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.

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.

Avaliação do perfil urinário de biomarcadores do stress oxidativo e a sua correlação com as doenças cardiovasculares

Com a realização deste trabalho pretendeu-se estabelecer o perfil urinário de níveis de biomarcadores do stress oxidativo (5-HMU; UAc; MDA; 8-OHdG) em indivíduos saudáveis (grupo controlo) comparando com o de doenças cardiovasculares (grupo CVD) de modo a avaliar o seu potencial como possíveis biomarcadores da possibilidade de ocorrência de CVD. A extração dos compostos alvos foi realizada por recurso a uma nova técnica extrativa - microextração com adsorvente empacotado em seringa (MEPS) controlada digitalmente (eVol). A análise dos biomarcadores foi efetuada por cromatografia líquida de ultra eficiência (UHPLC) utilizando como coluna analítica a HSS T3 (100 mm × 2,1 mm, 1,7 μm de tamanho da partícula) e com um sistema deteção de fotodiodos (PDA). Otimizaram-se os parâmetros experimentais com influência no processo extrativo, nomeadamente no que se refere ao tipo de adsorvente, á influência do pH, ao volume de amostra, ao número de ciclos extrativos, lavagem e ao volume de eluição. Foram ensaiadas diferentes condições experimentais e selecionadas as que corresponderam a uma maior eficiência extrativa, expressa pela área total relativa dos analitos e reprodutibilidade. Os melhores resultados foram obtidos usando como adsorvente C8, o pH da amostra ajustado a 6, o adsorvente foi carregado com 5x50 μL de amostra e a eluição com 1x50 μL de 0,01% ácido formico e 3x50 μL de 20% metanol. Para a separação cromatográfica dos analitos usou-se uma fase móvel binária (0,01% ácido fórmico:20% metanol), em modo isocrático e um fluxo de 250 μL min-1. O método analítico foi validado em termos de seletividade, linearidade, limite de deteção (LOD), limite de quantificação (LOQ), efeito matriz, exatidão e precisão (intra e interdias) e aplicada a determinação de biomarcadores alvo nos dois grupos estudados, obtiveram-se bons resultados em termos seletividade e linearidade (R2>0,9906), os valores de LOD e LOQ obtidos foram baixos, variando entre 0,00005 - 0,72 μg mL-1 e 0,00023 – 2,31 μg mL-1 respetivamente. Os resultados da percentagem de recuperação (91,06 – 123,02 %), precisão intra-dia (0,95 – 8,34 %), precisão inter-dia (4,58 -6,33 %) e o efeito de matriz (60,11 – 110,29 %) deste método foram satisfatórios. A aplicação da metodologia validada aos dois grupos em estudo permitiu concluir que as concentrações de UAc e MDA entre os dois grupos, contrariamente ao 5-HMU e ao 8- OhdG cujas concentrações são estatisticamente diferentes entre o grupo controlam e o grupo CVD.

Desenvolvimento de uma metodologia analítica para determinação de aminas biogénicas em tunídeos

