NANO(BIO)SENSORES ELECTROQUIMICOS Y PLASMÓNICOS: DISEÑO, CARACTERIZACIÓN Y APLICACIONES PARA LA CUANTIFICACION DE BIOMARCADORES DE ALTO IMPACTO

En Argentina, en consonancia con el resto del mundo, la Nanotecnología es considerada un área estratégica. Sin embargo, las investigaciones en Nanobiotecnología todavía constituyen un área de vacancia. El uso de nanomateriales para desarrollar plataformas bioanalíticas que permitan la construcción de biosensores ofrece múltiples ventajas y una promisoria perspectiva de aplicación en diversas áreas. En la actualidad, los laboratorios de análisis clínicos, la industria farmacéutica y alimentaria, y los laboratorios de control bromatológico y ambiental requieren de metodologías analíticas que proporcionen resultados exactos, reproducibles, rápidos, sensibles y selectivos empleando pequeños volúmenes de muestra, con un mínimo consumo de reactivos y una producción de deshechos limpia y escasa. Las investigaciones en nanobiosensores se encuentran dirigidas hacia el logro de estas metas. Uno de los grandes desafíos es lograr biosensores miniaturizados con potencialidad para el desarrollo de dispositivos de medición descentralizada (“point of care”) y la detección simultánea de multianalitos. Aún cuando se han hecho innumerables desarrollos en los casi 50 años de vida de los biosensores, todavía hay numerosos interrogantes por dilucidar. La modificación con nanomateriales juega un rol preponderante en los transductores tanto en los electroquímicos como en los plasmónicos. El uso de películas delgadas de Au para SPR modificadas con grafeno u óxido de grafeno, es un campo de una enorme potencialidad y sin embargo es muy poco explotado, por lo que reviste gran importancia. En lo referido a la capa de biorreconocimiento, se trabajará con moléculas capaces de establecer interacciones de bioafinidad, como los anticuerpos y también moléculas que son muy poco usadas en nuestro país y en Latinoamérica como ADN, aptámeros, PNA y lectinas. RESUMEN: El Objetivo general de este proyecto es desarrollar nuevas plataformas bioanalíticas para la detección de diferentes eventos de bioafinidad a partir de la integración de transductores electroquímicos (EQ) y plasmónicos con materiales nanoestructurados (nanotubos de carbono, nanoláminas de grafeno, nanoalambres metálicos); biomoléculas (ADN, “peptide nucleic acid” (PNA), aptámeros, anticuerpos, lectinas) y polímeros funcionalizados con moléculas bioactivas. Las arquitecturas supramoleculares resultantes estarán dirigidas al desarrollo de biosensores EQ y plasmónicos para la cuantificación de biomarcadores de relevancia clínica y medioambiental. Se funcionalizarán CNT, grafeno, óxido de grafeno, nanoalambres metálicos empleando homopéptidos y proteínas con alta afinidad por cationes metálicos, los que se integrarán a transductores de carbono y oro y biomoléculas de reconocimiento capaces de formar complejos de afinidad (antígeno-anticuerpo, aptámero-molécula blanco, ADN-ADN, PNA-ADN, lectinas-hidratos de carbono, ligandos-cationes metálicos y avidina-biotina). Se sintetizarán y caracterizarán nuevos monómeros y polímeros funcionalizados con moléculas bioactivas y/o grupos rédox empleando diferentes rutas sintéticas. Se desarrollarán genosensores para la detección del evento de hibridación de secuencias de interés médico (cáncer de colon y de mama, tuberculosis); aptasensores para la detección de marcadores proteicos de T. cruzi, enfermedades cardiovasculares y contaminantes catiónicos; inmunosensores para la detección de biomarcadores proteicos relacionados con enfermedades cardiovasculares y cáncer; y biosensores de afinidad con lectinas para la detección de hidratos de carbono. La caracterización de las plataformas y las señales analíticas se obtendrán empleando las siguientes técnicas: voltamperometrías cíclica, de pulso diferencial y de onda cuadrada; stripping; resonancia de plasmón superficial; espectroscopía de impedancia electroquímica; microscopías de barrido electroquímico, SEM, TEM, AFM,SNOM, espectroscopías: UV-vis, FTIR,Raman;RMN, TGA y DSC.

