Breast cancer and melanoma cell line identification by FTIR imaging after formalin-fixation and paraffin-embedding.

Over the past few decades, Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy coupled to microscopy has been recognized as an emerging and potentially powerful tool in cancer research and diagnosis. For this purpose, histological analyses performed by pathologists are mostly carried out on biopsied tissue that undergoes the formalin-fixation and paraffin-embedding (FFPE) procedure. This processing method ensures an optimal and permanent preservation of the samples, making FFPE-archived tissue an extremely valuable source for retrospective studies. Nevertheless, as highlighted by previous studies, this fixation procedure significantly changes the principal constituents of cells, resulting in important effects on their infrared (IR) spectrum. Despite the chemical and spectral influence of FFPE processing, some studies demonstrate that FTIR imaging allows precise identification of the different cell types present in biopsied tissue, indicating that the FFPE process preserves spectral differences between distinct cell types. In this study, we investigated whether this is also the case for closely related cell lines. We analyzed spectra from 8 cancerous epithelial cell lines: 4 breast cancer cell lines and 4 melanoma cell lines. For each cell line, we harvested cells at subconfluence and divided them into two sets. We first tested the "original" capability of FTIR imaging to identify these closely related cell lines on cells just dried on BaF2 slides. We then repeated the test after submitting the cells to the FFPE procedure. Our results show that the IR spectra of FFPE processed cancerous cell lines undergo small but significant changes due to the treatment. The spectral modifications were interpreted as a potential decrease in the phospholipid content and protein denaturation, in line with the scientific literature on the topic. Nevertheless, unsupervised analyses showed that spectral proximities and distances between closely related cell lines were mostly, but not entirely, conserved after FFPE processing. Finally, PLS-DA statistical analyses highlighted that closely related cell lines are still successfully identified and efficiently distinguished by FTIR spectroscopy after FFPE treatment. This last result paves the way towards identification and characterization of cellular subtypes on FFPE tissue sections by FTIR imaging, indicating that this analysis technique could become a potential useful tool in cancer research.

Mapeamento digital de atributos: granulometria e matéria orgânica do solo utilizando espectroscopia de de reflectância difusa

A espectroscopia de reflectância difusa (ERD) pode ser utilizada como alternativa para quantificação de atributos como granulometria e matéria orgânica do solo (MOS). Essa técnica pode ser opção para quantificar esses atributos em grande volume de amostras de solos, visto ser rápida, com menor custo e sem a geração de resíduos químicos. O objetivo deste estudo foi desenvolver modelos usando análise de regressão linear múltipla para predizer o teor de argila, areia, silte e MOS, utilizando dados de ERD em uma área de relevo e geologia complexa localizada na região central do Rio Grande do Sul. No estudo, foram utilizadas 303 amostras coletadas na profundidade de 0,00-0,20 m para determinar os teores de argila, areia, silte e MOS por meio da análise laboratorial e de reflectância espectral. O desempenho dos modelos de predição apresentaram bons resultados, com capacidade de explicação da variância de 77 e 72 % para areia e argila, respectivamente. Mesmo com a complexidade geológica e pedológica, os resultados evidenciaram que a técnica é promissora, sendo possível a aplicação dessa técnica para predição da granulometria e teor de MOS.

Influência da Matéria Orgânica no Diâmetro Médio de Minerais da Fração Argila de Solos Desenvolvidos de Basalto no Sul do Brasil

RESUMO A interação de compostos orgânicos com minerais de argila pode alterar o tamanho dos cristais. No entanto, em solos, esse efeito é ainda pouco claro por causa das limitações na separação de fases puras de minerais para realizar experimentos de dissolução. Neste estudo, a relação entre a matéria orgânica do solo (MOS) e diâmetro médio do cristal (DMC) de minerais de argila de horizontes superficiais e subsuperfíciais de solos de uma topossequência no sul do Brasil foi avaliada. Os teores de C e N foram determinados, e a natureza dos grupos funcionais da MOS foi avaliada por espectroscopia de FTIR. O DMC dos minerais foi avaliado por difração de raios X, em umas amostras desferrificadas e outras com óxidos de Fe concentrados. Os teores de C e N e as intensidades relativas dos espectros de FTIR foram considerados como variáveis preditoras; e o DMC de hematita, goethita, caulinita e gibbsita, como variáveis preditas. Os teores de C e N e os grupos carboxílicos e C-O-Alquil evidenciaram efeito significativo sobre a variação do DMC. A dimensão dos cristais de óxidos de Fe e de caulinita foi inversamente correlacionada com esses atributos da MOS. Em contraste, o DMC de gibbsita não foi influenciado pelos atributos dae MOS. A influência da MOS sobre o DMC dos óxidos de Fe foi atribuída às reações de complexação de superfície e de redox, que promovem um processo contínuo de dissolução-precipitação.

