEZ-AMO, MANUEL ; SANTOS, JOSÉ L. ; PULIDO, C. A. ; FRANCO, A. P. G. O. ; KARAM, L. Z. ; KALINOWSKI, H. J. ; GOMES, O. M. M. . Study of deformation of resin cements used in fixing of root posts through fiber Bragg grating sensors. In: OFS2014 23rd International Conference on Optical Fiber Sensors, 2014, Santander. p. 91574R.

LÓPEZ-HIGUERA, JOSÉ M. ; JONES, JULIAN D. C. ; LÓPEZ-AMO, MANUEL ; SANTOS, JOSÉ L. ; KARAM, L. Z. ; PEGORINI, V. ; PITTA, C. S. R. ; ASSMANN, T. S. ; CARDOSO, R. ; KALINOWSKI, H. J. ; SILVA, J. C. C. . determination of chewing patterns using FBG and artificial neural networks. In: OFS2014 23rd International Conference on Optical Fiber Sensors, 2014, Santander. p. 91573Z.

KARAM, LEANDRO Z. ; MILCZEWSKI, MAURA S. ; KALINOWSKI, HYPOLITO J. ; LIAO, YANBIAO ; JIN, WEI ; SAMPSON, DAVID D. ; YAMAUCHI, RYOZO ; CHUNG, YOUNGJOO ; NAKAMURA, KENTARO ; RAO, YUNJIANG . Strain monitoring of the periodontal ligament in pig's mandibles. In: OFS2012 22nd International Conference on Optical Fiber Sensor, 2012, Beijing. OFS2012 22nd International Conference on Optical Fiber Sensors, 2012. v. 8421.

LA-FORCADA, S. B. ; CUNHA, A. ; FURUSE, A. ; FRANCO, A. P. G. O. ; KARAM, L. Z. ; KALINOWSKI, HYPOLITO J. ; OMAGHI, B. P. . Linear strain of elastomeric materials assessed by fiber Bragg grating-sensors. In: 90th General Session and Exhibition of the IADR, 2012, Foz do Iguaçu. Journal of Dental Research. Michigan: SAGE Publications, 2012. v. 91. p. 92-92.

FRANCO, A. P. G. O. ; KARAM, L. Z. ; MILCZEWSKI, MAURA S. ; KALINOWSKI, H. J. . Monitoring Deformation of Resin Cements During Polymerization. In: Latin America Conference on Optics and Photonics - LAOP, 2012, 2012, São Sebastião, SP. Latin America Optics and Photonics Technical Digest, 2012, 2012. v. LT3A. p. 2-3.

KARAM, L. Z. ; FRANCO, A. P. G. O. ; TOMAZINHO, P. ; KALINOWSKI, H. J. . Validation of a Sterilization Methods in FBG Sensors for in vivo Experiments. In: Latin America Conference on Optics and Photonics - LAOP, 2012, 2012, São Sebastião, SP. Latin America Optics and Photonics Technical Digest, 2012, 2012. v. LT2A. p. 7-3.

KARAM, L. Z. ; FRANCO, A. P. G. O. ; TOMAZINHO, P. ; SIGNORINI, L. ; CARVALHO, L. ; FERNANDES, M. H. ; HECKE, M. B. ; KALINOWSKI, H. J. . Evaluation of the efficacy and influence of the decontamination and sterilization of FBGs exposed to S. aureus and E. coli. In: International Conference on Applications of Optics and Photonics, 2011, Braga. Volume 8001 International Conference on Applications of Optics and Photonics, 2011. v. 8001. p. 1-4.

KARAM, L. Z. ; PATYK, R. ; SACCON, F. ; KALINOWSKI, H. J. . Walk Frequency Measurements Using a Fiber Optic Bragg Grating Sensor. In: V Latin American Congress on Biomedical Engineering CLAIB 2011, 2011, Havana. V Latin American Congress on Biomedical Engineering CLAIB 2011May 16th-21st, 2011, Habana, Cuba, 2011. p. 1-4.

KARAM, LEANDRO ; FRANCO, ANA PAULA ; PULIDO, CAMILO ; GOMES, OSNARA ; KALINOWSKI, HYPOLITO . In vitro and in situ fiber Bragg grating sensor analysis of two dental resin cements. Journal of Lightwave Technology (Print), 2014.

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