Dos biomarcadores ao estadiamento da perturbação bipolar : uma revisão bibliográfica

Trabalho Final do Curso de Mestrado Integrado em Medicina, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2014

Biomarcadores na doença bipolar : um foco em peroxidação lipídica

Trabalho Final do Curso de Mestrado Integrado em Medicina, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2014

Técnica para segmentação automática de imagens microscópicas de componentes sanguíneos e classificação diferencial de leucócitos baseada em lógica fuzzy

Automatic detection of blood components is an important topic in the field of hematology. The segmentation is an important stage because it allows components to be grouped into common areas and processed separately and leukocyte differential classification enables them to be analyzed separately. With the auto-segmentation and differential classification, this work is contributing to the analysis process of blood components by providing tools that reduce the manual labor and increasing its accuracy and efficiency. Using techniques of digital image processing associated with a generic and automatic fuzzy approach, this work proposes two Fuzzy Inference Systems, defined as I and II, for autosegmentation of blood components and leukocyte differential classification, respectively, in microscopic images smears. Using the Fuzzy Inference System I, the proposed technique performs the segmentation of the image in four regions: the leukocyte’s nucleus and cytoplasm, erythrocyte and plasma area and using the Fuzzy Inference System II and the segmented leukocyte (nucleus and cytoplasm) classify them differentially in five types: basophils, eosinophils, lymphocytes, monocytes and neutrophils. Were used for testing 530 images containing microscopic samples of blood smears with different methods. The images were processed and its accuracy indices and Gold Standards were calculated and compared with the manual results and other results found at literature for the same problems. Regarding segmentation, a technique developed showed percentages of accuracy of 97.31% for leukocytes, 95.39% to erythrocytes and 95.06% for blood plasma. As for the differential classification, the percentage varied between 92.98% and 98.39% for the different leukocyte types. In addition to promoting auto-segmentation and differential classification, the proposed technique also contributes to the definition of new descriptors and the construction of an image database using various processes hematological staining

Desempenho físico em idosos com diferenciados perfis epidemiológicos: análise do estudo IMIAS International Mobility in Aging Study sob a perspectiva do curso da vida e de biomarcadores da inflamação e do estresse

O crescimento demográfico de idosos é um fenômeno mundial e exerce influência sobre o desenvolvimento e funcionamento das sociedades. Fatores sociais, econômicos, ambientais, biológicos e culturais influenciam o processo de envelhecimento, que pode vir acompanhado de contínua perda na capacidade de adaptação do indivíduo ao meio ambiente, de maior vulnerabilidade ao estresse, limitações funcionais e diminuição da qualidade de vida do indivíduo. Todavia, ao longo do curso da vida, o indivíduo vivencia múltiplas exposições adversas à saúde, e o declínio da mobilidade surge como um dos primeiros sinais do envelhecimento, repercutindo na saúde física e mental do indivíduo. Para contribuir com o conhecimento sobre os desfechos relacionados ao envelhecimento e mobilidade, o estudo IMIAS investiga idosos em quatro países com diferentes perfis epidemiológicos. O presente estudo abordou os possíveis fatores associados ao declínio físico em idosos de distintas sociedades, sobre a perspectiva epidemiológica do curso da vida e dos biomarcadores da inflamação e do estresse. Objetivos: 1) Analisar as relações entre as adversidades sociais e econômicas, vivenciadas durante a infância, a fase adulta e a velhice, com o baixo desempenho físico em populações idosas, de diferentes contextos sociais, econômicos e culturais. 2) Verificar a associação entre os níveis elevados da proteína c-reativa (PCR) com o desempenho físico em idosos de diferentes populações. 3) Avaliar se a desregulação nos níveis de cortisol diurno exerce influência sobre o desempenho físico em idosos com distintos perfis epidemiológicos. Métodos: Foram utilizados dados da linha de base do IMIAS – Estudo Internacional de Mobilidade no Envelhecimento, composto por 1.995 indivíduos entre 65 e 74 anos de idade, residentes em comunidades de quatro países (Albânia, Brasil, Canadá, Colômbia). O desempenho físico foi avaliado através do Short Physical Performance Battery (SPPB) e da força de preensão manual. As adversidades durante o curso da vida foram estimadas a partir de eventos e exposições sociais, econômicas e culturais ocorridas durante a infância, fase adulta e velhice. Para avaliar o percurso biológico e suas associações com a mobilidade, a proteína c-reativa e o cortisol foram considerados como biomarcadores da inflamação e do estresse, respectivamente. No sentido de responder as questões de investigações, foram conduzidas análises de estatística descritiva, bivariada e multivariada, mediante técnicas de distribuição de frequências, teste qui-quadrado, odds ratio e regressões logística, linear e multinível. Resultados: O desempenho físico foi menor nos participantes que vivem na Colômbia, Brasil e Albânia do que nos que vivem no Canadá, mesmo quando ajustados por idade, sexo e adversidades durante o curso da vida. O baixo nível de desempenho físico (SPPB < 8) foi associado a ter sofrido adversidade social e econômica na infância, ter tido ocupação semiqualificada na fase adulta, morar sozinho e possuir renda insuficiente na velhice. A PCR esteve associada com a baixa força de preensão manual e com o SPPB<8. Entretanto, a associação entre a PCR e a força de preensão manual não se manteve quando ajustada por fatores socioeconômicos e hábitos de saúde. As associações negativas entre SPPB e PCR permaneceram significativas mesmo após ajustes por idade, sexo, escolaridade, local de pesquisa e condições de saúde. O baixo desempenho físico (SPPB ≤ 8) foi associado com uma significativa diminuição nos níveis de cortisol ao acordar, em comparação com os níveis de cortisol de idosos com bom desempenho físico (SPPB > 8), mesmo após modelos controlados por local de estudo, sexo, depressão, hábitos de saúde, uso de psicotrópicos e índice de massa corporal. Conclusões: Os resultados evidenciaram associação entre a inflamação, o estresse e as desigualdades sociais e econômicas na infância, sobre o desempenho físico de idosos com diferenciados perfis epidemiológicos. Enfatizamos que a promoção do envelhecimento saudável requer considerar políticas e práticas que favoreçam o bem-estar econômico e social para crianças, adultos e idosos.

