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Radiação na medida certa

Mais compacto e baratos. Essas são algumas das vantagens do equipamento e  dos dosímetros desenvolvidos por pesquisadores da Unifesp.

Ana Cristina Cocolo

Fotogria do equipamento em operação

Um grupo de pesquisadores do Departamento de Ciências do Mar do Instituto de Saúde e Sociedade da Unifesp – Campus Baixada Santista – desenvolveu um novo equipamento, simples e portátil, que possibilita a leitura das porções de radiação acumuladas em dosímetros ou em sedimentos (quartzo feldspato) usando a técnica de Luminescência Opticamente Estimulada (LOE). A tecnologia utilizada é totalmente nacional.

A LOE é utilizada tanto na medicina – para monitorar a dose de radiação a qual pacientes, profissionais da saúde e da educação podem receber em sessões de radioterapias, centros de radiodiagnósticos e de pesquisas – quanto na arqueogeocronologia. Essa é a ciência que utiliza um conjunto de métodos de datação usados para determinar a idade de cerâmicas arqueológicas, rochas, fósseis, sedimentos e os diferentes eventos da história da Terra. O princípio físico do método baseia-se no fato de que a intensidade da luz emitida pelos dosímetros é proporcional à porção de exposição à radiação.

O novo equipamento de leitura de dosímetro – projetado pelos físicos Sonia Hatsue Tatumi e Juan Carlos Ramirez Mittani e pelo tecnólogo em mecânica de processos de produção, Márcio Yee – utiliza a Luminescência Opticamente Estimulada (LOE) emitida após impulso com comprimento de onda apropriado (470 ou 532nm) a partir de LEDs. É mais compacto e utiliza um aparato eletrônico mais simples que os atualmente disponíveis no mercado, que necessitam de um controle eletrônico de aquecimento (técnica de termoluminescência). “Nosso equipamento ilumina ao invés de aquecer. É um processo mais moderno, eficiente e barato”, afirma Sonia. “O sistema de aquecimento exige um aparelho bem maior, depende de partes eletrônicas caras e de mais tempo para a leitura e análise”.

O preço final do equipamento também chama atenção. Os equipamentos modernos de termoluninescência, de acordo com Mittani, custam, em média, R$ 500 mil no mercado internacional. O desenvolvido na Unifesp chegará ao mercado por um valor 25 vezes menor: R$ 20 mil.

Já os dosímetros confeccionados pelo grupo – que antes necessitavam ser importados –, têm alta sensibilidade, resposta linear independente da energia de radiação, podem ser reutilizáveis e custam 50% menos. Também podem ser produzidos conforme os diferentes usos e tipos de radiações. Esses dispositivos são fabricados em materiais cerâmicos constituídos de policristais de Óxido de Alumínio (Al2O3),  Tetraborato de Magnésio (MgB4O7) e  Óxido de Magnésio (MgO), dopados com terras-raras e semimetais.

O grupo tem estudado estes materiais e descobriu que são formados por nanocristais, constituídos por dopantes, que se localizam na superfície dos grãos das matrizes. Grande parte da LOE emitida por esses materiais advém dos nanocristais.

O projeto, financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), culminou em depósito de patente no Instituto Nacional de Propriedade Intelectual (INPI). O processo de registro na Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN) está em fase de elaboração e o patrocínio para produção em escala industrial e comercialização no país deve ocorrer ainda este ano, de acordo com os pesquisadores.

Dosímetro - equipamento LOE

(luminescência opticamente estimulada)

Desenho esquemático do dosímetro
Fotografia de um dosimetro

Esquema do pequeno equipamento LOE. No processo de medida, a amostra previamente irradiada é colocada dentro da câmara que se encontra vedada a luz externa. O sistema de estimulação óptica (LEDs) e o sistema de detecção (fotomultiplicadora PMT) são acionados simultaneamente através do computador. A luminescência da amostra (produto da estimulação óptica) que atinge o PMT é registrada pelo contador de fótons e reproduzida em um gráfico da intensidade luminescente (número de fótons) em função do tempo, realizado no software do computador.

 

Fim do descarte de radiografias

Fotografias dos pesquisadores - Sonia, Márcio e Juan Carlos

Os autores da pesquisa, Sonia Hatsue Tatumi e, ao lado do equipamento projetado, Márcio Yee e Juan Carlos Ramirez. Todos são professores do Campus Baixada Santista.

Algumas caixas coloridas com os dosímentros

Os novos dosímetros desenvolvidos pelos pesquisadores podem ser reutilizáveis e custam 50% menos.

Uma fotografia de uma área externa, onde pesquisadores colhem amostras de solo

A dosimetria na arqueologia indica a idade de fósseis e a flutuação do nível de rios e mares por meio da análise da radiação em sedimentos de colúvios, dunas e terraços marinhos.

