Desenvolvimento e análises de sementes sintetizadas atravésda rota sol-gel para implantes em tumores de próstata

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Desenvolvimento e análises de sementes sintetizadas atravésda rota sol-gel para implantes em tumores de próstata

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Title: Desenvolvimento e análises de sementes sintetizadas atravésda rota sol-gel para implantes em tumores de próstata
Author: Wanderley dos Santos Roberto
Orientador: Marivalda de Magalhaes Pereira
Co-orientador: Tarcisio Passos Ribeiro de Campos
Banca:
Presidente: Marivalda de Magalhaes Pereira
Membro: Rodrigo Lambert Oréfice; Tarcisio Passos Ribeiro de Campos; Arno Heeren de Oliveira; Ricardo Tadeu Lopes; Patrícia Lima Falção Valença
Subject: Engenharia metalúrgica Teses.; Ciência dos materiais Teses.; Bioengenharia Teses.; Câncer Tratamento Teses.; Prostata Tumores Teses.
Palavra-chave: Engenharia Metalúrgica e de Minas
Date: 03-02-2005
Publisher: UFMG
Abstract: No presente trabalho foi proposta a produção de sementes sintetizadas pelo processo solgel, incorporados com samário natural, contendo o isótopo 152Sm para ser ativado em 153Sm, como alternativa para tratamento de câncer de próstata. A primeira etapa deste trabalhoenvolveu um estudo da viabilidade de incorporação do elemento Sm no biovidro, e um estudo teórico da ativação neutrônica, capaz de estimar a quantidade de Sm que induzirá uma atividade radioativa, próxima à atividade empregada com sementes convencionais. Nesta mesma etapa, foi realizado um estudo dosimétrico, através do método MonteCarlo MCNP-4B, para estimar a dose radial absorvida na próstata devido a implantes de sementes radioativas. Na segunda etapa, foi realizado um estudo de dissolução in vitro e um estudo de biodegradabilidade in vivo através de um estudo piloto. Estas duas etapas foram acompanhadas da determinação da composição e da estrutura das amostras. A terceira etapa, foi dedicada a medidas dosimétricas, através dos códigos MCNP-4B, PENELOPE e EGSnrc, baseados no método Monte Carlo. Neste estudo, estimou-se a dose absorvida devido a sementes espaçadas de 6mm uma da outra. foi apresentado também,nesta etapa uma análise da radiopacidade de sementes contendo Sm, geometricamente elaboradas para o uso em braquiterapia prostática.As análises de composição realizadas demonstraram que foi possível incorporar o elemento Sm nas amostras sintetizadas pelo processo sol-gel. Os resultados indicaram que as mesmas são amorfas, apresentando alta área superficial, que variaram de 77 a 353m2.g1,aumentando com a concentração de SiO2, enquanto que as variáveis como o volume e o tamanho de poros diminuem com a concentração de CaO. Os estudos de dissolução in vitro, apresentaram um aparente aumento da concentração de Si,Ca e Sm nas primeiras horas, mantendo um nível relativamente constante após 24 horas em solução. Neste estudo foi possível verificar que a taxa de liberação de Si e Ca foi maior que a taxa de liberação de Sm. As concentrações de Si e Ca foram respectivamente, 436 e 4660 vezes maiores que a concentração de Sm no SBF. Estes dados mostram, quando sementes radioativas preparadas com as composições aqui estudas forem implantadas in vivo, a curto prazo, pequena quantidade de Sm radioativo será liberada no corpo, evitando uma possível contaminação em outros órgãos. O estudo in vivo, realizado através de um estudo piloto, foi capaz de demonstrar que, os vidros aqui produzidos via processamento sol-gelnão apresentam nível de toxicidade. Estudos dosimétricos permitiram estimar que a dose absorvida na próstata será de 276Gy. Este valor de dose absorvida é 126Gy acima dos valores convencionais, conforme aspublicações mais recentes. Os resultados dosimétricos revelaram que a dose absorvida devido às interações oriundas de sementes sintetizadas com 153Sm, será 100 vezes maior que as de 125I, até 2,75mm, demonstrando que possivelmente isto ocorre devido à contribuição da dose beta do 153Sm. As análises teóricas e experimentais de ativação neutrônica mostraram que as sementes sintetizadas via processo sol-gel podem atingir atividades de 407MBq em 75 minutos de ativação, com fluxos de nêutrons térmicos e epitérmicos de 6,6.1011n.cm2.s1 e 2,5.1010 n.cm2.s1, respectivamente. Com os dados experimentaise teóricos pôde-se estimar que, com a síntese de sementes com o isótopo 152Sm, em substituição ao samário natural, serão necessários apenas 20 minutos de ativação com os mesmos fluxos neutrônicos. As sementes geometricamente elaboradas apresentaram boa radiopacidade em raios-X diagnósticos, em comparação às sementes de 125I. A obtenção das sementes geometricamente elaboradas se deve ao fato da facilidade de síntese, manipulação e moldagem de vidros via processo sol-gel.
