Análise sub-ppm de flúor em água pela técnica PIGE

Neste trabalho é desenvolvido um novo método para a análise de flúor em água, na região de concentrações de décimos de ppm, baseado na técnica PIGE (Particle-Induced Gamma-ray Emission). Mostra-se que a determinação de concentrações dessa ordem de grandeza pela técnica PIGE exige o uso de um método de pré-concentração. Algumas tentativas de pré-concentração do flúor por meio de sua adsorção em sólidos em pó (carvão ativado, sílica e óxido de zircônio, entre outros) são descritas. A não-uniformidade da distribuição de flúor observada nestes materiais, após a adsorção, constituiu um problema crítico para a análise PIGE, que inviabilizou a extração de informações quantitativas a respeito das concentrações. Assim, o método utilizado para pré-concentrar o flúor nas amostras de água foi a redução de volume por evaporação. As amostras pré-concentradas foram irradiadas por um feixe de prótons de 4 MeV, em ar. Para testar a validade da metodologia de análise desenvolvida, cinco amostras de água fuoretada da cidade de São Paulo foram coletadas para a realização de um exame intercomparativo com outros cinco laboratórios. A análise nestes laboratórios foi realizada por meio das técnicas do eletrodo íon-seletivo e de cromatografia iônica. Os resultados da intercomparação demonstram claramente que a metodologia proposta neste trabalho é adequada para a análise de água fluoretada. Não foram observados indícios de erros sistemáticos e a precisão final nos valores de concentração foi de 5 a 10%. Algumas perspectivas de tornar a análise mais precisa são apontadas e discutidas.

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A razão Sr/Ca em hidroxiapatita produzida a partir de células ósseas humanas em ambientes com diferentes concentrações de estrôncio

Esta dissertação de mestrado descreve o estudo realizado sobre como a oferta de estrôncio afeta a razão Sr/Ca em hidroxiapatita formada in vitro. Este trabalho pretende dar subsídios para que posteriormente seja possível fazer um estudo da razão Sr/Ca em função da temperatura também em hidroxiapatita formada in vitro. Foram utilizadas células osteoblásticas da linhagem MG-63 com concentrações de estrôncio no meio de cultura que variaram de 0,0 até 33,0 microgramas por mL de meio. Os nódulos ósseos formados pelas células foram caracterizados pelas técnicas Absorção de Infravermelho por Transformada de Fourier (FT-IR), que foi utilizada com o objetivo de identificar ligações de fosfato nas amostras, e Difração de Raios-X (XRD), que teve como objetivo confirmar a presença de hidroxiapatita nos minerais formados e comparar a cristalinidade do material com e sem estrôncio. A quantificação da razão Sr/Ca foi feita utilizando as técnicas Retro-espalhamento Rutherford (RBS) e Emissão de Raios-X por Indução de Partículas (PIXE), que são capazes de fazer a identificação e quantificação elementar. Os resultados obtidos mostram que os nódulos formados são compostos por hidroxiapatita. Com relação à quantificação, mostrou-se que não foi possível substituir mais de 10% do íons de cálcio por íons de estrôncio, o que está de acordo com previsões teóricas. Além disso, para altas concentrações de estrôncio no meio a mineralização do cálcio diminuiu duas ordens de grandeza e as medidas da razão Sr/Ca obtiveram resultados bastante dispersos, indicando uma possível mudança metabólica das células que parece inviabilizar o bom funcionamento fisiológico das mesmas.

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Análise de elementos traço em amostras de sedimento da região do Rio Toledo

Neste trabalhado são caracterizados amostras de sedimento de vários pontos ao longo do Rio Toledo-PR, usando a técnica PIXE (Particle Induced XRays Emission), a fim de quantificar elementos traço que podem nos fornecer as possíveis fontes de poluentes deste rio. As amostras foram coletadas em seis pontos do leito do rio, durante um período de doze meses (12/2001 a 11/2002). O material coletado foi seco à temperatura ambiente, depois de peneirado e moido, e compactado em pastilhas. A irradiação das amostras foi realizada no LAMFI ( Laboratório de Análises de Materiais por Feixe Iônico) utilizando um feixe monoenergético de H+ de 2:39 MeV. A detecção dos raios X foi efetuada por um detector Si(Li) e uma eletrônica padrão. A análise dos espectros PIXE, usando o programa AXIL, nos permitiu identificar e quanti ficar alguns dos elementos presentes na amostra. As amostras analisadas são alvos grossos, assim sendo as concentrações necessitam de uma validação, para isto uma amostra referenciada (sedimento do Rio Búfalo - RM 8704) foi utilizada nos cálculos das concentrações elementares. Nas amostras analisadas foram identificados 18 elementos, sendo estes: Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr e Pb. Destes elementos decidimos monitorar os seguintes: V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn e Pb.

