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Micro-FTIR hyperspectral imaging classification for oral cavity histopathology analysis
2025 - BAFFA, MATHEUS de F. O.; BACHMANN, LUCIANO; PEREIRA, THIAGO M.; MATOS, LEANDRO L.; ZEZELL, DENISE M.; PERES, DANIELLA L. P. M. O.; FELIPE, JOAQUIM C.
Hyperspectral imaging (HSI) has emerged as a promising tool for integrating spatial and biochemical information in computational pathology analysis. While most studies on oral cavity cancer have employed reflectance-based HSI or Raman spectroscopy in the visible and near-infrared ranges, the potential of mid-infrared micro–Fourier transform infrared (micro-FTIR) spectroscopy remains largely unexplored. This study investigates the feasibility of using micro-FTIR hyperspectral data for the classification of oral cavity tissues. Mid-IR spectra provide detailed biochemical information, including protein, lipid, and nucleic acid signatures, which may be clinically relevant for early diagnosis and characterization of tumor margins. Tissue samples were imaged using micro-FTIR spectroscopy, and voxel-level spectra were preprocessed and classified using a fully-connected neural network. The proposed model achieved an accuracy of 88.41%, sensitivity of 87.64%, and area under the receiver operating characteristic curve (AUC) of 96.51%, demonstrating that micro-FTIR–based HSI can successfully differentiate between healthy and malignant oral cavity tissues. These findings provide the first systematic evidence supporting the clinical potential of mid-infrared spectroscopy in oral oncology.
Bayesian optimization of a laser-plasma accelerator aiming the production of high-energy electron beams for VHEE radiotherapy
2025 - SANTOS, SAMARA P.; NUNES, BRUNO S.; SAMAD, RICARDO E.; VIEIRA JUNIOR, NILSON D.; ALVA-SANCHEZ, MIRKO S.; BONATTO, ALEXANDRE
Calibration of EBT3 radiochromic films with machine learning
2025 - ARAQUI, VICTOR D.; GRANJA, ALINE A. da C.; ANTUNES, PAULA C. G.
Economia circular
2025 - ALCANTARA-DOMINGOS, RAQUEL R.; SANTOS, ANA C. C. dos R.; FUNGARO, DENISE A.
A valorização dos co-produtos industriais é de grande importância para o meio ambiente e saúde humana. A Economia Circular é uma alternativa para esse cenário, onde são aplicados no processo os conceitos de reuso, reaproveitamento e reciclagem visando uma produção mais sustentável. Neste estudo, cinzas sulfatadas de carvão mineral geradas no processo de dessulfurização dos gases da queima de carvão mineral foram utilizadas como material de partida para a síntese de compostos de silicatos de cálcio hidratados (C-S-H) pelo método de duas etapas (fusão alcalina seguida de tratamento hidrotérmico). Os seguintes parâmetros que afetam a síntese foram avaliados: tempo de fusão, tempo de agitação e volume de água para o tratamento hidrotérmico alcalino das amostras. As cinzas e os produtos obtidos foram caracterizados por fluorescência de raios-X e difração de raios-X. De acordo com os resultados das caracterizações, a maior cristalinidade de compostos C-S-H foi identificada no produto sintetizado nas seguintes condições: tempo de fusão – 1 h; volume de água para a agitação para o tratamento hidrotérmico – 200 mL; e tempo de agitação – 6 h. A reutilização das cinzas como matéria-prima para a síntese de compostos de silicatos de cálcio hidratados foi efetiva, atendendo aos objetivos da pegada sustentável.
Deposição eletroquímica de filme de ZnO dopado com N e sua superior atividade para inativação de microrganismos
2025 - SILVA, MARIA K.; RAMOS, CAROLINE M. V. P.; LIMA, ALINE E. B.; SILVA, REJANE M. P.; FIGUEIREDO, GIRLENE S. de; ANTUNES, RENATO A.; ALVES, WELLINGTON; LUZ JUNIOR, GERALDO E. da; SANTOS, REGINALDO da S.