miRNAS circulantes como biomarcadores para fibrilação atrial aguda

Atrial fibrillation (AF) is the most common sustained cardiac arrhythmia. Some non-coding RNAs (miRNAs) have been involved in regulatory activity in arrhythmogenesis, targeting genes that contribute to the development of AF. The present study aimed to evaluate the expression of candidate miRNAs in plasma from patients with AF and new-onset AF and its application as future markers for diagnosis and monitoring of disease. miR-21, miR-133a, miR-133b, miR-150, miR-328 and miR-499 were selected as targets in this study through a prior literature review. They were isolated from plas-ma of individuals aged from 20 to 85 years old with AF (n = 17), new-onset AF (n = 5) and without AF (n = 15), where the latter was the control group. The results were ana-lyzed by Real-Time PCR (RT-PCR) with miScript SYBR Green PCR. We observed that miR-21, miR-133b, miR-328 and miR-499 had different levels of expression be-tween the three groups (p <0.05). Increased expression of miR-21 (0.6-fold), miR-133b (1.4-fold), miR-328 (2.0-fold) and miR-499 (2.3-fold) in patients with new-onset AF when compared to AF and control subjects. The miR-133a and miR-150 expression did not differ among the groups. miR-21, miR-133b, miR-328 and miR-499 may be potential biomarkers for AF as well as for new-onset AF, for monitoring and for the di-agnosis. These findings may contribute to the understanding of the process that trig-gers AF and suggest application these molecules as future biomarkers for AF.

