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 Sensores de Bragg para bioaplicações
Please use this identifier to cite or link to this item http://hdl.handle.net/10773/7328

title: Sensores de Bragg para bioaplicações
authors: Alberto, Nélia Jordão
advisors: Pinto, João de Lemos
Nogueira, Rogério Nunes
keywords: Física
Fibras ópticas
Redes de Bragg
Biossensores |x Aplicações em medicina
Biocompatibilidade
issue date: 2011
publisher: Universidade de Aveiro
abstract: Nas últimas décadas, os sensores de Bragg têm sido frequentemente utilizados em inúmeras aplicações, em resultado das características únicas desta tecnologia. Contudo, a comunidade científica tem feito um esforço contínuo em desenvolver sensores que respondam tanto quanto possível aos requisitos e interesses de cada aplicação em particular. As bioaplicações são um campo de crescente interesse pelos sensores de Bragg, atendendo à heterogeneidade e complexidade dos meios de análise em questão. No âmbito desta dissertação foi realizada uma análise teórica dos princípios de funcionamento das redes de Bragg, focada em redes uniformes e inclinadas. Foi também descrito o processo de produção de redes de Bragg regeneradas. Redes de Bragg uniformes foram aplicadas na caracterização da reacção de polimerização e cura de materiais dentários, nomeadamente resina para base de dentadura, cimentos e gessos. Foi feita uma análise comparativa do desempenho de diferentes tipos de cimentos e gessos. Em relação ao gesso foi ainda avaliada a influência do rácio água/pó nas propriedades do material. Devido à importância que o índice de refracção tem na detecção de substâncias, doenças e controlo de qualidade de produtos, foi desenvolvido um sensor de índice de refracção baseado numa rede de Bragg inclinada. Implementaram-se também sensores para medição simultânea de índice de refracção e deformação, índice de refracção e temperatura e índice de refracção, deformação e temperatura, todos baseados numa única rede inclinada. O último dispositivo foi validado em ambiente laboratorial. Com o propósito de desenvolver um sensor baseado em redes de Bragg para monitorização da deformação óssea, foi avaliada a biocompatibilidade da fibra óptica em cultura de células osteoblásticas, e analisada a integridade física e funcionalidade da rede de Bragg nesse meio. O interesse em aumentar a sensibilidade e alargar a gama de trabalho dos sensores conduziu ao revestimento das fibras ópticas. Atendendo ao potencial índole biológica e biomédica do trabalho, usou-se como material de recobrimento o diamante, dada a excelente resposta em termos de biocompatibilidade, resistência à corrosão, não toxicidade e afinidade para espécies químicas e biológicas. Os filmes foram obtidos por deposição química a partir da fase vapor assistida por filamento quente. Para além de amostras de fibra óptica, foram revestidas redes de Bragg uniformes e regeneradas. Os sensores revestidos com diamante foram caracterizados à deformação e à temperatura.

In the last decades, Bragg sensors have often been used in numerous applications as a result of the unique features of this technology. However, the scientific community has made an ongoing effort to develop sensors that respond as much as possible to the requirements and interests of each particular application. The bioapplications are a field of growing interest by fiber Bragg sensors due to the heterogeneity and complexity of the media to monitor. As part of this dissertation, a theoretical analysis of the operating principles of Bragg gratings, focused on uniform and tilted gratings was carried out. It was also described the producing method of regenerated Bragg gratings. Uniform FBGs were applied to characterize the polymerization and curing reaction of dental materials, including denture base resin, cements and gypsums. A comparative analysis of the performance of different kinds of cements and gypsums was made. Regarding to gypsum, it has also assessed the influence of the water/powder ratio in the material properties. Due to the importance that the refractive index has in the detection of substances, diseases and quality control of products, a refractive index sensor based on a tilted fiber Bragg grating was developed. Sensors for simultaneous measurement of refractive index and strain, refractive index and temperature and refractive index, strain and temperature, all based on a single tilted grating were also implemented. The last device was validated in the laboratory. Aiming to develop a Bragg grating sensor for measuring strain in bone, the biocompatibility of the optical fiber in osteoblastic cells culture was assessed, and the physical integrity and functionality of the Bragg grating in that medium was evaluated. The interest in improving the sensitivity and extending the working range of the sensors led to the optical fiber coating. Taking into account its biological and biomedical potential applications, the diamond was used as coating material, due to the excellent response in terms of biocompatibility, corrosion resistance, non toxicity and affinity to chemical and biological species. The films were obtained by hot filament chemical vapor deposition. Apart of optical fiber samples, uniform and regenerated Bragg gratings were also coated. The diamond coated sensors were characterized to stain and temperature.
description: Doutoramento em Fisica
URI: http://hdl.handle.net/10773/7328
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FIS - Teses de doutoramento

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