Estabelecimento do perfil metabolómico volátil da urina e saliva, como estratégia não-invasiva, para a deteção de potenciais biomarcadores de diferentes tipos de cancro

Com este trabalho pretendeu-se estabelecer o perfil metabolómico volátil de amostras de fluidos biológicos, nomeadamente saliva e urina, de pacientes com cancro da mama e do pulmão e de indivíduos saudáveis (grupo controlo), utilizando a Microextração em Fase Sólida em modo headspace (HS-SPME) seguida de Cromatografia Gasosa acoplada à Espectrometria de Massa (GC-MS). Efetuou-se a comparação entre os perfis voláteis dos grupos estudados com o objetivo de identificar metabolitos que possam ser considerados como potenciais biomarcadores dos tipos de cancro em estudo. De modo a otimizar a metodologia extrativa, HS-SPME, foram avaliados os diferentes parâmetros experimentais com influência no processo extrativo. Os melhores resultados foram obtidos com a fibra CAR/PDMS, usando um volume de 2 mL de saliva acidificada, 10% NaCl (m/v) e 45 minutos de extração a uma temperatura de 37±1°C. Para a urina foi utilizada a mesma fibra, 4 mL de urina acidificada, 20% NaCl (m/v) e 60 minutos de extração a 50±1°C. Nas amostras de saliva e urina, foram identificados 243 e 500 metabolitos voláteis respetivamente, sendo estes pertencentes a diferentes famílias químicas. Posteriormente, utilizou-se a análise discriminante por mínimos quadrados parciais (PLS-DA) que permitiu observar uma boa separação entre os grupos controlo e oncológicos. Nas amostras salivares o grupo de pacientes com cancro da mama foi maioritariamente caracterizado pelo metabolito ácido benzeno carboxílico e o grupo de pacientes com cancro do pulmão pelo ácido hexanóico. Na urina o grupo de pacientes com cancro da mama foi maioritariamente caracterizado pelo metabolito 1-[2-(Isobutiriloxi)-1-metiletil]-2,2-dimetilpropil 2-metilpropanoato e o grupo de pacientes com cancro do pulmão pelo o-cimeno. Além da metodologia PLS-DA foi realizada a validação cruzada de monte carlo (MCCV) tendo-se obtido uma elevada taxa de classificação, sensibilidade e especificidade o que demonstra a robustez dos dados obtidos.

Produção de monoglicéridos através de catalisadores de argila

As reações de esterificação do glicerol com ésteres de ácidos gordos, na presença de catalisador originam monoglicéridos que possuem inúmeras aplicações em diversas indústrias e são emulsionantes e antibacterianos. Para a produção dos monoglicéridos, nomeadamente a monolaurina, recorreu-se à utilização de catalisadores heterogéneos de características básicas, após modificação de uma bentonita recolhida na Serra de Dentro (SD), Ilha do Porto Santo e de uma argila comercial, a K10. Estas argilas foram modificadas recorrendo a uma solução de hidróxido de lítio, e posteriormente calcinadas a diferentes temperaturas, 350, 450, 550 e 650ºC. Todas as argilas foram posteriormente caracterizadas recorrendo à difração de raios X, aos indicadores de Hammett, à titulação potenciométrica e à espectroscopia de infravermelho que confirmaram o carácter básico dos materiais produzidos. Os produtos de reação foram analisados e quantificados por cromatografia gasosa. A caracterização dos catalisadores demonstra que temperaturas de calcinação superiores a 450ºC provocam uma diminuição da força da base devido à excessiva perda de água resultante da calcinação. A produção de monolaurina é maior quando ocorre a reação do glicerol com o laurato de metilo na presença de argilas baseadas na SD, em particular o material calcinado a 450ºC como catalisador (rendimento em monolaurina de 43%). Não se detetaram outros produtos reacionais, mas a sua formação não é de excluir. Para a minimização da produção potencial de subprodutos, testou-se, também, uma reação de acetalização do glicerol com acetona originando o composto solketal. Os resultados desta reação, apesar de indiciarem uma elevada seletividade para o produto pretendido, não foram elucidativos em termos de ordenamento dos catalisadores em termos de atividade catalítica. Posteriormente fez-se uma tentativa de reação do solketal com o laurato de metilo na presença de catalisador heterogéneo básico de argila, não se tendo observado atividade catalítica.

