Espectroscopia não linear e geração de imagem fotoacústica com nanopartículas de nitreto de titânio

Abstract

A fotoacústica é uma técnica de caracterização óptica multimodal que vem sendo altamente explorada no estudo de efeitos não lineares oriundos da absorção de um ou mais fótons e em processos de imageamento. A geração de imagem é essencial para realização de diagnóstico e uma maneira de se obter uma imagem de melhor qualidade é por meio do uso de agentes de contraste biológicos. Recentemente, nanopartículas plasmônicas, como o nitreto de titânio (TiN), vem sendo usadas como agentes de contraste biológico por terem uma baixa toxicidade, além de uma alta mobilidade intracelular. Assim, o objetivo deste trabalho foi estudar a resposta fotoacústica de nanopartículas esféricas de TiN para aplicações em diagnóstico por imagem. Este trabalho está dividido em 4 capítulos, sendo o primeiro deles uma introdução geral. No capítulo 2, descrevemos os fundamentos do efeito fotoacústico, suas equações e as técnicas que serão exploradas, como a espectroscopia fotoacústica e o imageamento fotoacústico. No capítulo 3, trazemos a montagem experimental para dois sistemas que serão utilizados para medidas: um de espectroscopia fotoacústica e outro de imageamento fotoacústico, bem como os seus respectivos programas de aquisição de dados desenvolvidos em LABVIEW. Em seguida, no capítulo 4, apresentamos os resultados obtidos com as nanopartículas de TiN. Os resultados mostram uma semelhança entre o espectro de absorção óptico e o espectro fotoacústico medido quando utilizado o sistema desenvolvido, apresentando um pico de absorção em 700 nm, que se encontra dentro da primeira janela biológica, o que auxilia em um melhor imageamento. Além disso, com o auxílio de uma lente de distância focal de 100 mm, foi possível realizar microscopia fotoacústica com uma resolução de 50 µm e com um excelente contraste. Com essa mesma resolução, foram obtidos resultados com excitação e aquisição da imagem fotoacústica com excelente contraste através de tecido biológico com 1 mm de espessura a partir de um feixe de 700 nm e 1064 nm. O imageamento em 1064 nm apresentou um melhor contraste devido à absorção de dois fótons no material, fenômeno esse que foi comprovado através de medidas de não linearidade de TiN nesse comprimento de onda específico.