A presença de aminas biogénicas em alimentos é um ponto crítico da segurança alimentar dada a sua implicação em fenómenos de intoxicações alimentares. Com a realização deste trabalho pretendeu-se contribuir para um melhor esclarecimento desta temática, actuando-se a dois níveis: numa primeira fase procedeu-se ao desenvolvimento e validação de uma nova metodologia analítica para a determinação simultânea de quatro aminas biogénicas (histamina, cadaverina, tiramina e triptamina) presentes no pescado; numa segunda fase procedeu-se à quantificação dos teores das aminas biogénicas em amostras de tunídeos. O desenvolvimento da metodologia quantitativa baseou-se na utilização da técnica de cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massa em tandem (LC-MS/MS), tendo a preparação dos extractos para análise envolvido a extracção das aminas biogénicas do músculo de tunídeos com ácido clorídrico e a purificação dos extractos obtidos por SPE. Como qualquer outro método cromatográfico, a metodologia de LC-MS/MS desenvolvida exigiu a optimização de vários parâmetros como: a concentração do padrão interno, a metodologia de extracção em fase sólida (SPE), composição e fluxo da fase móvel, volume de injecção, determinação dos tempos de retenção, condições de ionização e condições de fragmentação. A validação metodologia foi realizada através da avaliação de alguns parâmetros analíticos, tal como o ajuste do modelo de calibração, precisão (repetibilidade e precisão intermédia), limite de quantificação, limite de detecção e percentagem de recuperação. De modo a potenciar a sensibilidade e selectividade permitida pelo equipamento analítico e com o objectivo de efectuar a quantificação dos compostos em análise, a aquisição de dados foi realizada em modo MRM. Uma vez que se utilizou um padrão interno (heptilamina), a proporcionalidade da intensidade do sinal das aminas biogénicas em relação a uma determinada concentração foi dada em termos de áreas relativas, que corresponde à razão da intensidade do sinal da amina biogénica/intensidade do sinal do padrão interno (analito/P.I.). A metodologia analítica desenvolvida foi aplicada à determinação dos teores de aminas biogénicas nas amostras de músculo de tunídeos recolhidas, com uma regularidade semanal, em diferentes estabelecimentos comerciais no decorrer da época intensiva da sua captura (de Abril a Setembro de 2009). Os teores de aminas biogénicas encontrados, entre 2,63 mg/kg (triptamina) e 132,78 mg/kg (tiramina), não ultrapassaram os limites impostos pela Comunidade Europeia para os teores de histamina e para os teores de aminas totais; sendo que, em cerca de 87% das 59 amostras analisadas não foram encontrados teores quantificáveis para as quatro aminas biogénicas.

Investigação numérica do desempenho de um sensor de fibra ótica de índice de refração, baseado em SPR e utilizando COMSOL multiphysics

Esta tese é dedicada aos sensores de fibra ótica especificamente aos sensores baseados no fenómeno de ressonância de plasmão de superfície, SPR (Surface Plasmon Resonance), gerados em fibras óticas com configuração do tipo “D”, para aplicação em sensores refratométricos. Numa primeira parte desta dissertação são descritos os aspetos teóricos fundamentais para a compreensão dos fenómenos de ressonância de plasmões de superfície e a sua utilização em sistemas sensores. Estes fenómenos ocorrem na superfície de interface entre metais e outros meios materiais, sendo capazes de afetar as propriedades em reflexão e transmissão de uma onda eletromagnética incidente (feixe luminoso), de uma forma que é fortemente dependente dos meios na proximidade do metal. Assim, a medição das propriedades do feixe luminoso, como por exemplo o comprimento de onda de ressonância com SPR, permite monitorizar esses meios. Numa segunda fase foi implementada a simulação destes modelos, em COMSOL Multiphysics, que permitia não só a obtenção dos espetros de transmissão dos fenómenos de ressonância de plasmões de superfície, mas também a obtenção das distribuições do campo elétrico e magnético em função das dimensões do sensor. O COMSOL permitiu também a obtenção das curvas do deslocamento do comprimento de onda ressonante, perante variações do índice de refração exterior, da espessura do metal, da espessura da bainha e da espessura de outro elemento de elevado índice de refração. A fase seguinte foi verificar que os resultados dos métodos teóricos para os diferentes parâmetros de estudo eram semelhantes aos resultados obtidos no COMSOL. Conclui-se que com este programa é possível criar novos sensores em fibra ótica, baseados em SPR, para melhorar e otimizar os parâmetros de ressonância e sensibilidade do sensor. A última fase do trabalho baseou-se na modelização de uma fibra cuja configuração seja tal que possa criar um pequeno efeito de antena e fazer com que parte da luz seja guiada para o exterior da fibra e possa interatuar com o meio externo para melhor sensibilidade.