Publicação: Avaliação do uso de soro para diagnóstico de câncer de mama por meio das técnicas espectroscópicas FTIR E RAMAN
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CNPQ::CIENCIAS DA SAUDE
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Maia, Yara Cristina de Paiva
Resumo
Espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier de reflexão total atenuada (ATR-FTIR) e espectroscopia Raman são técnicas variantes da espectroscopia vibracional, permitem a identificação rápida e não invasiva, com alta especificidade, livre de reagentes, baixo custo, volume reduzido de amostras e simples de operar. Essas técnicas permitem obter informações não apenas sobre as partículas químicas por meio da identificação de grupos funcionais, mastambém permitem análises qualitativas e quantitativas dassubstâncias químicas presentes no material analisado. Ambas astécnicas espectrais têm sido utilizadas no diagnóstico de diversas doenças, por detectar pequenas variações no conteúdo molecular relacionado à
doença e indicar o potencial do diagnóstico precoce. O câncer de mama é a principal causa de morte entre as mulheres no mundo.Em 2020, entre os cânceres mais incidentes em ambos os sexos e idades, o câncer de mama ficou em primeiro lugar com uma estimativa de 2.261.419 novos casos. Para cada ano do triênio 2020-2022, são estimados 66.280 novos casos. Este valor corresponde a um risco estimado de 61.61 casos novos por 100 mil mulheres. O diagnóstico do câncer de mama compreende quatro técnicas convencionais: histopatologia, mamografia,ultrassom e ressonância magnética. Porém, as técnicas disponíveistêm suas limitações para o diagnóstico precoce do câncer de mama, o alto custo e a falta de indicação para mulheresjovens.O objetivo do nosso estudo é analisar técnicas espectroscópicascomparativas em amostras de soro de pacientes com câncer de mama e doença benigna da mama. Aplicamos a ferramenta ATR-FTIR associada ao classificador de análise discriminante linear (LDA) para identificar alterações no soro de pacientes com tumor maligno e doença benigna da mama para investigar seu potencial no diagnóstico de câncer de mama. A classificação do espectro infravermelho sérico por LDA mostrou sensibilidade de 89%, especificidade de 74% e acurácia de 84% entre tumor maligno e pacientes benignos. A espectroscopia Raman detectou sete bandas espectrais com potencial e, destas, uma banda na região do número de onda 1083 cm-1 na segunda derivada demonstrou forte correlação, com sensibilidade e especificidade de 80,00% e 61,1%, respectivamente, em comparação ao câncerde mama e doença benigna da mama. Concluímos
que este estudo é o primeiro a caracterizar e usar a análise química derivada. Além disso, demonstrou o possível uso potencial do biomarcador espectral do ATR-FTIR e do Raman sorológico. Assim, ATR-FTIR e espectroscopia Raman são técnicas promissoras e robustas para um diagnóstico precoce e diferenciam a doença benigna da mama do câncer de mama.
Abstract
Infrared spectroscopy with attenuated total reflection fourier transforms (ATR-FTIR) and
Raman spectroscopy are variant techniques of vibrational spectroscopy, allow rapid and non invasive identification, with high specificity, reagent-free, low cost, reduced volume of samples
and simple to operate. These techniques allow obtaining information not only about the
chemical particles through the identification of functional groups, but also allow qualitative and
quantitative analysis of the chemical substances present in the analyzed material. Both spectral
techniques have been used in the diagnosis of several diseases, by detecting small variations in
the molecular content related to the disease and indicating the potential of early diagnosis.
Breast cancer is the leading cause of death among worldwide women. In 2020, among the most
incident cancers in the world, in both sexes and ages, breast cancer ranked first with an
estimated 2,261,419 new cases.For each year of the 2020-2022 triennium, an estimated 66,280
new cases are estimated. This value corresponds to an estimated risk of 61,61 new cases per
100 thousand women. The diagnosis of breast cancer comprises four conventional techniques:
histopathology, mammography, ultrasound and magnetic resonance. However, the available
techniques have their limitations for the early diagnosis of breast cancer, the high cost and no
indication for young women. The aim of our study is to analyze comparative spectroscopic
techniques in the serum samples of patients withbreast cancer and benign breast disease. We
applied the ATR-FTIR tool associated with the linear discriminant analysis (LDA) classifier to
identify changes in the serum of patients with malignant tumors and benign breast disease to
investigate their potential in the diagnosis of breast cancer. Serum infrared spectrum
classification by LDA showed a sensitivity of 89%, specificity of 74% and accuracy of 84%
between malignant tumors and benign patients. Raman spectroscopy detected seven spectral
bands with potential and, of these, a band in the region of the 1083 cm-1 wavenumber in the
second derivative showed a strong correlation, with sensitivity and specificity of 80.00% and
61.1%, respectively, in compared to breast cancer and benign breast disease. We conclude that
this study is the first to characterize and use derived chemical analysis. Furthermore, it
demonstrated the possible potential use of the spectral biomarker of ATR-FTIR and serological
Raman. Thus, ATR-FTIR and Raman spectroscopy are promising and robust techniques for an
early diagnosis and differentiate benign breast disease from breast cancer.
Palavras-chave
Câncer de mama, Biomarcador, Espectroscopia, Diagnóstico Precoce, Breast cancer, Biomarker, Spectroscopy, Early Diagnosis
Citação
Monteiro, Eva Mendes, Avaliação do uso de soro para diagnóstico de câncer de mama por meio das técnicas espectroscópicas FTIR e RAMAN . 2021.78 f. Tese (Ciências médicas) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. DOI: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2021.5543