miRNAS circulantes como biomarcadores para fibrilação atrial aguda

Atrial fibrillation (AF) is the most common sustained cardiac arrhythmia. Some non-coding RNAs (miRNAs) have been involved in regulatory activity in arrhythmogenesis, targeting genes that contribute to the development of AF. The present study aimed to evaluate the expression of candidate miRNAs in plasma from patients with AF and new-onset AF and its application as future markers for diagnosis and monitoring of disease. miR-21, miR-133a, miR-133b, miR-150, miR-328 and miR-499 were selected as targets in this study through a prior literature review. They were isolated from plas-ma of individuals aged from 20 to 85 years old with AF (n = 17), new-onset AF (n = 5) and without AF (n = 15), where the latter was the control group. The results were ana-lyzed by Real-Time PCR (RT-PCR) with miScript SYBR Green PCR. We observed that miR-21, miR-133b, miR-328 and miR-499 had different levels of expression be-tween the three groups (p <0.05). Increased expression of miR-21 (0.6-fold), miR-133b (1.4-fold), miR-328 (2.0-fold) and miR-499 (2.3-fold) in patients with new-onset AF when compared to AF and control subjects. The miR-133a and miR-150 expression did not differ among the groups. miR-21, miR-133b, miR-328 and miR-499 may be potential biomarkers for AF as well as for new-onset AF, for monitoring and for the di-agnosis. These findings may contribute to the understanding of the process that trig-gers AF and suggest application these molecules as future biomarkers for AF.

Biomarcadores de luteína, zeaxantina y otros carotenoides en la relación dieta y salud ocular humana

El estudio de la relación entre componentes de la dieta y la salud/enfermedad utiliza métodos de valoración de la ingesta dietética, del estatus nutricional y de marcadores de función o de efecto. En concreto, en el estudio de los carotenoides y la salud ocular, interesa el estudio de dos carotenoides sin actividad provitamina A, la luteína y la zeaxantina, por su posible papel en la optimización de la función visual y en la prevención de enfermedades crónicas asociadas a la edad, y de tres carotenoides con actividad provitamina A: -caroteno, -caroteno y -criptoxantina, por ser precursores de retinol, nutriente del que depende el ciclo visual para una visión normal. En el presente trabajo se ha llevado a cabo el estudio de los carotenoides de la dieta más relevantes para la salud ocular humana considerando de forma simultánea parámetros relacionados con la ingesta, el estatus y la función visual, así como diversas variables que pueden modificar el estatus nutricional, como son la concentración de lípidos en sangre, y la bioaccesibilidad de los carotenoides a partir de alimentos de amplio consumo...

¿Qué son los microARNs?: posibles biomarcadores y dianas terapéuticas en la enfermedad osteoporótica

Los micro-ARN (miRs) son pequeñas moléculas de ARN no codificantes que regulan la expresión génica a nivel post-transcripcional. Generalmente actúan sobre la expresión genética mediante el silenciamiento o degradación de los ARNm, y están implicados en la regulación de varios procesos biológicos, como la diferenciación celular, la proliferación, la apoptosis y en el desarrollo embrionario y tisular. Actualmente son un importante foco de interés para el estudio de diversas enfermedades como el cáncer o la diabetes mellitus tipo 2. A nivel del metabolismo óseo, están surgiendo diversos miRs implicados en su regulación, abriendo un campo de investigación importante para identificar nuevos biomarcadores para el diagnóstico de la enfermedad osteoporótica, de su evolución, así como para diseñar nuevas terapias farmacológicas.

Tolerabilidad del resveratrol y efectos sobre parámetros bioquímicos sanguíneos

El resveratrol es un polifenol aislado de la uva al cual se le ha adjudicado actividad terapéutica antitumoral, incremento de longevidad, disminución de peso y protección cardiovascular. Se encuentra disponible como suplemento alimenticio y se vende sin prescripción médica. Evaluar la tolerabilidad de resveratrol, efectos adversos y efectos sobre pruebas de función hepática, renal y perfil de lípidos. Se administró resveratrol 500 mg, vía oral a 8 sujetos sanos durante 30 días y se realizó evaluación clínica, perfil bioquímico y de lípidos al inicio y final del estudio. No se observaron efectos adversos ni alteración en el perfil bioquímico ni de lípidos. El resveratrol fue bien tolerado, mostró ser seguro en dosis diarias de 500 mg, sin embargo se requieren estudios con mayor número de sujetos para confirmarlo

Factores asociados al perfil de lípidos sanguíneos en los pacientes del área de salud de Montes de Oca, Costa Rica

En este estudio se analiza la asociación entre la exposición a diversos factores —de biotipo, socioeconómicos y patológicos— y la alteración del perfil de lípidos sanguíneos (dislipidemia) en pacientes adscritos al Área de Salud de Montes de Oca. Se realizó un estudio de caso-control, con un total de 135 casos e igual cantidad de controles, entre 20 y 65 años, a los que se les hizo un perfil de lípidos sanguíneos durante el año 2006. Las variables estudiadas fueron: edad, sexo, índice de masa corporal, tipo de aseguramiento, estado de portador de hipertensión arterial, de diabetes mellitus o de ambas patologías crónicas a la vez. Se realizó un análisis univariado, seguido de un análisis multivariado, mediante un modelo logístico múltiple. La única variable asociada con la dislipidemia fue el índice de masa corporal, tanto en el análisis univariado como en el multivariado; las variables restantes no mostraron asociación estadística. Aquellos pacientes con mayor índice de masa corporal presentan un mayor riesgo de tener un perfil alterado de lípidos sanguíneos.

