ISEL - Engenharia Biomédica - Dissertações de Mestrado
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Browsing ISEL - Engenharia Biomédica - Dissertações de Mestrado by Subject "3D printing"
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- Development of a liquid cell to study the release of Brimonidine in real timePublication . Pereira, Tiago Alves; Ferreira, Quirina; Matos, ManuelThe experimental method usually used to monitor a drug release is not always representative of the natural conditions under which this process occurs. In most of the cases, the study of drug release kinetics is a static process that is unaffected by the fluid dynamics that occur in all living organisms. In this thesis, a dynamic cell was developed to quantify the release of Brimonidine, a drug used in the treatment of glaucoma, from a thin nanostructured film in real time. More specifically, the design and subsequent 3D printing of a dynamic cell under a constant flow of an aqueous solution was made to monitor the release of Brimonidine. For the present work, multilayer films composed of Brimonidine encapsulated in Polymer β-cyclodextrin alternated with a water-soluble polymer, poly-β-amino ester were prepared by the layer-by-layer technique and their growth was controlled by Ultraviolet-Visible Spectroscopy, Atomic Force Microscopy and Neutron Reflectivity Brimonidine release kinetics were monitored in the dynamic cell immersing the films in a volume of about 25 cm3 under the influence of two flow rates: Q= 4.14 mL/min and Q=2 mL/min. Samples were collected at specific times and analyzed by Ultraviolet-Visible spectroscopy. Results demonstrated a stratified release of Brimonidine at both flow rates, where each step corresponded to the release of a bilayer. The kinetics have been found to be slower for the lower flow rate. This work demonstrated the relevance of using a dynamic drug release control system that can be used in other drug delivery systems.
- Impressão 3D de estruturas híbridas de base polimérica para libertação controlada de compostos anti-inflamatóriosPublication . Baptista, Inês Ferreira; Sousa, Ana Catarina Cardoso de; Bragança, Ivo Manuel Ferreira deA manufatura aditiva é considerada uma das tecnologias emergentes mais importantes dos últimos 10 anos. Entre as diferentes tecnologias de impressão 3D disponíveis, a estereolitografia (SLA) permite imprimir peças altamente detalhadas, num processo camada a camada, resultando numa eficiência avançada e num preço de produção mais baixo. A cura é feita por radiação ultravioleta, o que permite a produção de materiais biocompatíveis que não podem ser expostos a altas temperaturas. Esta área representa uma nova possibilidade para a produção de materiais híbridos, que combinam polímeros com agentes farmacêuticos ativos. Além disso, a utilização de polímeros e a tecnologia de impressão 3D promovem a sustentabilidade e a personalização dos tratamentos médicos, representando uma contribuição importante para a área da saúde. Neste contexto, o presente estudo teve como objetivo a potencial utilização de uma resina fotossensível, e uma mistura de polietilenoglicol e polietilenoglicol diacrilato como candidatos para produzir filmes e peças impressas em 3D, dopadas com diferentes fármacos (paracetamol, ibuprofeno e nimesulida) a fim de apresentarem possíveis propriedades anti-inflamatórias. Os filmes foram produzidos com cura a 405 nm e as peças 3D foram produzidas utilizando a técnica de SLA. Os materiais híbridos foram caracterizados química e mecanicamente, através da análise de FTIR-ATR, absorção de água e ensaios de tração, e os perfis de libertação foram registados em etanol, durante 48 horas, por espetrofotometria de UV-vis. Na generalidade, os materiais híbridos produzidos com polietilenoglicol e polietilenoglicol diacrilato apresentaram maiores taxas de libertação dos fármacos revelando-se mais promissores para possíveis aplicações biomédicas.
- Impressão 3D de máscaras de imobilização para terapêutica : análise radiológica, mecânica e financeiraPublication . Duarte, Jessica Alexandra Bento; Loja, Maria Amélia Ramos; Vieira, Lina; Portal, Ricardo FontesIntrodução: O fabrico de máscaras de imobilização termoplásticas é um processo moroso, fortemente dependente do profissional de saúde e potencialmente desconfortável para o doente. O presente estudo teve como objetivo contribuir para um processo alternativo automatizado de fabrico de máscaras de imobilização, da região abdominal de voluntários, com recurso à impressão 3D. E consequentemente com a análise do modelo, no que se refere às propriedades dosimétricas mecânicas e financeiras do ácido poliláctico (PLA). Metodologia: Adquiriram-se os dados da zona abdominal de um voluntário utilizando um scanner ótico 3D. Após isto, imprimiram-se em 3D nove placas de PLA com espessuras de 2 mm (designadas por T2I50, T2I80, T2I100, para enchimentos de 50, 80 e 100% respetivamente), de 4 mm (designadas por T4I50, T4I80, T4I100 para os enchimentos referidos anteriormente) e de 6 mm (T6I50, T6I80 e T6I100 para os mesmos enchimentos). Avaliaram-se as propriedades radiológicas e mecânicas do PLA submetendo as placas, a uma pressão mecânica (6726 Pa) e radiação com feixe de fotões com 3 energias (6 MV, 10 MV, 15 MV). Posteriormente, imprimiu-se em 3D a máscara abdominal através da aquisição de dados realizada anteriormente. Os custos e os tempos do processo também foram analisados. Resultados: As placas T2I50, T2I80, T2I100 e T4I50 revelaram transmissões de dose equiparadas às da máscara convencional em todas as energias. A deformação mecânica revelou resultados positivos com a deformação máxima de 0,521 mm a pertencer à placa T2I50. Os custos finais do serviço com o processo proposto (custo material + mão-de-obra) diminuem de 13.174-19.574 € para 4.457-6.739 €, ou seja uma redução de 66%. Adicionalmente existe ainda uma redução do tempo que o doente tem de estar deitado para realização da máscara: 10 minutos vs. 5 minutos (redução de 50%). Discussão/Conclusão: Os declives das retas de tendência, tanto na transmissão da radiação como no deslocamento mecânico, são superiores nos resultados das diferentes espessuras vs. os resultados dos enchimentos. Isto pode indicar que o aumento na espessura tem um impacto maior tanto na atenuação da radiação como na resistência mecânica. O PLA revelouse um material excelente para integração numa máscara de imobilização pela minimização da atenuação do feixe de fotões que iguala os sistemas de imobilização actualmente estabelecidos na radioterapia moderna, e pelas propriedades mecânicas favoráveis à sua robustez mecânica. O processo de impressão 3D proposto apresentou resultados promissores ao nível de custos relativamente ao processo convencional dado que, apesar do aumento em custos de mão-de-obra, existe uma redução significativa dos custos materiais. Os resultados de tempo foram inadequados à realidade do serviço maioritariamente pelo longo tempo de impressão, apresentando grandes oportunidades para melhoria e otimização neste aspeto.