Impacto da queima nos atributos químicos e na composição química da matéria orgânica do solo e na vegetação

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito residual de queimadas periódicas nos atributos químicos, teor e composição da matéria orgânica de um Latossolo Vermelho e na composição química da vegetação predominante. Os ambientes estudados foram: campo nativo pastejado, sem queima e sem roçada (PN); campo nativo queimado e pastejado (PQ); e mata nativa adjacente à pastagem (MN). As amostras de solo foram coletadas nas camadas 0-5, 0-20, 20-40 e 40-60 cm, para determinação dos atributos de fertilidade, teores de carbono e nitrogênio, e realização das análises de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). A parte aérea da vegetação desses ambientes foi analisada por análise elementar e FTIR. A queima da pastagem reduziu os teores de N, Mg e K e aumentou a saturação por Al no solo, em comparação ao PN. No solo sob mata, os teores dos nutrientes foram menores, e os de C e N e a saturação por Al mais elevados do que em PN. A aromaticidade da matéria orgânica do solo não diferiu entre os três ambientes estudados e aumentou em profundidade. Na vegetação da pastagem queimada, observou-se menor teor de N e maior proporção de grupos silicatados, em comparação ao PN. A vegetação de mata apresentou maior quantidade de grupamentos nitrogenados e aromáticos do que a de PN e PQ.

Abordagens semiquantitativa e quantitativa na avaliação da textura do solo por espectroscopia de reflectância bidirecional no VIS-NIR-SWIR

O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial da espectroscopia de reflectância no VIS-NIR-SWIR, para a caracterização granulométrica de amostras de solos de diferentes classes texturais, e obter modelos de predição dos teores de argila, silte e areia no solo. Utilizou-se um conjunto de amostras representativas de Latossolos e Argissolo de cinco locais do Estado do Mato Grosso do Sul. Os espectros do visível e do infravermelho próximo ao infravermelho de ondas curtas (de 350 a 2.500 nm) das amostras foram obtidos e analisados. Empregaram-se a análise de componentes principais (ACP), agrupamento por "fuzzy c-means", regressão logística multinomial (RLM) e regressão por mínimos quadrados parciais. Espectros característicos para as diferentes classes texturais e a segregação de amostras de classes texturais e de locais de coleta com características distintas, por meio da ACP, "fuzzy c-means" e RLM, mostram o potencial semiquantitativo dos dados de reflectância no VIS-NIR-SWIR. Obteve-se quantificação satisfatória quanto à argila (R²=0,92, RPD=3,59), ao silte (R²=0,80, RPD=2,15) e à areia (R²=0,87, RPD=2,62). As técnicas de espectroscopia de reflectância podem auxiliar na determinação da textura e da variabilidade espacial do solo com metodologias semiquantitativas ou quantitativas.

Identificación de patologías causadas por el PVAc en Bienes Culturales

Esta contribución presenta el Proyecto de investigación que se está llevando a cabo en la Sección de Conservación¿Restauración de la Facultad de Bellas Artes de la Universidad de Barcelona desde el año 2006. El proyecto tiene por objetivo identificar los problemas que generan los tratamientos con PVAc, poliacetato de vinilo, en diversos bienes patrimoniales, así como el establecimiento de protocolos para la reversibilización del adhesivo. El trabajo se centra en los materiales de archivo, los materiales arqueológicos, la pinturasobre tela, sobre madera y la pintura mural por ser casos especialmente representativos de patrimonio en los que se ha utilizado este adhesivo y en los que se pueden detectar problemas derivados de su utilización. El estudio parte de la selección de obras originales procedentes de museos e instituciones colaboradoras que fueron tratadas con poliacetato de vinilo. De éstas obras se extrajeron muestras para caracterizar su composición y estado conservación. Una vez conocida la estructura de las obras se prepararon muestras probeta simulando las obras originales y se sometieron a un proceso de envejecimiento acelerado. A partir de estos simulacros se realizaron análisis para conocer los efectos derivados del uso del PVAc en tratamientos de conservación-restauración. Las técnicas de análisis empleadas fueron: medición de pH, espectroscopía de IR por transformada de Fourier (FTIR), análisis de pirolisis-cromatografía de gases / espectrometría de masas (Py-GC-MS), espectroscopia Raman por transformada de Fourier (FT-Raman), análisis de color, microscopía electrónica de barrido, espectroscopia de dispersión de rayos X (SEM-EDX) y microscopía óptica. Con la divulgación de los resultados acerca de la composición, pH, color, efectos del adhesivo sobre los soportes, propiedades mecánicas y reversibilización del adhesivo, obtenidos de las muestras probeta antes y después de la primera fase de envejecimiento acelerado, así como en unas muestras de adhesivos envejecidas de forma natural durante 10 años, se pretende fomentar la difusión y el intercambio de información entre los centros dedicados a la Conservación-Restauración del patrimonio.