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Modificação superficial de titânio para promoção de osteointegração

O titânio é considerado um biomaterial (material biocompatível) pela baixa reatividade e pela grande estabilidade da sua camada de óxido superficial. Pelas suas propriedades mecânicas ele é usualmente utilizado na fabricação de substitutos ósseos e implantes dentários. Visando contribuir para o desenvolvimento de novas superfícies osteointegráveis, neste trabalho foram estudadas duas superfícies de titânio modificadas com implantação iônica de P e BF2 com energia de 30 e 77keV, respectivamente. As superfícies foram submetidas a ensaios in vitro de cultura celular de células osteoblásticas (MG-63) e os resultados foram comparados com duas superfícies comerciais: poliestireno tratado para meio de cultura celular (PC) e titânio comum utilizado em implante dentário (TI). A atividade enzimática da fosfatase alcalina (FA) associadas à formação de biofilme mineralizado pelas células diferenciadas foram avaliadas. Concentrações de cálcio e fósforo no biofilme foram determinadas por espectroscopia de raios-X induzida por prótons, PIXE. Imagens superficiais com microscopia eletrônica de varredura serviram para verificar a homogeneidade e integridade dos biofilmes formados. Medidas de ângulo de contato foram realizadas para determinar o caráter hidrofílico das superfícies e do biofilme formado. As superfícies PC e TI se apresentaram hidrofílicas com formação de biofilme menos homogêneo que as apresentadas pelas superfícies PT e BFT, ambas hidrofóbicas. As concentrações de FA medidas no meio de cultura indicaram consumo maior que a secreção em PC e TI. Em PT e BFT foram observados acúmulos de FA no meio de cultura. Concentrações maiores de cálcio e fósforo foram observadas em PC e TI. Destas observações, as quatro superfícies podem ser consideradas biocompatíveis (não citotóxicas) pela formação de biofilme mineralizado e pelas medidas de atividade enzimática.

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Elementos traço em soro sanguíneo medidos pelos métodos PIXE e ICP-MS

O principal objetivo deste trabalho foi desenvolver uma metodologia de análise de soro sanguíneo utilizando os métodos Proton Induced X-ray Emission (PIXE) e Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS). O PIXE é um método de análise multielementar baseado na detecção dos raios-X característicos emitidos pelas amostras, quando bombardeadas com feixes de íons (H+, He+, ...) com energia da ordem de alguns MeV. Já o ICP-MS é um espectrômetro de massa que analisa componentes de amostras ionizadas, separados de acordo com suas razões massa carga (m/z). Para a realização deste estudo, as amostras de sangue dos voluntários (30 jovens com idade entre 18 e 25 anos) foram coletadas no Hospital Universitário da USP utilizando tubos de vidro da BD VacutainerTM sem aditivos (Processo do Comitê de Ética: HU-615/05). O soro foi obtido pela centrifugação dos tubos a 3000 rpm. As amostras foram pipetadas sobre Nuclepore (10um de espessura) e secas a temperatura ambiente, para o método PIXE, e diluídas de 1:10, para as análises com ICP-MS. A acurácia dos resultados foi verificada analisando materiais de referências de soro do National Institute of Public Health - Québec (ICP-03B-02 e ICP-02-S-05). A análise dos padrões apresentou 78% dos dados entre ±1?, 14% entre ±2? e 4% além de ±3?. Este estudo de elementos traço em soro humano revelou um total de 22 elementos: Be, Al, P, S, Cl, K, Ca, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Se, Br, Mo, Cd, Sn, Tl e Pb, com concentrações entre 9 ng/l e 6 g/l, o que compreende 9 ordens de grandeza, e também permitiu o estudo das funções de distribuição de probabilidades dos elementos. As técnicas utilizadas foram eficientes e complementares na realização deste trabalho. Os resultados das concentrações elementares medidas neste trabalho concordaram com os valores da literatura.

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