ALLAN BERECZKI

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  • Resumo IPEN-doc 29320
    Micro-Raman spectroscopy for identification of microplastics in the São Vicente estuarine
    2022 - BERECZKI, ALLAN; PASCOAL, DIEGO R.C.; DIPOLD, JESSICA; GIMILIANI, GIOVANA T.; PARRA, DUCLERC F.; FREITAS, ANDERSON Z.; WETTER, NIKLAUS
    Microplastics (MPs) are a concern regarding our environment due to the risks posed by the interactions of the large amounts of anthropogenic MPs dumped in the environment with biological systems. MPs have been vastly found in the environment and are transferred to the food chain with MPs being detected in foods, beverages and even in human blood and breastmilk. Understanding the behavior and characteristics of MPs is critical to assessing potential health risks (human and environmental) related to MPs and taking steps to prevent them from entering the ecosystem. Micro Raman spectroscopy is a powerful tool for measuring and characterizing MPs particles, being considered the gold standard because it allows identification of both the polymer matrix and possible pigments and contaminants. Furthermore it offers the possibility of characterizing both the chemical structure as well as the morphological features of the MPs. We utilized a Raman system to characterize MPs from the environment. Results from a standard MP sample were successfully measured and identified to reference spectra and even small portions of the sample as small as a few μm are suitable for obtaining a high quality spectrum for identification of the material (Fig1). Samples collected from at the São Vicente estuarine are being studied and by means of comparison with the Willey database it was possible to identify MP, additives and contaminants, thus demonstrating the power of the technique.
  • Resumo IPEN-doc 29319
    From micro to nano Raman
    2022 - WETTER, NIKLAUS; FREITAS, ANDERSON Z.; BERECZKI, ALLAN; PASCOAL, DIEGO R.C.; DIPOLD, JESSICA; PARRA, DUCLERC; ROSSI, WAGNER; CABRAL, FERNANDA V.; RIBEIRO, MARTHA S.
    The environmental accumulation of nanoplastics formed by material of anthropic origin has raised doubts about their safety, especially to the human body. While microplastics are accidentally consumed, nanoplastics (NPs) are even more concerning as they are much more likely to be absorbed by human body cells. It is known that plastics smaller than 200 nm can penetrate cell membranes and cross the blood-brain barrier. Studies have shown that polystyrene (PS) NPs from the environment carry a high load of toxins capable of compromising human brain cells. Very little is still known about what effects, cytotoxic or not, these plastics have on different organs. Understanding the property-function relationship of nanoparticles in various fields of application involves determining their physicochemical properties, which is still a formidable challenge to date. Our project focuses on the development of a methodology for the detection of micro- and NPs using micro-Raman, TERS (Tip Enhanced Raman Spectroscopy), collinear Raman and AFM, nuclear techniques, as well as a methodology for in vitro evaluation of the toxic effects of these materials through biochemical assays of cytotoxicity and genotoxicity. The project contemplates the determination of the adsorption capacity of metallic ions by NPs and the absorption of micro- and nanoplastics in cell cultures with radioactive tracers, the determination of microplastics in tissues from necropsies of marine animals and gamma spectroscopy of the cellular incorporation of NPs labeled with radioactive isotopes. In figure 1 we show examples of (a) the detection of microplastics from the Santos basin and comparison to Raman reference database (KnowItAll®), (b) detection of NPs in mouse fibroblast cells and (c) detection of very small particles (50 nm) which can be achieved by co-localized techniques of AFM + Raman using special, narrow (50 m), femtosecond laser written gratings on quartz.
  • Resumo IPEN-doc 29318
    Micro-Raman spectroscopy characterization of dental pulp stem cells differentiation induced by calcium phosphate nanoparticles
    2022 - SILVA, FLAVIA R.O.; PASCOAL, DIEGO R.C.; BERECZKI, ALLAN; SIPERT, CARLA R.; BRAGA, ROBERTO R.; BELLINI, MARIA H.; SILVA, LUIS F.T. da; FREITAS, ANDERSON Z.; WETTER, NIKLAUS U.