Identificación de patologías causadas por el PVAc en Bienes Culturales

Esta contribución presenta el Proyecto de investigación que se está llevando a cabo en la Sección de Conservación¿Restauración de la Facultad de Bellas Artes de la Universidad de Barcelona desde el año 2006. El proyecto tiene por objetivo identificar los problemas que generan los tratamientos con PVAc, poliacetato de vinilo, en diversos bienes patrimoniales, así como el establecimiento de protocolos para la reversibilización del adhesivo. El trabajo se centra en los materiales de archivo, los materiales arqueológicos, la pinturasobre tela, sobre madera y la pintura mural por ser casos especialmente representativos de patrimonio en los que se ha utilizado este adhesivo y en los que se pueden detectar problemas derivados de su utilización. El estudio parte de la selección de obras originales procedentes de museos e instituciones colaboradoras que fueron tratadas con poliacetato de vinilo. De éstas obras se extrajeron muestras para caracterizar su composición y estado conservación. Una vez conocida la estructura de las obras se prepararon muestras probeta simulando las obras originales y se sometieron a un proceso de envejecimiento acelerado. A partir de estos simulacros se realizaron análisis para conocer los efectos derivados del uso del PVAc en tratamientos de conservación-restauración. Las técnicas de análisis empleadas fueron: medición de pH, espectroscopía de IR por transformada de Fourier (FTIR), análisis de pirolisis-cromatografía de gases / espectrometría de masas (Py-GC-MS), espectroscopia Raman por transformada de Fourier (FT-Raman), análisis de color, microscopía electrónica de barrido, espectroscopia de dispersión de rayos X (SEM-EDX) y microscopía óptica. Con la divulgación de los resultados acerca de la composición, pH, color, efectos del adhesivo sobre los soportes, propiedades mecánicas y reversibilización del adhesivo, obtenidos de las muestras probeta antes y después de la primera fase de envejecimiento acelerado, así como en unas muestras de adhesivos envejecidas de forma natural durante 10 años, se pretende fomentar la difusión y el intercambio de información entre los centros dedicados a la Conservación-Restauración del patrimonio.

In-line Monitoring of Precipitation Process using Raman Spectroscopy and ATR-FTIR

Polymorfian jatkuva seuranta saostuksessa on hyödyllistä suunnittelun ja kidetuotteen ominaisuuksien sekä kiteytystä seuraavan jatkoprosessoinnin kannalta. Tässä diplomityössä on tutkittu L-glutamiinihapon kahden (- ja ß) polymorfimuodon liukoisuuden riippuvuutta pH:sta ja lämpötilasta.Tulokseksi saatiin, että kummankin polymorfin liukoisuus kasvoi sekä pH:ta ettälämpötilaa kasvatettaessa. ¿¿muodon liukoisuus oli korkeampi kuin ß-muodon liukoisuus valituilla pH-arvoilla eri lämpötiloissa. Lisäksi seurattiin puolipanostoimisen saostuksen aikana 1-litraisella laboratoriokiteyttimellä muodostuvan kiteisen polymorfiseoksen koostumusta hyödyntäen in-line Raman-spektroskopiaa. Myös liuoksen pH-muutosta seurattiin sekä liuoksen koostumusta ATR FTIR-spektroskopian (Attenuated Total Reflection Fourier Transform Infrared Spectrometer) avulla. Tutkittavina muuttujina olivat mm. sekoitusintensiteetti, sekoitintyyppi, reaktanttien (natriumglutamaatti ja rikkihappo) konsentraatiot sekä syötetyn rikkihapon syöttökohta kiteyttimessä. Työhön sisältyi 36 koetta ja osa kokeista toistettiin tulosten oikeellisuuden tarkistamiseksi. Inline-mittaustulosten verifioimiseksi kidenäytteet analysoitiin myös käyttämällä konfokaali Raman-mikroskooppia. Kidemorfologiaa tutkittiin SEM-kuvien (Scanning Eletronic Microscope) avulla. Työ osoitti, että Raman-spektroskopia on joustava ja luotettava menetelmä saostusprosessin jatkuvaan seurantaan L-glutamiinihapolla. Alhaiset lähtöainepitoisuudet tuottivat pääasiassa ¿¿muotoa, kun taas alhainen sekoitusteho edisti ß-muodon muodostumista. Syöttökohta vaikutti merkittävästi polymorfiaan. Kun rikkihapon syöttökohta oli epäideaalisesti sekoitetulla vyöhykkeellä, nousi ylikylläisyystaso korkeaksi ja päätuote oli tällöin ß-muotoa. 6-lapainen vinolapaturbiini (nousukulma 45o) ja 6-lapainen levyturbiini eivät merkittävästi poikenneet toisistaan muodostuvien polymorfien osalta.

