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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2008.tde-11082008-185152
Documento
Autor
Nome completo
Helton Almeida dos Santos
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2008
Orientador
Banca examinadora
Andrade, Adnei Melges de (Presidente)
Bianchi, Rodrigo Fernando
Sampaio, Magda Maria Sales Carneiro
Título em português
Preparação por inkjet e caracterização de dosímetros poliméricos para radiação UV-azul.
Palavras-chave em português
Dosímetros
Filmes finos
Impressão
Polímeros (materiais)
Radiação ultravioleta (monitoramento)
Resumo em português
Ao final da década de 1980, pesquisadores da empresa Eastman Kodak anunciaram as propriedades eletroluminescentes de materiais orgânicos não poliméricos. Seguindo essa linha, em 1990, um grupo de pesquisadores ingleses demonstrou propriedades semelhantes para os polímeros, utilizando-os como elementos ativos de dispositivos emissores de luz. Era este o início de uma nova área de pesquisa que tinha interface na eletrônica e nos novos semicondutores poliméricos. Surgiram os chamados polímeros luminescentes - resultado das descobertas das propriedades semicondutoras dos polímeros e copolímeros, blendas e heteroestruturas orgânico-inorgânicas. Os materiais semicondutores poliméricos apresentam diversas vantagens associadas à sua característica de fácil processamento e baixo custo de produção. Podem ser utilizados na forma de filmes finos que têm boas propriedades mecânicas e que permitem a sua utilização em substratos flexíveis. Diversas empresas como Philips, Sony, Pioneer, DuPont, Kodak e Uniax têm investido fortemente em pesquisa e desenvolvimento de dispositivos eletroluminescentes, memórias, sensores de imagem e outros sensores que aproveitam as propriedades dos polímeros semicondutores. A radiação, numa variada faixa de comprimentos de onda, pode afetar as propriedades de alguns desses polímeros semicondutores. A característica de material semicondutor, inerente a esses materiais, pode ser degradada por efeito de foto-oxidação que pode ser estimulado pela exposição à radiação. Surge a possibilidade de desenvolver dispositivos baseados em polímeros semicondutores para uso em detectores de radiação. Este trabalho consiste num estudo de desenvolvimento de dosímetros poliméricos de radiação para a faixa de comprimento de onda entre 400 nm e 500 nm, especificamente usada em ambientes hospitalares no tratamento intensivo de neonatos. Com o objetivo descrito, foi realizado o estudo de substratos adequados para a finalidade desejada, o desenvolvimento de um processo de deposição para os dispositivos de filmes-finos e o estudo da influência da radiação na faixa do ultravioleta-visível (UV-Vis) em suas propriedades. Das diversas técnicas de deposição de filmes finos existentes, foi selecionada para este estudo, a de deposição por jato de tinta ("inkjet printing") devido às suas características de simplicidade, potencial custo baixo e, principalmente, o menor nível de perda do polímero a ser depositado, já que a referida técnica permite a deposição de quantidades mínimas do material. Como material ativo foi selecionado um semicondutor polimérico da família dos polifluorenos, devido ao seu relativamente fácil manuseio. Pesquisadores da área, cada vez mais, acreditam que a impressão por jato de tinta seja uma das técnicas de deposição mais promissoras para a produção em grande escala. O objetivo desta pesquisa é contribuir com um novo instrumento a ser usado no monitoramento da irradiação no tratamento fototerápico da hiperbilirrubinemia no ambiente da neonatologia hospitalar. Atualmente os bebês recém-nascidos são tratados com empirismo considerável tendo em conta não haver procedimentos de controle para a dose da irradiação aplicada ao neonato nas incubadora neonatal das maternidades. Os riscos de hiperbilirrubinemia severa do neonato incluem a possibilidade de surdez, de paralisia cerebral ou mesmo de lesão cerebral em casos extremos. A observada Icterícia pode estar ligada à imaturidade do fígado do bebê. A bilirubinemia é muito freqüente em neonatos e precisa ser tratada para a redução dos citados riscos. O tratamento mais comum é a fototerapia com radiação na faixa do UV-próximo/azul. A fototerapia é realizada por várias sessões de muitas horas que dependem do nível de hiperbilirrubinemia no sangue, TBS (Total Bilirrubine Serum) do bebê. A hiperbilirrubinemia é crítica quando seu nível for igual ou maior que 428 micromol/litro ou 25 mg/dL (Referencia - Previsão e prevenção de hiperbilirrubinemia de neonatal extremo, T.B., Newman et al., Arco Pediatr Adolesc Med/Vol 154, Nov. 2000 pp 1140-1147). Além de permitir reduzir o empirismo do tratamento com o uso de um dosímetro para a faixa de radiação em tela, este pode ser usado para avaliar a condição da fonte de radiação específica de luz usada neste tipo de tratamento. O dosímetro proposto, como instrumento adicional para os neonatologistas poderá monitorar as doses de radiação aplicada durante a fototerapia e evitar excessos, reduzindo o tempo no protocolo de tratamento neonatal.