Este estudo avaliou a inativação fotoeletrocatalítica de Staphylococcus aureus, Escherichia coli e Candida albicans sobre filmes de ZnO dopados com nitrogênio (ZnO:N). Os filmes foram preparados por deposição eletroquímica com diferentes concentrações de dopagem. Os padrões de difração de raios X (XRD) mostraram que os filmes de ZnO puro e ZnO:N exibiram uma estrutura cristalina wurtzita. Imagens de microscopia eletrônica de varredura revelaram filmes com morfologia de nanobastões de seção transversal hexagonal. A dopagem com nitrogênio causou uma diminuição nos valores da energia da banda proibida (EBG) de 3,17 para 3,12 eV. Estudos fotoeletroquímicos mostraram uma maior densidade de fotocorrente para ZnO:N em comparação com filmes de ZnO, atingindo 60 μA cm-2 a 0,70 V (vs. Ag/AgCl). Todas as amostras, sob irradiação visível, apresentaram atividade catalítica na inibição de Staphylococcus aureus, Escherichia coli e Candida albicans, no entanto, o filme ZnO:N-40 mostrou resultado superior.
Flare and methane emission system (FAMES)
2024 - ROTAVA, JAIRO; ARAUJO, LEONARDO de F.; GOMES, ANTONIO A.; GUARDANI, ROBERTO; KATO, CARLA C.; LANDULFO, EDUARDO; LOPES, FABIO J. S.; MATTA, JOSE A. S. da; MENDES, ALEX C. P.; SILVA, JOAO H. V. da
Há crescente preocupação com a redução dos gases de efeito estufa (GEE), devido aos impactos nas mudanças climáticas e aos objetivos do Acordo de Paris. O metano é responsável por aproximadamente 20% do aquecimento global. A indústria de petróleo e gás é uma importante fonte de emissões de metano. Iniciativas como o OGMP2.0 enfatizam a necessidade de um monitoramento das emissões. O projeto FAMES, desenvolvido pela USP, IPEN e a ouronova, utiliza tecnologia lidar para monitorar a eficiência da queima em flare industriais. Esse sistema remoto usa métodos de detecção de espalhamento Rayleigh-Mie e Raman para medir as propriedades ópticas dos elementos emitidos pelo flare, permitindo a quantificação de metano e partículas. O lidar distingue diferentes plumas ao longo da trajetória óptica. Essa tecnologia lidar oferece uma avaliação rápida dos processos operacionais, uma vantagem significativa em comparação com as tecnologias existentes. O projeto combina a detecção remota de partículas e a medição de metano na atmosfera, funcionando como um sistema híbrido para avaliar a eficiência da queima em flare em plataformas do tipo FPSO. Os testes conceituais iniciais demonstraram a eficácia do sistema, que pretende alcançar um TRL 6 quando for instalado em FPSO para monitoramento das emissões de flare. Com apoio da Shell Brasil Petróleo Ltda e utilizando recursos da cláusula de PD&I dos contratos de concessão da Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), o projeto destaca o interesse da indústria em soluções que melhorem a gestão das emissões de metano em FPSO.
Exposição dos trabalhadores aos pós de metais-duros
2025 - MIRANDA, FABIO; FRANCO, KELLY P. C.; VIEIRA, GLACY S.; ROSSI, JESUALDO L.
Introdução: A exposição ocupacional ao pó de metais-duros (WC-Co), utilizado em processos como metalurgia do pó, usinagem e afiação, representa riscos à saúde dos trabalhadores. A inalação ou o contato cutâneo com essas partículas pode causar danos, lesões físicas, exigindo maior atenção após a revisão dos limites de exposição. Objetivos: Este artigo descreve, de forma sucinta, a fabricação de metais-duros, destacando os riscos ocupacionais do WC-Co, doenças respiratórias, dermatites e carcinogenicidade e discutir as medidas preventivas conforme normas de segurança do trabalho. Métodos: Este estudo está embasado em revisão bibliográfica e relato de experiência sobre aerodispersóides de WC-Co, analisando seus efeitos à saúde, limites de exposição e controles preventivos, com abordagem multidisciplinar e embasado em normas nacionais e internacionais, incluindo padrões ACGIH, NIOSH e OSHA. Discussão: A inalação de pós de WC-Co pode causar pneumoconioses, fibrose pulmonar e potencial carcinogenicidade, e dermatites. Embora existam novos limites de exposição, muitos setores ainda não adotam adequadamente controles técnicos e EPI’s, exigindo alinhamento urgente com padrões internacionais. Conclusão: A exposição aos pós de WC-Co requer medidas urgentes: monitoramento ambiental, treinamento de trabalhadores e controle na exposição. É crucial alinhar as normas brasileiras aos padrões internacionais para garantir a segurança ocupacional.