Mittani explica que outras aplicações para os dosímetros estão em fase de testes. Uma delas é a utilização deles em chapas de
raios-x. “Hoje, os filmes revelados comumente usados nas radiografias são descartados e nada sustentáveis ao meio ambiente, pois não podem ser jogados com o lixo comum, já que há materiais tóxicos que contaminam o solo e a água”, diz. “Pretendemos criar filmes dosimétricos, os quais, após serem expostos ao raio-x nos pacientes, serão estimulados com luz para a obtenção da informação (imagem)”.

As vantagens do uso deste tipo de filme é que a informação fica armazenada no computador e os filmes podem ser reutilizados muitas vezes sem perder resolução de imagem.

Dosimetria in vivo

Também é estudada a aplicação na radioterapia, especificamente para monitorar e saber a dose de radiação instantânea que se está aplicando em um paciente em tratamento contra câncer. “Estamos desenvolvendo dosímetro de tamanho miniaturizado (µm), o qual será acoplado em uma fibra óptica muito fina e introduzido no corpo do paciente até a região onde se encontra o câncer, antes do início da sessão de radioterapia”, afirma. “Esse dosímetro medirá a quantidade de radiação exata necessária ao paciente e será de grande importância, já que permitirá controlar o tratamento de maneira a minimizar os danos a tecidos próximos e sadios”.

Técnica pioneira no Brasil

De acordo com a física Sonia Tatumi, o uso da LOE na dosimetria teve início nos anos 1980, com a determinação da dose de radiação acumulada em minerais de quartzo e feldspato na datação de sedimentos na geologia e de fósseis na arqueologia, utilizando a luz de um laser de argônio.

No Brasil, a técnica foi introduzida de forma pioneira, em 2003, por um grupo de pesquisadores da Faculdade de Tecnologia de São Paulo (FATEC-SP), liderado por Sonia, com a participação de Márcio Yee. Foi feita a indicação da idade de sedimentos de colúvios – solos compostos por minerais, principalmente de quartzo –, dunas e terraços marinhos em quase todo o litoral brasileiro.

Em 2013, quando ambos já eram professores da Unifesp, esse trabalho foi realizado em terraços fluviais dos rios Negro, Amazonas e Madeira, que banham os estados do Amazonas e Rondônia. “Quanto maior a intensidade da luz emitida pelo sedimento dos terraços, maior o tempo de deposição do mesmo”, explica a pesquisadora. “Dessa forma, os geólogos têm como comparar a idade com a altura das amostras de sedimentos recolhidas para estudar a flutuação do nível dos rios.”

Atualmente, o grupo colabora com pesquisas realizadas por geólogos e arqueólogos em diversas universidades do país. Essas cooperações resultarão em projetos de iniciação científica de alunos do Curso de Bacharelado Interdisciplinar em Ciências e Tecnologia do Mar (BICT-Mar) do Campus Baixada Santista.

 

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FIORE, M.; SOARES, E.A.A.; MITTANI, J.C.R.; YEE, M.; TATUMI, S.H. OSL dating of sediments from Negro and Solimões rivers - Amazon, Brazil. Radiation Physics and Chemistry, [s.l.]: Elsevier, v. 95, p. 113-115, fev. 2014.

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TUDELA, Diego Renan Giglioti; TATUMI, Sonia Hatsue; YEE, Márcio; BRITO, Silvio Luiz Miranda; PIEDADE, Silvia Cristina; MORAES, José Luiz; MUNITA, Casimiro S.; HAZENFRATZ, Roberto; MOARES, Daisy de. TL, OSL and C-14 dating results of the sediments and bricks from mummified nuns grave. Anais da Academia Brasileira de Ciências, Rio de Janeiro, v. 84, p. 237-244, jun. 2012.

TATUMI, Sonia Hatsue; SOARES, Emílio A. A.; RICCOMINI, Claudio. OSL age determinations of pleistocene fluvial deposits in central Amazonia. Anais da Academia Brasileira de Ciências, Rio de Janeiro, v. 82, p. 691-699, set. 2010.

TATUMI, Sonia Hatsue; BARRETO, A. M. F.; SUGUIO, Kenitiro; KASSAB, L.R.P.; GOZZI, G.; BEZERRA, Francisco Hilário Rego; KOWATA, Emília A. Optical dating results of beachrock, eolic dunes and sediments applied to sea-level changes study. Journal of Luminescence, [s.l.]: Elsevier, v. 102-103, p. 562-565, maio 2003.

TATUMI, Sonia Hatsue; GOZZI, Giuliano; KOWATA, Emília A.; KASSAB, Luciana R. P. ; BRITO, Silvio Luiz M.; YEE, Márcio; PEIXOTO, Maria N. O.; MOURA, Josilda R.S.; MELLO, Claudio L.; CARMO, Isabela O. Optical dating using feldspar from quaternary alluvial and colluvial sediments from SE Brazilian plateau, Brazil. Journal of Luminescence, [s.l.]: Elsevier, v. 102-103, p. 566-570, maio 2003.

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