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Title: Caracterização física e química e controle cinético do efeito da luz azul em polímeros luminescentes : aplicação no desenvolvimento de sensores de radiação para uso em fototerapia neonatal.
Authors: Ferreira, Giovana Ribeiro
metadata.dc.contributor.advisor: Bianchi, Rodrigo Fernando
Keywords: Análise e seleção de materiais
Hiperbilirrubinemia
Fototerapia
Icterícia neonatal
Issue Date: 2013
Citation: FERREIRA, G. R. Caracterização física e química e controle cinético do efeito da luz azul em polímeros luminescentes: aplicação no desenvolvimento de sensores de radiação para uso em fototerapia neonatal. 2013. 155 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2013.
Abstract: A hiperbilirrubinemia ou icterícia neonatal é um problema mundial e uma condição comum entre os neonatos. Em geral, fototerapia com luz azul é a terapia mais utilizada para o tratamento dessa condição e para a prevenção da neurotoxidade da bilirrubina, mas sua utilização não é padronizada e sua eficiência depende de diversos fatores. Além disso, tem sido demonstrado que não há métodos ou instrumentos padronizados utilizados para relatar as doses de radiação administradas durante o tratamento. Neste contexto, é proposto o desenvolvimento de um novo sensor orgânico que indique facilmente e em tempo real a dose de radiação acumulada pela mudança de cores de um polímero conjugado sensível a radiação colocado sobre um material luminescente verde. A ideia básica é que o dispositivo funcione de forma semelhante a um semáforo, no qual o vermelho indica que a dose de radiação administrada é subterapêutica e verde representa que a dose prescrita foi administrada. A resposta do sensor é baseada na mudança de cores em polímeros conjugados que ocorre devido a sua fotoxidação. Por isso, o comportamento ótico de três polímeros derivados do poli(p-fenilenovinileno) BDMO-PPV, MDMO-PPV e MEH-PPV e de três materiais luminescentes verdes PDHFPPV ou LaPPS 16, Alq3 e uma ftalocianina de cobre de fórmula (Dy220) expostos à radiação azul foram estudados por espectroscopia de luminescência e de absorção no UV-Vis. Os resultados mostram a possibilidade de desenvolvimento de sensores de radiação baseado nestes materiais. A cinética das reações de fotooxidação foi controlada adicionando compostos sequestradores de radicais livres (Irganox 1010®) ou iniciadores da formação de radicais (peróxido de benzoíla) e os parâmetros cinéticos dessas reações foram determinados. A determinação dos parâmetros cinéticos, além de ser interessante do ponto de vista físico-químico, é útil para o ajuste das curvas-dose resposta dos sensores. As mudanças na estrutura química dos polímeros devido aos processos oxidativos, por sua vez, foi estudada por meio de espectroscopias FTIR e RMN e cromatografia GPC. Finalmente, a arquitetura multicamadas contendo papel:PS:Dy220PS:MEH-PPV foi selecionada para o desenvolvimento de um sensor multicamadas para o monitoramente da radiação administrada em fototerapia neonatal. A avaliação do sensor mostrou que o dispositivo apresenta seis dos sete pilares da qualidade em saúde (eficácia, eficiência, efetividade, otimização, aceitabilidade e legitimidade) além de baixo custo, reprodutibilidade, estabilidade, linearidade e faixa de operação satisfatória para o tratamento fototerapêutico.
metadata.dc.description.abstracten: Jaundice or neonatal hiperbilirrubinemia is a systemic global problem and a common condition in newborns. The blue-light phototherapy is the most common form of treatment for jaundice in order to prevent the neurotoxicity of bilirubin. However its application is not standardized and can be affected by a variety of factors the duration of treatment. Furthermore, recent studies have shown either that no single standardized method or instrument designed to detect and measure radiant energy are general used for reporting the correct phototherapy dosages in the clinical literature. In this context, we proposed a new organic real-time sensor whose cumulative dose is easily indicated by a dynamic fluorescence color change from a blue-light sensitive red conjugated polymer, on the top of light stable and green emitter material. The basic idea behind this concept use an analogy of a traffic light device, where red represents subtherapeutic dose and green represents the prescribed dose. The sensor response is based on the changes in optical properties of a red luminescent polymer due the photoxidation process of conjugated polymers. In this sense, the optical behavior of the poly(p-phenylene vinylene) based polymers: BDMO-PPV, MDMO-PPV, and MEH-PPV and green-emitters materials: Alq3 PDHFPPV or LaPPS16 and a copper phthalocyanine (Dy220) exposed to blue light were investigated by fluorescence and UV-VIS absorption spectroscopes. The results show the possibility of developing radiation sensor based on luminescent materials. The kinetics of these reactions was controlled incorporating small amounts of radical scavenger (Irganox 1010®) or radical initiator (benzoyl peroxide) and the kinetics parameters (rate constant, rate law and half time) of these reactions were determined. The determination of the kinetics parameters apart from the pure physical chemical interest will help to improve the performance and lifetime of optoelectronic devices and adjust the dose-response of the radiation sensors. The changes in chemical structure of the luminescent polymers due the photoxidation process is studied by the FTIR and NMR spectroscopes and GPC chromatography. Finally, we develop a multilayer device (paper:PS:Dy220PS:MEH-PPV) to monitoring the radiation used in neonatal phototherapy. The performance evaluation of sensors showed that the device presents six of the seven pillars of quality in health (efficacy, efficiency, effectiveness, optimality, acceptability, legitimacy) and other advantages such as low cost, stability, linearity, and adequate operating range to use in the neonatal phototherapy.
Description: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/3897
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo autor, 31/10/2013, com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 3.0, que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que seja citado o autor e licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação desta.
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