Resumo em lingue estrangeira: In the present work it was proposed the production of seeds synthesized by the sol-gel process, incorporating natural samarium, and containing the isotope 152Sm to be activated in 153Sm, as an alternative for the treatment of prostate cancer. The first stage of this work involved a study of the viability of the incorporation of the element Sm in the bioglass, in which it was also performed a theoretical study of neutronic activation, which is able to estimate the amount of Sm, that will induce a radioactive activity similar to the activity in which conventional seeds are used. In this same stage, a dosimetric study was done, using the Monte Carlo MCNP-4B method, to estimate the radial distribution of the absorbed dose due to implants of seeds containing samarium atoms. In the second stage, a study of the dissolution in vitro was performed, and also a study of the biodegradability in vivo through a pilot study. These two stages were followed by studies of the composition and structure of the samples. In the third stage, a dosimetric study of the radial distribution ofabsorbed dose was accomplished, through the MCNP-4B, PENELOPE and EGSnrc codes, based on the Monte Carlo method. In this study, the absorbed doses were estimated with macroaggregated seeds placed at 6.0x103m far from each other. In addition, in this stage a radiopacity analysis of the seeds containing Sm, geometrically elaborated for theuse in brachytherapy on the prostatic gland, was performed. The composition analysis demonstrated that it was possible to incorporate the element Sm in the samples synthesized by the sol-gel process. The results indicated that the samples are amorphous, presenting great surface area, that varied from 77 to 353m2.g1, increasing with the concentration of SiO2, whereas the variables as pore volume and pore size decrease with the concentration of CaO. The in vitro dissolution studies, presented an apparent increase on the concentration of Si,Ca and Sm in the first hours, maintaining a relatively constant level after 24 hours in solution. In this study, it was possible to verify that the kinetics of dissolution of Si and Ca was greater than the kinetics of dissolution ofSm.The concentrations of Si and Ca were respectively 436 and 4660 times larger than the Sm concentration in SBF. These data allow us to say that, when radioactive seeds prepared with the compositions here studied, are implanted in vivo, little amount of radioactive Sm will be liberated in the body in short-term, avoiding that radioactive material migrate for unwanted areas. The in vivo study, realized through the animal pilot model, was capable of demonstrating that, as described in the literature, the glasses produced here through sol-gel method do not present toxic level.i With the dosimetric studies it was possible to estimate that the absorbed dose in the prostate will be of 276Gy, 126Gy above the value of absorbed dose using conventional seeds,according to recently published studies. The dosimetric results revealed that the absorbed dose due to the interactions originated from synthesized seeds with 153Sm, will be 100 times higher than the 125I, up to 2.75mm, demonstrating that this possibly happens due to the beta dose contribution of the 153Sm. The theoretical and instrumental analysis of neutronic activation showed that the seeds synthesized via sol-gel process, can obtain activity levels of 407MBq within 75 minutes of activation with thermal and epithermal neutron flux of 6.6x1011 n.cm2.s1 and 2.5x1010 n.cm2.s1, respectively. From the theoretical and experimental data it could be estimated that, with the seeds synthesizedwith the isotope 153Sm, substituting for the natural samarium, only 20 minutes of activation with the neutronic flux previously mentioned will be necessary. The geometrically elaborated seeds presented good radiopacity in X-ray diagnostic, in comparison with the 125I seeds. The obtaining of the seeds geometrically elaborated is possible due to the easiness of the synthesis, manipulation and molding of glasses via sol-gel process reported extensively in the literature.
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8DUK5Z

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