Detecção e caracterização de biomarcadores voláteis em indivíduos com patologias oncológicas

Com a realização deste trabalho, pretendeu-se traçar o perfil padrão da composição volátil típico de fluidos biológicos (urina) de indivíduos sem patologia oncológica (grupo de controlo) comparando-os com os de pacientes (grupo com patologia oncológica). As amostras de urina de ambos os grupos foram analisadas por microextracção em fase sólida em modo de headspace acoplada à espectrometria de massa (HS-SPME-GC/qMS). Com o intuito de aumentar a eficiência de extracção da SPME, foram optimizados alguns parâmetros com influência no processo extractivo, nomeadamente o tipo de fibra, o tempo e a temperatura de extracção. Assim sendo, foram testadas e comparadas seis fibras comercialmente disponíveis, polidimetilsiloxano (PDMS, 100 m), poliacrilato (PA, 85 m), carboxeno-polidimetilsiloxano (CAR/PDMS, 75 m), carbowax-divinilbenzeno (CW/DVB, 65 m), divinilbenzeno-carboxen-polidimetilsiloxano (DVB/CAR/PDMS, 50/30 m) e polidimetilsiloxano-divinilbenzeno (PDMS/DVB, 65 m). A influência do tempo (30, 45, 60 e 75 min) e temperatura (30, 50 e 60 ºC) de extracção foram optimizados de modo a obter uma melhor eficiência de extracção dos compostos voláteis presentes nas amostras de urina. Os melhores resultados foram obtidos usando a fibra carboxeno-polidimetilsiloxano (CAR/PDMS, 75 m), com uma velocidade de agitação de 800 rpm durante 75 min a uma temperatura de 50 ºC. Para os dois grupos em estudo, foram identificados 80 compostos voláteis pertencentes a diversas famílias químicas, nomeadamente, aldeídos, cetonas, derivados benzénicos, compostos terpénicos, ácidos orgânicos, compostos furânicos, compostos sulfurados, fenóis voláteis, ésteres, álcoois superiores e derivados do naftaleno. Os compostos maioritários pertencentes aos grupos analisados foram a 4-heptanona, a 2-pentanona, a acetona, a 2-butanona, o 1(2- furanil)etanona, o 3-metil-3-fenil-2-propenal, o 3,4-dimetilbenzaldeído, o decanal, o dissulfureto de dimetilo, o metanotiol, o 2-metoxitiofeno, o 4-metil-fenol, o p-tert-butil-fenol, o 2,4-bis(1,1- dimetiletil)fenol, o fenol, o m-cimeno, o p-cimeno, o tolueno, o 1-etil-3,5-diisopropilbenzeno, o 2,6-dimetil-7-octen-2-ol, a D-carvona, o vitispirano I e o vitispirano II. O teste One-Way ANOVA foi aplicado aos resultados com o intuito de verificar se existiam diferenças significativas entre os grupos avaliados (Controlo e Oncológico), sendo o dissulfureto de dimetilo, o 2-metoxitiofeno, e o p-cimeno estatisticamente significativos. A aplicação da análise multivariável às amostras de urina das diferentes patologias permitiu diferenciá-las no qual se obteve 81,02% da variância total.A aplicação da análise multivariável às amostras de urina das diferentes patologias permitiu diferenciá-las no qual se obteve 81,02% da variância total. A patologia de Hodgkin é influenciada pelas variáveis heptanal e o 2-metil-3-fenil-2-propenal. O Controlo é afectado essencialmente pelas variáveis p-cimeno, 1,4,5-trimetilnaftaleno e o dissulfureto de dimetilo. O Cólon é influenciado pelo 4-metilfenol, anisole e 1,2-dihidro-1,1,6-trimetil-naftaleno. O 1-octanol e a 3-heptanona influenciam, essencialmente as patologias da Mama e Leucemia.

