Análisis de macromoléculas de sangre canina mediante Espectroscopías Infrarroja y Uv-Visible
Con la tecnología disponible, los protocolos y las metodologías para el diagnóstico clínico en caninos, aún no se dispone de criterios definitivos en las etapas tempranas de formación de algunas enfermedades como cáncer, diabetes, daño hepático, etc que permitan a los especialistas tomar decisiones...
- Autores:
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Montenegro Moreno, Giselle Alejandra
- Tipo de recurso:
- Informe
- Fecha de publicación:
- 2020
- Institución:
- Universidad Nacional de Colombia
- Repositorio:
- Universidad Nacional de Colombia
- Idioma:
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- oai:repositorio.unal.edu.co:unal/78599
- Acceso en línea:
- https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/78599
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- 530 - Física
Infrared Spectroscopy
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Nanoparticles
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Hemoglobin
Espectroscopía infrarroja
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Con la tecnología disponible, los protocolos y las metodologías para el diagnóstico clínico en caninos, aún no se dispone de criterios definitivos en las etapas tempranas de formación de algunas enfermedades como cáncer, diabetes, daño hepático, etc que permitan a los especialistas tomar decisiones al respecto. Aún se continúa usando como método definitivo y acertado para la evaluación de enfermedades métodos clínicos de tipo invasivo como las biopsias con las respectivas dificultades en el diagnóstico, que sumado a la experticia y experiencia del patólogo; posibilita el incremento de error en el proceso. Los resultados de este trabajo mediante Espectroscopias Infrarroja y UV-Visible muestran que las técnicas de caracterización estudiadas son viables para el análisis de macromoléculas presentes en tejido sanguíneo, lo que permitió obtener un protocolo mediante el pico de control asociado a hemoglobina en espectroscopía UV-Visible y a degradación de proteínas en espectroscopía Infrarroja. Adicional a esto, con el fin de estudiar los efectos de materiales nanoestructurados en la caracterización de este tejido, se produjeron y añadieron a las muestras nanopartículas de plata formando complejos que fueron obtenidas por dos métodos de síntesis, el primer tipo preparada con síntesis asistida por microondas y la segunda utilizando el método tradicional de Creighton en donde se usa un agente reductor (borohidruro de sodio) para producir nanopartículas esféricas mono-dispersas. De forma más general, en el trabajo se discute la posibilidad de diagnosticar el daño hepático en caninos mediante el protocolo del pico de control, discusión basada en los resultados obtenidos y reportes de la literatura. |
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Zelig et al., “Early detection of breast cancer using total biochemical analysis of peripheral blood components: A preliminary study,” BMC Cancer, vol. 15, no. 408, 2015 M. Baker et al., “Developing and understanding biofluid vibrational spectroscopy: a critical review,” Chem Soc Rev, vol. 45, no. 7, pp. 1803–18, 2016 M. Paraskevaidi et al., “Differential diagnosis of Alzheimer's disease using spectrochemical analysis of blood,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 114, no. 38, pp. 7929–38, 2017 C. Berthomieu and R. Hienerwadel, “Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy,” Photosynthesis Research, vol. 101, pp. 157–70, 2009 F. Elmi et al., “Application of FTIR spectroscopy on breast cancer serum analysis,” Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, vol. 187, pp. 87–91, 2017 A. Bonifacio et al., “Surface-enhanced Raman spectroscopy of blood plasma and serum using ag and au nanoparticles: A systematic study,” Analytical and bioanalytical Chemistry, vol. 406, pp. 2355–65, 2014 Y. Tan et al., “Surface-enhanced Raman spectroscopy of blood serum-based on gold nanoparticles for the diagnosis of the oral squamous cell carcinoma,”Lipids in Health and Disease, vol. 16, no. 73, 2017 K. A. El-Nour et al., “Synthesis and applications of silver nanoparticles,” Arabian Journal of Chemistry, vol. 3, no. 3, pp. 135–40, 2010 W. Zapata-Builes and H. Fajardo-Rincon, “Manual de química sanguínea veterinaria.” W. Colburn, “Biomarkers in drug discovery and development: From target identification through drug marketing,” The Journal