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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/50398| Document type: | Trabalho de Conclusão de Curso |
| Access type: | Acesso Aberto |
| Title: | Estudo de estabilidade da microbalança de cristal de quartzo para utilização em biossensores por transdução piezoelétrica aplicados na área da saúde |
| Author: | Soares, Matheus da Costa |
| First Advisor: | Foschini, Mauricio |
| First member of the Committee: | Almeida, Gustavo Foresto Brito de |
| Second member of the Committee: | Correia, Paula Duarte |
| Summary: | Os biossensores piezoelétricos permitem a detecção de compostos a partir da variação de frequência, que reflete a massa depositada sobre o sensor. Dentre esses dispositivos, a Microbalança de Cristal de Quartzo (QCM) destaca-se pela alta sensibilidade, sendo empregada na quantificação de massas ínfimas em diversos contextos. No âmbito da oncologia, o diagnóstico precoce do câncer pode ser determinante para o sucesso terapêutico e biomarcadores tumorais, presentes em fluidos corporais, constituem alvos promissores para potencial detecção por QCM. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver e validar um sistema QCM, avaliando a estabilidade e precisão de três microcontroladores (Teensy 3.2, ESP32-WROOM e Arduino Nano) em diferentes frequências fundamentais, visando futura aplicação em biossensores para a área da saúde. A metodologia consistiu na montagem do circuito ressonante, na medição das frequências e na aplicação da equação de Sauerbrey para o cálculo do limite de detecção (LOD). Os resultados mostraram hierarquia de desempenho visto que o Teensy apresentou maior estabilidade e precisão, com LOD de 5,42.10^(-11) g para o cristal de 40 MHz; o ESP32 mostrou variações a partir de 16 MHz e ineficiência em 24 MHz; o Arduino Nano mostrou-se inapto para cristais superiores a 4 MHz, em razão das limitações de clock. Observaram-se oscilações nas massas inferidas, atribuídas a ruídos inerentes ao sistema, porém com confiabilidade estatística de 99% dentro da margem de valor de três desvios padrão. Conclui-se que o projeto é exequível e que o Teensy é o mais adequado para aplicações de alta sensibilidade. Recomendam-se aprimoramentos na programação, especialmente para o ESP32, além de ensaios sob variação térmica e testes biológicos para validação clínica. O sistema, uma vez aperfeiçoado e mais estudado, demonstra potencial para auxiliar na detecção de biomarcadores tumorais, o que pode contribuir para o diagnóstico precoce do câncer. |
| Abstract: | Piezoelectric biosensors allow the detection of compounds based on frequency variation, which reflects the mass deposited on the sensor. Among these devices, the Quartz Crystal Microbalance (QCM) stands out for its high sensitivity, being employed in the quantification of minute masses in various contexts. In the field of oncology, early cancer diagnosis can be decisive for therapeutic success, and tumor biomarkers present in body fluids constitute promising targets for potential detection by QCM. The present study aimed to develop and validate a QCM system, evaluating the stability and precision of three microcontrollers (Teensy 3.2, ESP32-WROOM, and Arduino Nano) at different fundamental frequencies, with a view to future application in biosensors for the healthcare field. The methodology consisted of assembling the resonant circuit, measuring the frequencies, and applying the Sauerbrey equation to calculate the limit of detection (LOD). The results showed a performance hierarchy, since the Teensy presented greater stability and precision, with an LOD of 5,42.10^(-11) g for the 40 MHz crystal; the ESP32 showed variations from 16 MHz onward and inefficiency at 24 MHz; the Arduino Nano proved unsuitable for crystals above 4 MHz due to clock limitations. Oscillations were observed in the inferred masses, attributed to noise inherent to the system, but with statistical reliability of 99% within the margin of three standard deviations. It is concluded that the project is feasible and that the Teensy is the most suitable for high-sensitivity applications. Improvements in programming are recommended, especially for the ESP32, as well as tests under thermal variation and biological assays for clinical validation. The system, once improved and further studied, demonstrates potential to assist in the detection of tumor biomarkers, which may contribute to the early diagnosis of cancer. |
| Keywords: | Microbalança de cristal de quartzo Quartz crystal microbalance Biossensores piezoelétricos Piezoelectric biosensors Oncologia Oncology |
| Area (s) of CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA |
| Country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
| Quote: | SOARES, Matheus da Costa. Estudo de estabilidade da microbalança de cristal de quartzo para utilização em biossensores por transdução piezoelétrica aplicados na área da saúde. 2026. 72 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Física Médica) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. |
| URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/50398 |
| Date of defense: | 5-Aug-2026 |
| Appears in Collections: | TCC - Física Médica |
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