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https://hdl.handle.net/1822/85182
Título: | Sistema de leitura ótica para diagnóstico de malária |
Autor(es): | Gonçalves, Júlio André Vilas Boas |
Orientador(es): | Minas, Graça Catarino, Susana Oliveira |
Palavras-chave: | Díodos laser Espectrofotometria Malária Microssistema Ótica Laser diodes Malaria Microsystem Optics Spectrophotometry |
Data: | 22-Jul-2022 |
Resumo(s): | Metade da população mundial, em particular em regiões de subdesenvolvimento económico, encontra se em risco de contrair o parasita da malária, pelo que é urgente o desenvolvimento de métodos
diagnóstico eficientes, capazes de detetar a doença na sua fase inicial, rápidos, específicos, de baixo
custo e de fácil utilização.
A presente dissertação integra um projeto de investigação com o principal objetivo de desenvolver
sistemas de deteção de malária através da identificação e quantificação ótica de hemozoína. O objetivo
desta dissertação passa pelo desenvolvimento de um sistema eletrónico capaz de identificar e quantificar
a presença de hemozoína numa amostra por espectrofotometria de absorção ótica, com dimensões
reduzidas, baixo consumo energético, autónomo, de utilização simples, reutilizável e com um custo de
utilização reduzido. À medida que o parasita da malária se desenvolve nos glóbulos vermelhos humanos,
consome hemoglobina e produz hemozoína, que é um cristal com características óticas específicas e
distintas do sangue humano. Assim, o dispositivo proposto baseia-se nas diferenças entre os espectros
de absorção ótica do sangue total e da hemozoína à medida que a doença da malária progride. Deste
modo, desenvolveu-se um dispositivo eletrónico portátil, baseado num sistema de deteção por
espectrofotometria de absorbância, recorrendo apenas a quatro comprimentos de onda do espectro de
luz (520, 635, 661 e 783 nm). O sistema foi integrado numa plataforma fluídica, e incluiu díodos laser
como emissores, fotodíodos como detetores, eletrónica de aquisição e controlo, assim como um
algoritmo de atuação e leitura programado num microcontrolador. Desenvolveram-se duas abordagens
de encapsulamento para o sistema de leitura, compatíveis com diferentes poços e reservatórios para as
amostras. O sistema foi testado com amostras de diferentes concentrações, até um limite de deteção de
1 µg/mL de hemozoína em sangue total. O dispositivo desenvolvido foi capaz de identificar variações na
absorbância, permitindo, através dos quatro comprimentos de onda reproduzir as principais oscilações
dos espectros de absorção da hemozoína e do sangue total. Os resultados obtidos demonstram, assim,
que a utilização de sistemas óticos portáteis poderá ser a resposta para colmatar as limitações atuais
dos métodos e tecnologias de diagnóstico da malária. Half of the world's population, particularly in economically underdeveloped regions, is at risk of contracting malaria. So, the development of efficient, fast, specific, low cost and user-friendly diagnostic methods, able to detect the disease in its initial phase, is urgent. This dissertation is part of a research project with the main objective of developing malaria detection systems through the identification and optical quantification of hemozoin. The objective of this dissertation is the development of an electronic system capable of identifying and quantifying the presence of hemozoin in a sample by optical absorption spectrophotometry. Such system must be small, with low energy consumption, autonomous, simple to use, reusable and low cost. As the malaria parasite develops in human red blood cells, it consumes hemoglobin and produces hemozoin, which is a crystal with specific and optical characteristics distinct from human blood. Therefore, the proposed device is based on the differences between the optical absorption spectra of whole blood and hemozoin as the malarial disease progresses. Thus, a portable electronic device was developed, based on a detection system by absorbance spectrophotometry, using only four wavelengths of the light spectrum (520, 635, 661 and 783 nm). The system was integrated in a fluidic platform, and included laser diodes as emitters, photodiodes as detectors, acquisition and control electronics, as well as an actuation and reading algorithm programmed in a microcontroller. Two encapsulation approaches were developed for the reading system, compatible with different wells and reservoirs for the samples. The system was tested with different concentration samples, up to a detection limit of 1 µg/mL of hemozoin in whole blood. The developed device was able to identify variations in absorbance, allowing, through the four wavelengths, to reproduce the main oscillations of the absorption spectra of hemozoin and whole blood. The results obtained enhance that the use of portable optical systems can be the answer to overcome the current limitations of malaria diagnostic methods and technologies. |
Tipo: | Dissertação de mestrado |
Descrição: | Dissertação de mestrado integrado em Engenharia de Eletrónica Industrial e Computadores |
URI: | https://hdl.handle.net/1822/85182 |
Acesso: | Acesso aberto |
Aparece nas coleções: | BUM - Dissertações de Mestrado CMEMS - Dissertações de mestrado |
Ficheiros deste registo:
Ficheiro | Descrição | Tamanho | Formato | |
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Julio Andre Vilas Boas Goncalves.pdf | Dissertação de Mestrado | 3,31 MB | Adobe PDF | Ver/Abrir |
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