Preliminary assessment of arsenic biodistribution in fish from an estuarine ecosystem in São Paulo state, Brazil
2024 - MIRANDA, LARRISA Y.; HORTELLANI, MARCOS A.; BRAGA, ELISABETE de S.; SARKIS, JORGE E. de S.; AZEVEDO, JULIANA de S.
Microplástico no conteúdo gastrointestinal de peixes-ósseos (Teleostei) de oceano profundo do Sul e Sudeste do Brasil
2024 - MASUMOTO, FLAVIA T.; MELO, MARCELO R. S. de; DIPOLD, JESSICA; KUZNETSOVA, MARIA; WETTER, NIKLAUS U.
Metals contents and human consumption in fish species from the Olaria river system (Cananeia, São Paulo, Brazil)
2024 - MIRANDA, LARISSA Y.; HORTELLANI, MARCOS A.; ALMEIDA, ADRIANA B. de; CHIOZZINI, VITOR G.; SILVA, GISELE L. da; BRAGA, ELISABETE de S.; SARKIS, JORGE E. de S.; AZEVEDO, JULIANA de S.
Metabolic inferences by Cd and Zn balances in the catfish Cathorops spixii from an estuarine system in Brazil
2024 - MIRANDA, LARISSA Y.; HORTELLANI, MARCOS A.; SARKIS, JORGE E. de S.; AZEVEDO, JULIANA de S.
SEIRA Enhancement of Amoxicillin Detection Using Laser- Generated Gold Nanoparticles
2025 - ANJOS, VINICIUS P.; SILVA, DANIELA de F.T. da; LASKOWSKI, DANIELLE do R.; BEZERRA JUNIOR, ARANDI G.; ZEZELL, DENISE M.
This research demonstrates SEIRA-based detection of Amoxicillin using AuNP as an enhancing substrate. The approach boosts FTIR sensitivity, enabling precise molecular characterization. This method holds promise for pharmaceutical analysis and trace-level antibiotic.
Mathematical Method for Enhancing Biochemical information in Micro-FTIR Images of Histopathological Slides
2025 - PEREIRA, T.M.; ALMEIDA, E.S.; PERES, D.L.; SILVA, D.F.T.; GERMANO, G.; ZEZELL, D.M.; BACHMANN, L.
Early and accurate cancer diagnosis improves prognosis and reduces treatment invasiveness and costs. Histopathological biopsy analysis is crucial but depends on pathologist expertise. Biochemical information from samples can enable earlier diagnosis due to tissue changes before visible alterations. Optical techniques, particularly micro-infrared spectroscopy (micro-FTIR), are promising for this. However, artifacts from contaminants and baseline distortions can affect data quality. This work develops a method using principal component regression (PCR) to remove these artifacts. Applying this method to 192 micro-FTIR images of thyroid and mouth tissues achieved over 90% correlation with traditional hematoxylin-eosin images, indicating effective artifact removal and accurate results.
Histopathological Analysis of Fine-Needle Aspiration Biopsies of Thyroid Nodules Using Explainable Convolutional Neural Networks
2024 - BAFFA, MATHEUS de F.O.; BACHMANN, LUCIANO; PEREIRA, THIAGO M.; ZEZELL, DENISE M.; SOARES, EDSON G.; PADUA, JOEL D.B.; FELIPE, JOAQUIM C.
Thyroid Cancer is a disease in which abnormal cells grow uncontrollably in the gland with the potential to invade other organs. Every year, almost 44,000 new cases are diagnosed worldwide. Histopathological diagnosis of fine-needle aspiration biopsies of thyroid nodules is the most precise exam to confirm the diagnosis and estimate the stages of the disease. The diagnostic process in such an exam involves detecting atypical signs, such as the presence of cell proliferation with irregular shape and texture. This task could be even harder once you consider that most thyroid biopsies might present multiple pathological states, such as inflammatory diseases and hyperplasia. Therefore, this paper addresses the development of a Computer Vision method to assist the histopathological diagnosis of normal, thyroid papillary carcinoma and goiter. The proposed method model and implement a Convolutional Neural Network to detect visual patterns to differentiate the three pathological states. Experiments following the Holdout Cross-Validation protocol reached an accuracy of 88.73% for the multiclass approach and 95.74% accuracy for the binary assessment. The results confirm the potential of the proposed method to assist pathologists in prescribing a more precise diagnosis.