of Clinical Pharmacology, vol. 43, no. 4, pp. 329–41, 2013 J. Iwasa and W. Marshall,Karp. Biología celular y molecular: conceptos y experimentos. McGraw-Hill Interamericana, 2019 Mayo-Clinic et al., Encyclopedia of foods: a guide to healthy nutrition. SanDiego, California: Academic Press, 2002 A. Fuentes,Bioquímica clínica y patología molecular. II., Reverte, Ed., 1998 N. Allewellet al., Molecular Biophysics for the Life Sciences, S. S. . B. Media, Ed., 2013 P. Lasch and J. Kneipp, Biomedical Vibrational Spectroscopy, J. W. . Sons, Ed.,2018 J. Henao-Marín, “Implementación de una metodología por espectrofotometría uv-visible, para el análisis de química sanguínea en el centro integral de diagnóstico agropecuario de risaralda (cidar), dependencia de la secretaría de desarrollo agropecuario de la gobernación de risaralda,” Master’s thesis, Universidad Tecnológica de Pereira. Facultad de Tecnologías, Pereira, Colombia,2015 G. Bellisola and C.Sorio, “Infrared spectroscopy and microscopy in cancer research and diagnosis,” American Journal of Cancer Research, vol. 2, no. 1,2012 C. Petibois et al., “Plasma protein contents determined by Fourier-transform infrared spectrometry,” Clinical Chemistry, vol. 47, no. 4, pp. 730–38, 2001 V. Escobar-Falconí, “Síntesis y caracterización de nanopartículas de plata porespectroscopia de infrarrojos (FTIR), UV-Vis, absorción atómica de llama (FAAS) y microscopía de barrido electrónico (SEM),” Master’s thesis, Pontificia Universidad Católica del Ecuador .Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Ecuador, 2015 C. Flores, “Nanopartículas de plata con potenciales aplicaciones en materiales implantables: síntesis, caracterización fisicoquímica y actividad bactericida,” Ph.D. dissertation, Universidad Nacional de La Plata, Argentina, 2014 M. Sánchez, “Trabajo de fin de máster. máster universitario en ciencia y tecnología química. especialidad de química inorgánica e ingeniería química,” Master’s thesis, Universidad Nacional de Educación a Distancia. Facultad de Ciencias. Departamento de Química Inorgánica y Química Técnica, España, 2017 G.Kahrilas et al., “Microwave-assisted green synthesis of silver nanoparticles using orange peel extract,” vol. 2, no. 3, pp. 367–76, 2014 J. Depciuch and M. Parlinska-Wojtan, “Comparing dried and liquid blood serum samples of depressed patients: An analysis by Raman and infrared spectroscopy methods,” Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, vol.150, pp. 80–6, 2018 C. Petiboiset al., “Differentiation of populations with different physiologic profiles by plasma Fourier-transform infrared spectra classification,” Journal of Laboratory and Clinical Medicine, vol. 137, no. 3, pp. 184–90, 2001 J. Backhaus et al., “Diagnosis of breast cancer with infrared spectroscopy from serum samples,” Vibrational Spectroscopy, vol. 52, no. 2, pp. 173–7, 2010 P. Srividya et al., “Ftir spectral study on diabetic blood samples-monotherapy and combination therapy,” OJP, vol. 4, no. 1, pp. 17–26, 2012 A. Mukunthan and S. Sudha, “FTIR spectroscopic features of blood serum of diseased and healthy subjects (animals),” International Journal of innovative research in Science, Engineering and Technology, vol. 2, 2013 K. Lima et al., “Segregation of ovarian cancer stage exploiting spectral biomarkers derived from blood plasma or serum analysis: ATR-FTIR spectroscopy coupled with variable selection methods,” Biotechnology Progress, vol. 31, no. 3, pp.832–9, 2015 J. González-Domínguez et al., “Absorption peaks: α, β, γ and their covariance with age and hemoglobin in human blood samples using photoacoustic spectroscopy,” International Journal of Thermophysics, vol. 33, pp. 1827–33, 2012 M. Alvarado-Noguez et al., “Obtaining and analysis of optical absorption spectrum of fisher rat blood with hepatic damage by photoacoustic spectroscopy,” Revista Mexicana de ingeniería biomédica, vol. 38, no. 1, pp. 357–62, 2016 K. Gajjar et al., “Fourier-transform infrared spectroscopy coupled with a classification machine for the analysis of blood plasma or serum: a novel diagnostic approach for ovarian cancer,” The Analyst, no. 138, pp. 3917–26, 2013 A. Bunaciuet al., “Cancer diagnosis by FTIR spectrophotometry,” Revue Roumaine de Chimie, vol. 60, pp. 415–26, 2015 L. Allain and T. Vo-Dinh, “Surface-enhanced Raman scattering detection of the breast cancer susceptibility gene brca1 using a silver-coated microarray platform,” Analytica Chimica Acta, vol. 469, pp. 149–54, 