As ondas ultrassônicas podem ser utilizadas para as mais diversas terapias e tratamentos de doenças humanas. Dentre as vantagens da utilização de terapias com ultrassom (US), pode-se citar a fácil penetração do mesmo no tecido biológico e a alta capacidade de foco do US em pequenas áreas. (1) Dentre as terapias que se utilizam do US, tem-se a Terapia Sonodinâmica (SDT), baseada na interação de ultrassom (US), um fármaco sensível ao US e oxigênio singleto. A SDT consiste em um procedimento não invasivo que pode ser utilizado no combate de células cancerígenas. Dois efeitos causados pela propagação do US no tecido biológico e que podem desencadear uma série de outros efeitos no tecido, inclusive danos celulares, são a nucleação e cavitação acústicas, ou seja, a formação e oscilação de bolhas de gás e vapor no meio. (2) Isso torna fundamental o entendimento desses fenômenos no tecido biológico para sua aplicação na SDT. Assim, os objetivos do presente trabalho consistiram em compreender os mecanismos de nucleação e cavitação acústicas em tecidos biológicos, estimando possíveis ajustes nos parâmetros e equações que descrevem a observação de tais fenômenos na água e no tecido biológico. Para isso foram realizadas análises dos modelos teóricos da dinâmica de nucleação/cavitação descritos na literatura. As solução em meios aquosos e teciduais assim com possíveis ajustes nos modelos analisados foram obtidas nos softwares Wolfram Mathematica e MATLAB. De acordo com os resultados obtidos, a tensão superficial do meio é de grande importância para a ocorrência de nucleação, sendo necessário considerar tal parâmetro dependente da temperatura para que seja possível estimar com maior precisão os valores energéticos necessários para a formação de bolhas no tecido. A presença de heterogeneidades no meio é capaz de reduzir em uma ordem de grandeza a energia mínima necessária para a ocorrência de cavitação. Os limiares da cavitação acústica são fortemente dependentes da tensão superficial, viscosidade e rigidez do meio. Além disso, a implosão de bolhas cavitadas pode gerar aumentos de mais de 3000 K no interior da bolha, causando danos ao tecido.

Ultrasonic waves can be used for the most diverse therapies and treatments of human diseases. Among the advantages of using ultrasound (US) therapies, one can mention its easy penetration into biological tissue and the high ability of US to focus on small areas. (1) Among the therapies that use US, there is Sonodynamic Therapy (SDT), based on the interaction of ultrasound (US), a drug sensitive to US and singlet oxygen. SDT is a non-invasive procedure that can be used to fight cancer cells. Two effects caused by the propagation of US in the biological tissue and that can trigger a series of other effects in the tissue, including cell damage, are acoustic nucleation and cavitation, that is, the formation and oscillation of gas and vapor bubbles in the medium. (2) The understanding of these phenomena on biological tissue then, becomes fundamental for its application on SDT. Thereby, the main goal of this work is to understand the mechanisms responsible for the nucleation and acoustic cavitation on biological tissue, estimating the possible fitting on the parameters and equations that describe the phenomena on water and biological media. To achieve this, analysis on the theoretical models regarding the dynamics of acoustic nucleation/cavitation described in the literature were made. The solution for aqueous and tissue media, as well as possible fitting adjustments on the models were obtained using the Wolfram Mathematica and MATLAB softwares. According to the results, the surface tension of the medium has a major importance in favor of nucleation to occur, therefore it is necessary to consider it to be temperature-dependent in order to better estimate the energy required for bubble formation on tissue. The presence of heterogeneities in the medium is capable of reducing the minimum energy required for cavitation to occur by a factor of ten. The acoustic cavitation thresholds are strongly dependent on the surface tension, viscosity and stiffness of the medium. Furthermore, the implosion of cavitated bubbles can generate more than 3000K increase inside the bubble, causing tissue damage.