Diagnosys of Oral Cancer Using FTIR Hyperspectral Images and Linear Discriminant Analysis
2025 - PERES, DANIELLA L.; SILVA, DANIELA de F.T. da; PEREIRA, THIAGO M.; MATOS, LEANDRO L. de; ZEZELL, DENISE M.
This study used FTIR hyperspectral imaging (HSI) and LDA to classify 48 OSCC and 48 healthy tissue samples, achieving 85% accuracy. These results show that HSI with LDA can aid early OSCC detection.
Fan-out, fiber-coupled, focal-plane array of detectors for Laser Ionization Diagnosis in the TCABR Tokamak and validation of plasma density models
2024 - WETTER, NIKLAUS U.; ALBUQUERQUE, FERNANDO A.F.; SEVERO, JOSE H.F.; CANAL, GUSTAVO P.
Brazil's Ministry of Science, Technology, and Innovation is launching a National Program for Nuclear Fusion, including the construction of a National Fusion Laboratory. The program features an advanced Laser Ionization Diagnosis system for accurate plasma neutral density measurement.
A linear discriminant analysis for Interleukin-1 beta effects on the vibrational spectroscopy of heart tissue
2025 - STASI, RAFFAELE; MORENO-LOIZA, OSCAR J.; SILVA, DANIELA F.T.; ANJOS, VINICIUS P.; SILVA, EVELIN M. da; MEDEI, EMILIANO H.; ZEZELL, DENISE M.
Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy imaging was used to analyze cardiac atria from IL-1β-treated mice. Linear discriminant analysis identified spectral differences, notably in the 1500–1800 cm−1 region, suggesting IL-1β alters protein and lipid composition in heart tissue.
Salivary ATR-FTIR signatures for obstructive sleep apnea
2025 - MENDES, VALERIA; ANJOS, VINICIUS P.; SILVA, DANIELA de F. T. da; ZEZELL, DENISE M.
This review investigates salivary ATR-FTIR spectral signatures as diagnostic and monitoring tools for Obstructive Sleep Apnea (OSA). The study not only reinforces previous findings but also consistently identifies key vibrational peaks (2962, 1643, 1546/1448, 1076, 1662 cm-1). These results validate the proposed pre-analytical procedures for biofluid sample preparation, ensuring spectral reliability and demonstrating the effectiveness of this methodology in capturing salivary “molecular fingerprints” associated with OSA.
Identifying inflammatory signatures in heart tissue via FTIR and linear discriminant mapping
2025 - STASI, RAFFAELE; SILVA, DANIELA F.T.; ANJOS, VINICIUS P.; MEDEI, EMILIANO H.; ZEZELL, DENISE M.
Fourier-transform infrared (FTIR) imaging spectroscopy was used to investigate biochemical alterations in cardiac tissue samples treated with Interleukin-1beta (IL-1β). Linear Discriminant Analysis (LDA) was applied to spectra in the 1500–1800 cm−1 region. In this work, the LDA component score for each pixel was plotted as a heatmap, enabling spatial visualization of spectral alterations. Heatmaps were generated for each of the three control and three treated samples. Additionally, the LDA loading curves show the induced alterations across wavenumbers.
Curved waveguide irradiated by femtosecond laser in Ag-doped GeO2–PbO glasses for photonic applications
2025 - FERNANDES, THIAGO V.; BORDON, CAMILA D.S.; WETTER, NIKLAUS U.; ROSSI, WAGNER de; KASSAB, LUCIANA R.P.
We demonstrate the fabrication of straight and curved dual waveguides in GeO2-PbO glasses embedded with silver nanoparticles using femtosecond laser inscription. This research includes evaluating beam quality, propagation loss, and polarization of the double-wall waveguides.

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