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http://hdl.handle.net/1843/36501| Type: | Dissertação |
| Title: | Microscópio hiperespectral com aplicações em biomateriais |
| Authors: | Gladystone Rocha da Fonseca |
| First Advisor: | Ana Maria de Paula |
| First Referee: | Karla Balzuweit |
| Second Referee: | Ubirajara Agero Batista |
| Abstract: | O Imageamento Hiperespectral (IH) é uma técnica utilizada para obter a assinatura espectral de uma amostra com resolução espacial, permitindo a identificação de um ou mais espectros em uma mesma amostra. O IH é amplamente utilizado em escala macroscópica para a caracterização e estudo de amostras em diversas áreas de aplicação desde o sensoriamento remoto da superfície do planeta à conservação e restauração de obras de arte. Nos últimos anos apreciamos o desenvolvimento do IH em escala microscópica, isto é imagens com resolução espacial da ordem de micrometros com resolução espectral. A aplicação de técnicas ópticas em conjunto com o imageamento microscópico é de grande interesse para o estudo de materiais biológicos, especialmente as aplicações como ferramentas auxiliares para diagnósticos patológicos. Atualmente os métodos de diagnóstico se baseiam majoritariamente na análise visual dos tecidos, o que envolve procedimentos de preparação das amostras que implicam custos financeiros e demandam tempo para cortes e colorações para obtenção das lâminas de microscopia. A literatura aponta vantagens na utilização de técnicas ópticas, especialmente a espectroscopia óptica, como uma possível ferramenta de diagnóstico de patologias. Resultados recentes apontam a possibilidade da utilização da espectroscopia óptica em conjunto com o imageamento microscópico para o diagnóstico de pré-câncer, isto é, o estágio próximo do início do desenvolvimento do câncer em que a morfologia do tecido ainda não foi alterada o suficiente para o diagnóstico com os métodos amplamente utilizados. Neste trabalho apresentamos o desenvolvimento de um Microscópio Hiperespectral e a aplicação em materiais biológicos. O microscópio hiperespectral (MH) consiste em um microscópio óptico customizado com a adaptação de um interferômetro baseado em materiais birrefringentes que servem como a base para um espectrômetro por Transformada de Fourier (ETF). Apresentamos uma revisão dos processos físicos que possibilitam a utilização de elementos birrefringentes em um ETF. Discutimos detalhes da montagem, como resolução espacial e espectral e apresentamos as rotinas de calibração usadas. Apresentamos amostras de calibração, amostras de teste e a aplicação em cortes histológicos de biópsia em tecido de próstata. |
| Abstract: | Hyperspectral Imaging (HI) is a technique used to obtain the spectral signature of a sample with spatial resolution, allowing the identification of one or more spectra from the sample. HI is widely used on macroscopic scale for characterization and study in a wide range of applications, from remote sensing of the planet's surface to art conservation and restoration. Recently, the development of HI on a microscopic scale has been achieved, that is, images with spatial resolution about micrometers and with spectral resolution. The application of optical techniques associated to microscopic imaging is a subject of interest for the study of biological materials, especially applications as acessorial tools for pathological diagnosis. Currently, diagnostic methods are mainly based on tissue visual evaluation, which leads to the need for sample preparation procedures that imply financial costs and time for staining and preparing microscopic slides. The literature points out advantages in the use of optical techniques, especially optical spectroscopy, as a possible tool for diagnosing pathologies. In particular, the possibility of using optical spectroscopy associated to microscopic imaging for pre-cancer diagnosis, the stage close to the beginning of cancer development where the tissue morphology does not present observable alterations by the methods widely used for diagnosis. The aim of this work is to present the development of a Hyperspectral Microscope (HM) and its applications for analysis of biological materials. HM is a custom-made microscope coupled to a birefringent-based interferometer used to perform Fourier Transform Spectroscopy (FTS). We present a review of the physical processes that allow the use of birefringent elements in an FTS. We show the experimental details, such as spatial and spectral resolution and calibration routines. We also present results for calibration samples, test samples and the application in histological sections of prostate tissue biopsy. |
| Subject: | Espectroscopia Biofotônica Microscopia ótica |
| language: | por |
| metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| metadata.dc.publisher.department: | ICEX - INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS |
| metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Física |
| Rights: | Acesso Aberto |
| metadata.dc.rights.uri: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/ |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/36501 |
| Issue Date: | 5-Feb-2021 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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