    Calcium phosphates are chemical compounds used in medicine for tissue engineering. This work analyzes the process of cell differentiation by nanoparticles in dental pulp stem cells for tissues regeneration and the development of new therapeutic methods. The most widely used synthetic calcium phosphate based bioceramic is hydroxyapatite [HA, Ca10(PO4)6(OH)2]. Micro-Raman spectroscopy assays are a powerful tool for measuring and characterizing calcium phosphates nanoparticles internalized by cells because of its capability to detect the chemical bonds of nanoparticles and collagen simultaneously and evidencing their interaction within the cell-nanoparticle system. Microscope images (Fig.1a) and Raman spectra (Fig.1b) were obtained for HA-incorporated stem cells where it was possible to observe the formed nodules of calcium phosphate and the matrix in the incorporated samples. HA and collagen peaks were detected in the samples, showing that the nanoparticles induced osteogenic differentiation of the stem cells. The spectra of the nodules showed HA characteristic peaks, while matrix spectra displayed characteristic collagen peaks. Studies have been carried out for the development of new and modified calcium phosphate nanoparticles that should further improve biostimulation.
  • Tese IPEN-doc 28052
    Ressonadores dinamicamente estáveis de com meio ativo birrefringente de Nd:YAG
    2021 - BERECZKI, ALLAN
    Neste trabalho, que teve como objetivo o estudo do uso de meio ativo com birrefringência termicamente induzida (BIT) de Nd:YAG em ressonadores dinamicamente estáveis, foi proposto o desenvolvimento de um ressonador dinamicamente estável em anel de alta potência com a utilização de módulos laser bombeados lateralmente por diodos comerciais e com compensação de BIT, obtendo-se 55,6 W de potência na operação em frequência única com saída polarizada no modo contínuo. Esta potência, é a maior para lasers em frequência única de Nd:YAG em um único ressonador. Um cristal de triborato de lítio (LBO) foi inserido no ressonador para melhorar as características espectrais do laser por mecanismos de perdas não lineares sendo verificada a supressão dos modos longitudinais adjacentes ao modo principal, com um único pico de frequência com largura de 29 MHz. Este laser foi construído utilizando-se módulos laser comerciais possibilitando a obtenção de um sistema laser de alta potência com saída em frequência única com um baixo custo. Foram obtidos também outros ressonadores lineares com os módulos: Um laser com alta qualidade de feixe e potência de saída de 30 W contínuos e linearmente polarizado com M2=1,08, com seu melhor fator de qualidade medido de 1,02 em 24,8 W, e utilizando-se dois módulos construiu-se um ressonador com e potência de saída de 76 W linearmente polarizados com M2=1,3 e 1,1 e 100,5 W de potência com M2=1,7 e 1,9 nas direções vertical e horizontal, respectivamente. As equações de Magni para os ressonadores dinamicamente estáveis lineares [1] foram aplicadas aos ressonadores com zonas conjuntas e novas expressões foram apresentadas. As equações para os ressonadores em anel de Silvestri et al. [2] foram aplicadas para os ressonadores em anel simétricos com um par de espelhos curvos e novas expressões foram apresentadas. Em especial, mostrou-se que a largura e a posição de seu intervalo de estabilidade podem ser ajustadas de maneira independente e contínua variandose apenas as distâncias do ressonador.
  • Dissertação IPEN-doc 21937
    Desenvolvimento de um laser DPSSL polarizado com mais de 100 W de potência e parâmetro de qualidade próximo de um
    2016 - BERECZKI, ALLAN
    A operação dinamicamente estável com zonas conjuntas foi obtida para um ressonador laser contendo dois bastões de Nd:YAG com módulos laser comerciais. O ressonador não polarizado gerou 115 W de potência no modo transversal fundamental TEM00. Quando polarizado por lâmina de Brewster atingiu 100,5W de potência de saída com 91% de polarização. Quando o ressonador foi polarizado com um polarizador de filme fino, obteve-se melhora na qualidade de feixe e um aumento na polarização, com o valor de M2 sendo 1,56 e 1,84 nas direções x e y respectivamente com 95,4% de polarização. A potência de saída foi, ao nosso conhecimento, a mais alta obtida para lasers polarizados operando no modo fundamental e usando módulos lasers comerciais de Nd:YAG bombeados lateralmente por diodos sem nenhuma preparação especial.