Título em inglês
Fabrication using inkjet and characterization of polymer radiation dosimeter for UV-blue.
Palavras-chave em inglês
Dosimeter
Impression
Polymeric (materials)
Thin-film
Ultraviolet radiation (monitoring)
Resumo em inglês
At the end of the 1980s, researchers from Eastman Kodak announced the electroluminescent properties of non-polymeric organic materials. At the beginning of the 1990s, researchers from the UK showed similar properties of organic polymers, using them as active elements in light emitting devices. It was the beginning of a new research area interfacing the electronics and the new polymeric semiconductors. As a result of the findings on the semiconducting properties of polymers and copolymers, blends and organic-inorganic heterostructures, a new class of materials became the research subject of several groups. Polymer semiconductors exhibit several advantages like simple processing and low production cost. They can be utilized as thin-films with good mechanical properties for use in flexible substrates. Several high-tech enterprises like Philips, Sony, Pioneer, DuPont, Kodak and Uniax are investing strongly in the research and development of such materials and devices, including memories, image sensors, light-emmiting devices, among others. Radiation in a very broad range of wavelengths can affect characteristics of some semiconductor polymers. Their inherent semiconducting feature can be degraded by the photo-oxidation effect, activated by radiation exposition. This suggests the possibility of the development of semiconductor polymer based radiation sensing devices. This work deals with a study of radiation dosimeters for the wavelength range of 400 nm to 500 nm, specifically important at the maternity hospitals in the therapy of newborn babies. To cope with this objective, the study of adequate substrates, development of suitable deposition process for the thin-film devices and study of its properties changes with radiation in the ultraviolet-visible (UV-Vis) range was done. From the different thin-film deposition techniques, the inkjet deposition technique was selected for this study thanks to its production simplicity, potential low cost an, mainly, because it permits the deposition of minute amounts of material, leading to very little material losses. As the active material a polymeric semiconductor of the fluorene family was selected thanks to its easy processing. Researchers of this area, more and more, believe that the Inkjet Printing is one of the very promising deposition techniques for mass production of those devices. The aim of this research is to offer a new tool to be used in the monitor of the irradiation in the phototherapy for severe hyperbilirubinemia of newborn babies. In most cases newborn babies are treated with a considerably empiric protocol considering the inexistence of procedures to control the radiation doses in the treatments. The risks of extreme neonatal hyperbilirubinemia include possibility of deafness, cerebral palsy or brain damage in extreme cases. Jaundice may be due to the immaturity of baby's liver. Bilirubinemia is most frequent in newborn and must be treated to reduce such risks. The most common treatment is phototherapy with nearUV-blue radiation. Phototherapy is accomplished by several sessions of many hours depending on the Total Bilirubin Serum (TBS) found in the baby blood. Hyperbilirubinemia is very dangerous to the near-term newborn when its level is equal or greater than 428 micromol/liter or 25 mg/dL (Reference Prediction and prevention of extreme neonatal hyperbilirubinemia, T.B., Newman et al., Arch Pediatr Adolesc Med/Vol 154, Nov. 2000 pp 1140-1147). Besides reducing the empiric treatments based on the nearUV-blue radiation, the use of a sensor can be important to evaluate the condition of the specific type of lamp used in the treatments. The proposed dosimeter can be an additional instrument for the neonatologists to be used in the determination of the phototherapy radiation dose, thus reducing, in the medical protocol, the jaundice treatment time.
 
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Data de Publicação
2008-08-22
 
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