2002 P. Gao et al., “The clinical application of Raman spectroscopy for breast cancer detection,” Journal of Spectroscopy, 2017 Y. Krutyakov et al., “Synthesis and properties of silver nanoparticles: advances and prospects,” Russian Chemical Reviews, vol. 77, no. 3, 2008 A. Berger et al., “Multicomponent blood analysis by near-infrared Raman spectroscopy,” Applied Optics, vol. 38, no. 13, pp. 2916–26, 1999 K. Aslan et al., “Rapid deposition of triangular silver nanoplates on planar surfaces: application to metal-enhanced fluorescence,” The Journal of physical chemistry B, vol. 109, no. 13, pp. 6247–51, 2005 J. Gallo-Ramírez and C. Ossa-Orozco, “Fabricación y caracterización de nanopartículas de plata con potencial uso en el tratamiento del cáncer de piel,” Revista Científica Ingeniería y Desarrollo, vol. 37, no. 1, pp. 88–104, 2019 J. Soret, “Analyse spectrale: Sur le spectre d’absorption du sang dans la partieviolette et ultra-violette,”Comptes rendus de l’Acad ́emie des sciences, vol. 97,pp. 1269–70, 1883 Wiley-Liss, Infrared of Spectroscopy of Biomolecules, H. Mantsch and D. Chap-man, Eds. New York, NY, USA: Wiley-Liss, 1996 A. Barth and C. Zscherp, “What vibrations tell us about proteins,” Quarterly Reviews of Biophysics, vol. 35, no. 4, pp. 369–430, 2002 B. Schrader, Infrared and Raman spectroscopy: methods and applications. NewYork, NY, USA: VCH, 1995 J. Larkin, Infrared and Raman spectroscopy: principles and spectral interpretation, 2nd ed. Amsterdam, Netherlands: Elsevier, 2018 L. Mostaco-Guidolin and L. Bachmann, “Application of FTIR spectroscopy for identification of blood and leukemia biomarkers: A review over the past 15years”, Applied Spectroscopy Reviews, vol. 46, no. 5, pp. 388–404, 2011 M. Cohenford et al., “Infrared spectroscopy of normal and abnormal cervical smears: Evaluation by principal component analysis”, Gynecologic Oncology, vol. 66, pp. 59–65, 1997 S. Cohn et al., “Dietary phospholipids, hepatic lipid metabolism and cardiovascular disease, current opinion in lipidology”, Current Opinion in Lipidology, vol. 19, pp. 257–62, 2008 M. Aceves-Martins, “Cuidado nutricional de pacientes con cirrosis hepática,”Nutrición Hospitalaria, vol. 29, no. 2, pp. 246–58, 2014 |
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Aún se continúa usando como método definitivo y acertado para la evaluación de enfermedades métodos clínicos de tipo invasivo como las biopsias con las respectivas dificultades en el diagnóstico, que sumado a la experticia y experiencia del patólogo; posibilita el incremento de error en el proceso. Los resultados de este trabajo mediante Espectroscopias Infrarroja y UV-Visible muestran que las técnicas de caracterización estudiadas son viables para el análisis de macromoléculas presentes en tejido sanguíneo, lo que permitió obtener un protocolo mediante el pico de control asociado a hemoglobina en espectroscopía UV-Visible y a degradación de proteínas en espectroscopía Infrarroja. Adicional a esto, con el fin de estudiar los efectos de materiales nanoestructurados en la caracterización de este tejido, se produjeron y añadieron a las muestras nanopartículas de plata formando complejos que fueron obtenidas por dos métodos de síntesis, el primer tipo preparada con síntesis asistida por microondas y la segunda utilizando el método tradicional de Creighton en donde se usa un agente reductor (borohidruro de sodio) para producir nanopartículas esféricas mono-dispersas. De forma más general, en el trabajo se discute la posibilidad de diagnosticar el daño hepático en caninos mediante el protocolo del pico de control, discusión basada en los resultados obtenidos y reportes de la literatura.Spectroscopy techniques have been used to provide information. In order to evaluate changes on the chemical components in biological samples like blood tissue, this techniques can be used as an important clinical tool for in vivo diagnosis, where spectral peaks can be related such as biological markers. In the present study, we present canine blood samples analysis, methodology and protocol using non-invasive optical techniques like Infrared and UV-Visible spectroscopy for monitoring and identification of possible diseases. As a case study canine blood tissue samples from three patients were obtained on preprandial and postprandial state and analyzed under power conditions that do not cause any modification. On the other hand, in order to study how nanostructures enhance the signal tissue, we synthesized