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Estudo do processo de envelhecimento de unha humana e esmalte dentário humano através de Técnica Fotoacústica Daniele Toniolo Dias F. Rosa UNIVERSIDADE.

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1 Estudo do processo de envelhecimento de unha humana e esmalte dentário humano através de Técnica Fotoacústica Daniele Toniolo Dias F. Rosa UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Campus Ponta Grossa

2 Antiga estação de trem 187 anos Catedral PONTA GROSSAPONTA GROSSA: habitantes localizada no centro do Paraná e a 103 km da capital Curitiba. Rio São Jorge Parque de Vila Velha Camelo Buraco do Padre Cachoeira da Mariquinha

3 1 – Introdução Os Métodos Fotoacústicos tem se tornado extremamente útil, em todos os segmentos das ciências, apresentando vantagens sobre a espectroscopia ótica convencional. O Método de Célula Fotoacústica Aberta permite obter a difusividade térmica ( ) da amostra, um parâmetro térmico de grande interesse na ciência dos materiais biológicos e inorgânicos. Determinar a difusividade térmica da unha e do esmalte dentário é importante para se compreender o processo de transferência de calor através dos tecidos ungueais e dentais. O comportamento da difusividade térmica possibilita avaliar envelhecimento e propagação de substâncias no material. 2 – Objetivo Principal Aplicar a técnica de Célula Fotoacústica Aberta (OPC) em unha humana e esmalte dentário com diferentes idades para sua caracterização térmica.

4 3 – Histórico O efeito fotoacústico foi verificado pela primeira vez em 1880, por Alexander Graham Bell. Parker, Rosencwaig e Gersho, na década de 70, propuseram um modelo padrão da célula fotoacústica. Figura 1: Célula Fotoacústica.

5 4 – Perfil de Profundidade: A análise de transmissão periódica de calor é feita pelo comprimento de difusão térmica: Figura 2: Variação do comprimento de difusão térmico com a freqüência.

6 5 – Técnica de Célula Fotoacústica Aberta Figura 3: Detalhamento do microfone. Para determinada categoria de espessura térmica Pressão f -1/2 E em que e ls é a espessura da amostra

7 6 – Montagem Experimental OPC – Propriedades Térmicas Figura 4: Experimento OPC Figura 5: Preparo da amostra para medida

8 7 – Aplicações Sistema Biológico: i – D T Dias, A Steimacher, M L Baesso, A N Medina and A C Bento: Thermal Characterization In Vitro of Human Nail: Photoacoustic Study of the Aging Process, Photochemistry and Photobiology, v. 83, p (2007). Figura 6: Partes da unha. ii – A P N de Carvalho, D T Dias, V C Bedeschi, O Nakamura, M Q Oliveira: In Vitro Photoacoustic Study of Aging Process in Human Tooth Enamel, XXXIII ENFMC em Águas de Lindóia (2010). Figura 7: : Esmalte dentário normal.

9 i – Unha x Idade Figura 8: Preparação. 8 unhas normais anos discos d 5 mm l s 257 m

10 Amostra (unha) idade (anos) l s ( m) * (10 -4 cm 2.s -1 ) Figura 9: Sinal PA típico.

11 média (14 4)x cm 2 /s 8 ( 90%) Figura 10: Difusividade térmica em função da idade. c p(médio) 1,68 J/gK Método de Relaxação Térmico (MTR) Figura 11: Calor específico AN Medina e A Steimacher.

12 (10 -4 cm 2.s -1 ) k= c p (10 -4 J.s -1.cm -1.K -1 ) e=k. -1/2 (10 -4 J.s -1/2.cm -2.K -1 ) Propriedades térmicas a) da unha humana onde (média) ~ ( ) g.cm -3 e c p(médio) ~ ( ) (J.g - 1.K -1 ). a) e c p foram medidos por métodos fototérmicos e k e e foram calculadas de, e c p,. e 2 ( 20%) k 20 ( 100%) Figura 12: Efusividade e condutividade térmica.

13 ProprExtrapolação idade inicial MínimoSaturaçãoIdades inflexãoInclinação de inflexão Idade no mínimo d1dmdsi1i2t1t e k d cpcp Análises da evolução das propriedades térmicas com a idade para unhas humanas usando uma função farmacológica bifásica. f=20 Hz 20anos (9 1) x cm 2 /s unha = 38 m

14 5 esmaltes dentários dentes normais anos discos d 10 mm l s 200 m Figura 13: Esmalte dentário e estrutura do dente. ii – Amostra – Esmalte Dentário

15 Figura 14: Gráfico linear típico do sinal PA x f 1/2. Idade (anos) b (-) l s (µm) * média (cm 2 /s) 170, , , , , , , , , ,00363

16 média (47 3)x cm 2 /s f=20 Hz 48anos (52 3) x cm 2 /s dente = 91 m Figura 15: Difusividade térmica x idade.

17 Idade (anos) b (-) l s (µm) * média (cm 2 /s) 170, , , , , , , , , , , , , ,00261 f=20 Hz 48anos 32 x cm 2 /s dente = 71 m ii.1 – Amostra Recente – Dentina ( média 26 ± 1)x10 -4 cm 2 /s Figura 16: Difusividade térmica x idade.

18 8 – Conclusão Considerando a importância de estudos biológicos de partes humanas incluindo unha [1-3], esmalte e dentina [4-6]. Através da Técnica de Célula Fotoacústica Aberta [7-8] o valor para a difusividade térmica de unha e esmalte dentário foi medida em função da idade. o estudo in vitro em unhas humanas mostrou um aumento e possível saturação da difusividade térmica com o aumento da idade. O valor médio encontrado foi de =(13,7 3,6)x10 -4 cm 2 /s. O estudo in vitro em esmalte dentário mostrou uma possível diminuição da difusividade térmica com o aumento da idade. O valor médio foi de (47 3) x cm 2 /s. Na literatura foi encontrado =42 x cm 2 /s [6] usando experimento em termopar. Através de nossos resultados podemos sugerir que este dente deveria ter aproximadamente 57,9 anos.

19 9 – Perspectivas A partir dos resultados expostos pode-se avaliar a penetração de substâncias químicas, de uso terapêutico e diagnósticos, através dos tecidos avaliados. A técnica torna-se apta para avaliar outros tecidos humanos em função da idade, por exemplo pele. Os pesquisadores envolvidos agradecem a FAPESB, CNPq CAPES e FAPEX.

20 1.Giese K., Nicolas A., Sennhenn B. and Kolmel K., Can. J. Phys. 64 (1986) Bowman H. F., Cravalho E. G. and Woods M., Ann. Ver. Of Biophys. & Bioeng. 4 (1975) Sowa M. G., Wang J., Schultz C. P., Ahmed M. K. and Mantsch H. H., Vibrational Spectroscopy 10 (1995) Panas J. A., Preiskorn M., Dabrowski M. and Zmuda S., Infrared Phys. Tech. 49 (2007) Panas A. J., Zmuda S., Terpilowski J. and Preiskorn M., Inter. J. Thermophys. 24 (2003) Braden M, J. Dent. Res. 43 (1964) Perondi L. F. and Miranda L. C. M., J. Appl. Phys. 62 (1987) Dias D. T., Steimacher A., Bento A. C., Medina A. N. and Baesso M. L., Photochem. Photobiol. 83 (2007) – Bibliografia Obrigada!!!!!


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