- Produção de estruturas de quitosano e alginato por impressora de extrusão por seringaPublication . Paz, Catarina Martins; Bragança, Ivo Manuel Ferreira de; Sousa, Ana Catarina Cardoso deA investigação e o desenvolvimento da impressão tridimensional (3D) para aplicações na área da engenharia biomédica tem aumentado significativamente na última década. A impressão 3D permite criar estruturas complexas e personalizadas, adaptadas às características individuais de cada paciente, apresentando benefícios nos tratamentos de diversas condições médicas e reduzindo os custos associados. O desenvolvimento de biomateriais naturais, com propriedades biológicas melhoradas devido à sua biocompatibilidade e não toxicidade, é atualmente uma área em expansão e com um grande potencial de aplicação. Os antioxidantes são substâncias que têm demonstrado a sua capacidade de proteger contra os radicais livres e controlar o stress oxidativo das células. A combinação de biopolímeros com compostos que apresentam uma atividade antioxidante comprovada é particularmente interessante para a produção de pensos para feridas. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo a produção de filmes de quitosano e alginato dopados com ácido ascórbico e quercetina, com o objetivo de produzir materiais biocompatíveis, com possíveis propriedades antioxidantes. Os filmes foram produzidos pelo método de casting e estudou-se o perfil de libertação dos compostos incorporados. De modo a avaliar a atividade antioxidante dos filmes produzidos foi utilizado o método do DPPH e os resultados demonstraram que a incorporação de quercetina permitiu obter filmes de quitosano e alginato com atividade antioxidante. Para avaliar a sua utilização em tecnologias de fabrico aditivo, este trabalho envolveu a modelação e criação de um módulo de seringa personalizado para desenvolver uma impressora 3D por extrusão por seringa, de baixo custo, adaptada ao fabrico de estruturas tridimensionais de quitosano e alginato. Foi possível produzir ambas as estruturas, no entanto as estruturas impressas de alginato demonstraram uma qualidade superior comparativamente com as de quitosano.
- Reconstrução 3D e prototipagem rápida de estruturas anatómicas a partir de imagens de tomografia computorizadaPublication . Melo, Mariana Cortilho; Loja, Maria Amélia; Vieira, Lina; Rodrigues, José AlbertoA imagem médica apresenta cada vez mais um papel indispensável, quer ao nível do diagnóstico, como ao nível da terapia. Quando conciliada com reconstruções tridimensionais e impressão de modelos 3D abre novas oportunidades no avanço da medicina. A junção da imagem médica à possibilidade de melhoria nesses processos, pode promover a criação de soluções individualizadas e adaptadas a cada caso. Este trabalho teve por base a imagem médica com o objetivo de desenvolver dois modelos 3D, a partir de imagens 2D, de estruturas anatómicas com patologias distintas. Neste estudo foram utilizados exames, de um hospital situado na região de Lisboa, com a finalidade de, após a sua análise, serem escolhidos dois casos correspondentes aos dois modelos de estudo. O primeiro modelo passou pela representação de um órgão, nomeadamente o rim, que apresenta um carcinoma das células renais. O segundo modelo corresponde a um vaso, mais precisamente a artéria aorta abdominal que contém como elementos patológicos um aneurisma. Foram recolhidos exames de tomografia computorizada (TC) abdominal e pélvico, para o primeiro caso de estudo e exames de angio TC, para o segundo caso de estudo. Para produzir os modelos utilizou-se um programa, de software de código aberto, dirigido para imagem médica com processamento de imagem e visualização tridimensional, de nome 3D Slicer. Para além deste programa, recorreu-se ao programa Solidwork para efetuar melhorias dos modelos, para que fossem passiveis de impressão 3D. Concluiu-se com este estudo, focado na região abdominal e pélvica, que é possível criar modelos 3D de estruturas anatómicas complexas, sendo uma técnica cada vez mais a adotar, pois auxilia no diagnóstico médico e na perceção anatómica de patológica. Verificou-se também que existem limitações mediante o tipo de estrutura que se pretende representar, e neste caso constatou-se que o rim, por ter uma estrutura mais complexa, impôs mais obstáculos para a criação do modelo 3D, comparativamente à artéria aorta abdominal.