Evolution of ethyl carbamate during Madeira wine ageing by GC-MS: a new methodology

Recently, ethyl carbamate (EC) was reclassified by the International Agency for Research on Cancer (IARC) as "probably carcinogenic to humans" and occurs mainly in fermented beverages. Nowadays many countries have set limit values for EC in alcoholic beverages. In this sense and taking into account the low concentrations found in alcoholic beverages, the scientific community has shown interest for the development of new analytical methods, whereby its simplification plays an important role in the EC control and prevention. Firstly, a simple, rapid and sensitive methodology was developed for the EC quantification in fortified wines by microextraction by packed sorbent (MEPS) with gas chromatography coupled with a mass spectrometer detector (GC-MS). This method showed good linearity (R2 = 0.999) and sensitivity (LOD = 1.5 μg/L). The accuracy of the method was assessed by means of repeatability and reproducibility (RSD < 7%). Moreover, a good recovery has been demonstrated (97 – 106%) as well as its applicability (16 fortified wines). Thus, the developed methodology has proven to be an excellent approach for routine quantification of EC in fortified wines. The EC evolution was also evaluated during a year and half of Madeira wine ageing submitted to two traditional ageing methods, estufagem and canteiro, in order to evaluate the formation kinetic. The results revealed that estufagem process increased the formation kinetic and promoted a linear increase of the EC concentration (R2 ≥ 0.977), proportionally to the ageing time (4 months). However, when the wines are firstly submitted to estufagem and then undergo canteiro ageing, the EC values remain almost constant during the following 14 months. The results suggest that estufagem does not seem to be the critical factor in the EC formation, but instead the amount of precursors in the medium.

Characterization of volatile substances in apples from rosaceae family by headspace solid‐phase microextraction followed by GC‐qMS

The volatile composition of different apple varieties of Malus domestica Borkh. species from different geographic regions at Madeira Islands, namely Ponta do Pargo (PP), Porto Santo (PS), and Santo da Serra (SS) was established by headspace solid-phase microextraction (HS-SPME) procedure followed by GC-MS (GC-qMS) analysis. Significant parameters affecting sorption process such as fiber coating, extraction temperature,extractiontime,sampleamount,dilutionfactor,ionicstrength,anddesorption time,wereoptimizedanddiscussed.TheSPMEfibercoatedwith50/30 lmdivinylbenzene/carboxen/PDMS (DVB/CAR/PDMS) afforded highest extraction efficiency of volatile compounds, providing the best sensitivity for the target volatiles, particularly whenthesampleswereextractedat508Cfor30 minwithconstantmagneticstirring. A qualitative and semi-quantitative analysis between the investigated apple species has been established. It was possible to identify about 100 of volatile compounds amongpulp(46,45,and39),peel(64,60,and64),andentirefruit(65,43,and50)inPP, PS,andSSapples,respectively.Ethylesters,terpenes,andhigheralcoholswerefound tobethemostrepresentativevolatiles. a-Farnesene,hexan-1-olandhexyl2-methylbutyratewerethecompoundsfoundinthevolatileprofileofstudiedappleswiththelargestGCarea,representing,onaverage,24.71,14.06,and10.80%ofthetotalvolatilefractionfromPP,PS,andSSapples.InPPentireapple,themostabundantcompoundsidentified were a-farnesene (30.49%), the unknown compound m/z (69, 101, 157) (21.82%) andhexylacetate(6.57%).RegardingPSentireapplethemajorcompoundswere a-farnesene(16.87%),estragole(15.43%),hexan-1-ol(10.94),andE-2-hexenal(10.67).a-Farnesene(30.3%),hexan-1-ol(18.90%),2-methylbutanoicacid(4.7%),andpentan-1-ol(4.6%) werealsofoundasSSentireapplevolatilespresentinahigherrelativecontent.Principal component analysis (PCA) of the results clustered the apples into three groups according to geographic origin. Linear discriminant analysis (LDA) was performed in order to detect the volatile compounds able to differentiate the three kinds of apples investigated. The most important contributions to the differentiation of the PP, PS, and SS apples were ethyl hexanoate, hexyl 2-methylbutyrate, E,E-2,4-heptadienal, pethylstyrene,andE-2-hexenal.