Sobre as condições e probabilidades para a nucleação e cavitação acústicas no tecido biológico - uma análise teórica

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Antunes, Camila Aparecida
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Acoustic cavitation; Acoustic nucleation; Cavitação acústica; Nucleação acústica; Sonodynamic therapy; Terapia sonodinâmica
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-30032023-154901/

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.