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http://hdl.handle.net/10773/7328
Título: | Sensores de Bragg para bioaplicações |
Autor: | Alberto, Nélia Jordão |
Orientador: | Pinto, João de Lemos Nogueira, Rogério Nunes |
Palavras-chave: | Física Fibras ópticas Redes de Bragg Biossensores |x Aplicações em medicina Biocompatibilidade |
Data de Defesa: | 2011 |
Editora: | Universidade de Aveiro |
Resumo: | 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. |
Descrição: | Doutoramento em Fisica |
URI: | http://hdl.handle.net/10773/7328 |
Aparece nas coleções: | UA - Teses de doutoramento DFis - Teses de doutoramento |
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