silver nanoparticles by two methods: synthesis microwave-assisted and Creighton synthesis method that was added to blood samples. The software tool Origin was used to determinate representative peaks in each spectrum. Evaluating areas under the curve and radio analysis were realized considering that absorption bands represent a group of macromolecules. The results show that methodologies used are viable for blood macromolecules tissue evaluation due to differences presented. In general, we discuss canine liver damage diagnosis possibility based on results obtained and literature reports.Universidad Nacional de ColombiaInforme final de trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de: Ingeniera Física. -- Director: Ph.D Carlos Vargas Hernández, Asesor: M.V.Alejandro Clavijo Maldonado. -- Línea de Investigación: Biofísica. -- Ganadora Versión XXIX Concurso Mejores Trabajos de Grado de Pregrado de la Universidad Nacional de Colombia (2020).Pregrado53application/pdfspa530 - FísicaInfrared SpectroscopyUV-Visible SpectroscopyBlood canine tissueNanoparticlesBiomarkersMacromoleculesHemoglobinEspectroscopía infrarrojaEspectrofotometría UV-VisibleSangre caninaNanopartículasBiomarcadoresMacromoléculasHemoglobinaAnálisis de macromoléculas de sangre canina mediante Espectroscopías Infrarroja y Uv-VisibleInfrared and UV-Visible spectroscopy analysis of entire canine blood macromoleculesTrabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/reportinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_93fcTexthttp://purl.org/redcol/resource_type/ARTCASOManizales - Ciencias Exactas y Naturales - Ingeniería FísicaDepartamento de Física y QuímicaUniversidad Nacional de Colombia - Sede ManizalesM. Ernst and J. Roukema, “Diagnosis of non-palpable breast cancer: a review”, The Breast, vol. 11, no. 1, pp. 13–22, 2002J. Pichardo-Molina et al., “Raman spectroscopy and multivariate analysis of serum samples from breast cancer patients,”Lasers in Medical Science, vol. 22, no. 4, pp. 229–36, 2007D. Panciera, “Conditions associated with canine hypothyroidism,” VeterinaryClinics of North America: Small Animal Practice, vol. 31, no. 5, pp. 935–50,2001A. Enejder et al., “Blood analysis by Raman spectroscopy,”Optics Letters,vol. 27, no. 22, pp. 2004–06, 2002H. Gremlich and B. Yan, Infrared and Raman spectroscopy of biological materials. New York: M. Dekker: Practical spectroscopy, 2001S. Olsztynska-Janus et al., “Spectroscopic techniques in the study of human tissues and their components. part i: Ir spectroscopy,” Acta of Bioengineering and Biomechanics, vol. 14, no. 3, pp. 101–15, 2012U. Zelig et al., “Early detection of breast cancer using total biochemical analysis of peripheral blood components: A preliminary study,” BMC Cancer, vol. 15, no. 408, 2015M. Baker et al., “Developing and understanding biofluid vibrational spectroscopy: a critical review,” Chem Soc Rev, vol. 45, no. 7, pp. 1803–18, 2016M. Paraskevaidi et al., “Differential diagnosis of Alzheimer's disease using spectrochemical analysis of blood,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 114, no. 38, pp. 7929–38, 2017C. Berthomieu and R. Hienerwadel, “Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy,” Photosynthesis Research, vol. 101, pp. 157–70, 2009F. Elmi et al., “Application of FTIR spectroscopy on breast cancer serum analysis,” Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, vol. 187, pp. 87–91, 2017A. Bonifacio et al., “Surface-enhanced Raman spectroscopy of blood plasma and serum using ag and au nanoparticles: A systematic study,” Analytical and bioanalytical Chemistry, vol. 406, pp. 2355–65, 2014Y. Tan et al., “Surface-enhanced Raman spectroscopy of blood serum-based on gold nanoparticles for the diagnosis of the oral squamous cell carcinoma,”Lipids in Health and Disease, vol. 16, no. 73, 2017K. A. El-Nour et al., “Synthesis and applications of silver nanoparticles,” Arabian Journal of Chemistry, vol. 3, no. 3, pp. 135–40, 2010W. Zapata-Builes and H. Fajardo-Rincon, “Manual de química sanguínea veterinaria.”W. Colburn, “Biomarkers in drug discovery and development: From target identification through drug marketing,” The Journal of Clinical Pharmacology, vol. 43, no. 4, pp. 329–41, 2013J. Iwasa and W. Marshall,Karp. Biología celular y molecular: conceptos y experimentos. McGraw-Hill Interamericana, 2019Mayo-Clinic et al., Encyclopedia of foods: a guide to healthy nutrition. 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