ESTeSL - Dissertações de Mestrado
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Browsing ESTeSL - 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, ManuelABSTRACT - The experimental method usually used to monitor a drug release is not always representative of the natural conditions under which this process occurs. In most 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 were 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 was 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 instrumentos médicos: modelação, design e viabilidadePublication . Calhau, Maria Leonor Trigueiros; Matos, Manuel José de; Mendes, Mário José Gonçalves Cavaco; Azevedo, Tiago Gorjão Clara Charters deAs aplicações médicas da impressão 3D têm crescido muito rapidamente sendo esperada uma adoção generalizada em cuidados de saúde dentro de poucos anos. Em ambientes adversos a impressão 3D tem o potencial de providenciar on-site e on-demand soluções personalizadas a baixo custo. Apesar dos notáveis avanços em impressão 3D na área médica existem ainda muitos desafios tecnológicos e regulatórios para que esta tecnologia fique acessível a todas as populações. Este Trabalho Final de Mestrado teve como finalidade o estudo da fabricação de um kit de 8 instrumentos cirúrgicos por manufatura aditiva/impressão 3D para ser utilizado em ambientes adversos como catástrofes, guerra e exploração espacial. Para a criação dos instrumentos cirúrgicos pretendidos, inicialmente utilizou-se o SolidWorks, software de desenho assistido por computador (Computer assisted design, CAD), de forma a criar um modelo tridimensional dos mesmos para posterior impressão. De seguida, utilizou-se o UltiMaker Cura, software que gera código G a partir de arquivos CAD 3D, no qual se escolheu a segmentação adequada para cada um dos instrumentos cirúrgicos. Por fim, foram impressos os instrumentos através de uma impressora Anycubic Mega S. Efetuaram-se, por simulação, estudos sobre os esforços mecânicos a que os instrumentos estarão sujeitos durante uma cirurgia, dos quais se confirmou que os mesmos resistiriam às forças externas máximas. Foram exploradas técnicas de esterilização, como esterilização doméstica e desinfeção com álcool 70%. Através da esterilização doméstica com água a ferver verificou-se que 4 dos 8 instrumentos poderiam ser utilizados novamente e os restantes ficariam com deformação permanentemente impedindo-os de cumprir a sua função. Por outro lado, a desinfeção com álcool a 70% não deformou qualquer instrumento permitindo a reutilização de todos eles. Foi também estudada a usabilidade e maneabilidade dos instrumentos através de questionários aplicados a profissionais de saúde, cujo feedback foi maioritariamente positivo, afirmando que utilizariam este kit em caso de emergência.
- Impressão 3D de máscaras de imobilização para terapêutica: análise radiológica, mecânica e financeiraPublication . Duarte, Jéssica 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 filmes e peças 3D de materiais híbridos biocompatíveis com potenciais propriedades antimicrobianasPublication . Amaral, Inês Monte Vinha Ferreira; Sousa, Ana Catarina Cardoso de; Bragança, Ivo Manuel Ferreira deA resistência a antimicrobianos é atualmente um dos maiores problemas de saúde pública, sendo necessárias ações que visem combater esta ameaça global. Face a este problema, cada vez mais os compostos derivados de produtos naturais têm sido utilizados como agentes antimicrobianos no desenvolvimento de novos tratamentos para microrganismos resistentes. Face às melhorias tecnológicas os materiais híbridos têm sido altamente investigados, uma vez que as suas caraterísticas promissoras os tornam adequados a diversas aplicações na área da biomédica, podendo ser utilizados como base para novos produtos com propriedades antimicrobianas. O uso de polímeros naturais, que atuam como bases na produção de filmes ou como misturas para a impressão 3D apresenta diversas vantagens de onde se destaca a biocompatibilidade. Adicionalmente estes materiais provêm de fontes renováveis que os tornam muito atrativos em termos de custos e vantagens ambientais. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo a produção de filmes e peças 3D, fabricados com matrizes poliméricas com base no óleo de soja incorporados com compostos naturais (cinamaldeído, eugenol, o-vanilina e álcool vanílico) a fim de produzir materiais biocompatíveis, com possíveis propriedades antimicrobianas. Outro objetivo foi estudar o perfil de libertação dos compostos dos filmes produzidos. Foram avaliadas as caraterísticas físico-químicas e mecânicas dos filmes incorporados, através da análise de FTIR-ATR, absorção de água e ensaios de tração. De modo a avaliar a atividade antimicrobiana dos compostos selecionados e dos filmes produzidos foi utiliza a técnica de sobreposição de soft-agar, onde foram utilizadas duas estirpes de bactérias, a Staphylococcus aureus e a Escherichia coli. Na generalidade, os materiais produzidos revelaram-se mais eficazes contra a Staphylococcus aureus e os filmes de resina OSEA mostraram-se os mais promissores. Relativamente aos compostos ativos, a incorporação de cinamaldeído apresentou-se como a mais eficiente para a inibição do crescimento bacteriano.
- 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.