Metacromasia para identificação de basófilos sanguíneos em surubim híbrido: contribuição metodológica

Padua S.B. & Ishikawa M.M. [Metachromasia for blood basophils identification in hybrid surubim catfish: methodological contribution]. Metacromasia para identificacao de basofilos sanguineos em surubim hibrido: contribuicao metodologica. Revista Brasileira de Medicina Veterinaria, 33(3):147-150, 2011. Centro de Aquicultura da Unesp/Jaboticabal Rod. Paulo Donato Castellane, s/n Bairro Rural, Jaboticabal, 14884-900, SP. Brasil. E-mail: santiagopadua@live.comDifferent protocols of fixation and hydrolysis of blood smears of hybrid surubim catfish for metachromasia to marking blood basophils were evaluated. For this reason, methanol, acid-alcohol and formalin vapor were tested as fixatives. For hydrolysis of blood smears, HCl, citric acid and 2-Mercaptoethanol + Urea + NaCl solutions was evaluated. After procedures, the blood smears was stained with toluidine blue (0.025%) diluted in McIlvaine buffer (pH 4). The different protocols for fixation and hydrolysis of blood smears for metachromasia influenced the quality of the reaction. Hydrolysis with 2-Mercaptoethanol + Urea + NaCl solutions provided negative results when using methanol and acid-alcohol as fixatives. The fixation with acid-alcohol associated with citric acid hydrolysis provides highest quality reason.

Avaliação de nova estratégia extrativa, baseada em NTDs, combinada com dados de análise cromatigráfica e quimiométrica para a deteção de biomarcadores de diferentes tipos de cancro

A elevada incidência e mortalidade mundiais associadas ao cancro justificam o desenvolvimento e implementação de estratégias eficazes e não-invasivas conducentes a um diagnóstico precoce. Neste contexto, pretendeu-se avaliar a performance de uma metodologia inovadora, a microextração por “needle trap” (NTME), na extração de metabolitos voláteis (VOMs) da urina de pacientes oncológicos com diferentes tipos de cancro - cólon, pulmão e mama, e de indivíduos saudáveis, com a finalidade de identificar um conjunto de VOMs potenciais biomarcadores dos diferentes tipos cancros em estudo. De modo a maximizar a eficiência da extração dos VOMs, foram otimizados diferentes parâmetros experimentais, nomeadamente a natureza do sorvente, a temperatura, o tempo de equilíbrio, o volume de headspace, a força iónica, o pH do meio e o volume e a agitação da amostra. Usando como sorvente o DVB/Car1000/CarX, os melhores resultados foram obtidos com 4 mL de urina acidificada (pH= 2), 20% NaCl, 40 mL de headspace e 40 min de equilíbrio a 50 °C. Foi ainda avaliada a estabilidade dos VOMs no sorvente até 72 h após a extração. Nos quatro grupos em estudo foram identificados, por GC-MS, 259 VOMs pertencentes a diversas famílias químicas, nomeadamente cetonas, compostos sulfurados, furânicos e terpénicos. A matriz de dados obtida para cada grupo em estudo foi submetida a análise discriminante, usando o método dos mínimos quadrados parciais (PLS-DA), que resultou em clusters distintos diferenciadores de cada grupo. A aplicabilidade do modelo foi avaliada através do método de classificação SIMCA (modelagem suave e independente de analogias de classe), com elevadas taxas de classificação, sensibilidade e especificidade. Este foi o primeiro estudo usando NTME para o estabelecimento do padrão volatómico da urina. Os resultados obtidos revelam-se muito promissores originando perfis voláteis de maior expressividade, mais completos e abrangentes, que os obtidos usando metodologias de referência.