Espectroscopia do visível e infravermelho próximo (VIS/NIR) na avaliação da qualidade de mangas Tommy Atkins

A espectroscopia na região do visível (VIS) e do infravermelho próximo (NIR) apresenta-se como uma promissora e rápida tecnologia de avaliação das características internas de várias espécies de frutas. A diferença de absorbância, provenientes dos frutos, ao serem submetidos a um espectro emitido entre dois comprimentos de onda próximos ao do pico de absorção da clorofila-a, foi utilizada para o desenvolvimento de um índice (Índice DA- IDA) que se correlaciona ao estádio de maturação dos frutos. Neste trabalho, objetivou-se avaliar as relações existentes entre o índice DA, obtidos com o equipamento DA-meter®, e os parâmetros físico-químicos de maturação utilizados em mangas da cultivar Tommy Atkins, na separação dos frutos em categorias distintas. Para isto, foram utilizados frutos pertencentes a um mesmo lote e adquiridos em um centro de distribuição local, na cidade de Pelotas-RS. Com os resultados obtidos, através do índice DA, foi possível separar os frutos em categorias de acordo com o grau de maturação, demonstrando a grande heterogeneidade com que os frutos são oferecidos ao consumidor, e as relações entre os valores dos índices DA e os parâmetros de qualidade, determinadas através dos coeficientes de determinação (R²), foram significativas para os atributos estudados.

Fingermark initial composition and aging using Fourier transform infrared microscopy (μ-FTIR)

This study investigated fingermark residues using Fourier transform infrared microscopy (μ- FTIR) in order to obtain fundamental information about the marks' initial composition and aging kinetics. This knowledge would be an asset for fundamental research on fingermarks, such as for dating purposes. Attenuated Total Reflection (ATR) and single-point reflection modes were tested on fresh fingermarks. ATR proved to be better suited and this mode was subsequently selected for further aging studies. Eccrine and sebaceous material was found in fresh and aged fingermarks and the spectral regions 1000-1850 cm-1 and 2700-3600 cm-1 were identified as the most informative. The impact of substrates (aluminium and glass slides) and storage conditions (storage in the light and in the dark) on fingermark aging was also studied. Chemometric analyses showed that fingermarks could be grouped according to their age regardless of the substrate when they were stored in an open box kept in an air-conditioned laboratory at around 20°C next to a window. On the contrary, when fingermarks were stored in the dark, only specimens deposited on the same substrate could be grouped by age. Thus, the substrate appeared to influence aging of fingermarks in the dark. Furthermore, PLS regression analyses were conducted in order to study the possibility of modelling fingermark aging for potential fingermark dating applications. The resulting models showed an overall precision of ±3 days and clearly demonstrated their capability to differentiate older fingermarks (20 and 34-days old) from newer ones (1, 3, 7 and 9-days old) regardless of the substrate and lighting conditions. These results are promising from a fingermark dating perspective. Further research is required to fully validate such models and assess their robustness and limitations in uncontrolled casework conditions.

Avaliação de foco epileptogênico do lobo temporal: correlação entre SPECT ictal, ressonância magnética e ressonância magnética com espectroscopia de prótons

O objetivo deste trabalho foi determinar a existência de concordância entre os métodos radioisotópico e radiológico e, em caso positivo, avaliar a utilidade do SPECT ictal na determinação do foco epileptogênico. Foram realizados SPECT ictal, ressonância magnética (RM) e ressonância magnética com espectroscopia de prótons (RME) em seis pacientes com epilepsia de lobo temporal refratária. O SPECT ictal foi realizado após a retirada das drogas antiepilépticas durante monitoramento por vídeo-EEG, utilizando-se o 99mTc-ECD, administrado aos pacientes no início da crise. As imagens de RM foram obtidas em T1, T2 e FLAIR, com cortes de 3 e 5 mm de espessura, e a RME foi realizada com técnica PRESS, com voxel único posicionado no hipocampo, bilateralmente. A análise estatística incluiu os valores de Kappa (k), erro-padrão (ep) e o nível de significância (p) para a lateralização do foco. Os achados foram analisados com base na localização por EEG da descarga ictal, no tempo de duração da crise (109-280 s; média: 152 s) e no tempo de administração do traçador (30-262 s; média: 96 s). Obtivemos dados correlatos em quatro pacientes (67%), com valores de k = 0,67, ep = 0,38 e p = 0,041. Concluímos que existe concordância entre SPECT ictal, RM e RME, e a utilidade do procedimento radioisotópico está relacionada aos casos em que o EEG não é diagnóstico e quando há discordância ou indefinição diagnóstica na análise comparativa entre EEG, RM e RME.