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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-3835-6497
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acceso: Acesso Embargado
Fecha de embargo: 2026-03-04
Título: Desenvolvimento de plataforma biofotônica sustentável, portátil, rápida e não invasiva associada à inteligência artificial para detecção salivar de helicobacter pylori
Título (s) alternativo (s): Development of a novel sustainable, portable, fast, and non-invasive platform based on ATR-FTIR technology coupled with machine learning algorithms for Helicobacter pylori detection in human saliva
Autor: Silva, Ghabriel Honório da
Primer orientador: Silva, Robinson Sabino da
Primer miembro de la banca: Vitorino, Rui Miguel Pinheiro
Segundo miembro de la banca: Caixeta, Douglas Carvalho
Resumen: A infecção por Helicobacter pylori (H. pylori) pode aumentar o risco de úlceras pépticas e neoplasias gastrointestinais. A detecção do H. pylori no tecido epitelial gástrico coletado por Endoscopia Digestiva Alta (EDA) é um procedimento invasivo, caro e de execução complexa, o que reduz o acesso de populações isoladas. A detecção de H. pylori pelo teste de ar exalado (Urea Breath Test - UBT) apresenta alto custo e acesso limitado em países de baixo e médio Indice de Desenvolvimento Humano (IDH). Nesse contexto, é fundamental desenvolver novas plataformas alternativas não invasivas para a detecção portátil, rápida e sem reagentes do H. pylori. Nesse trabalho, foi usada a Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier com Reflexão Total Atenuada (ATR-FTIR) acoplada a algoritmos de aprendizado de máquina, para identificar modos vibracionais de infravermelho exclusivos do H. pylori diluído na saliva humana. Para isso, a saliva foi diluída em 4 concentrações diferentes (108 UFC/mL, 107 UFC/mL, 106 UFC/mL e 105 UFC/mL) de H. pylori e aplicadas a espectroscopia ATR-FTIR para realizar uma análise sem reagentes, rápida e sustentável das assinaturas espectrais geradas, para identificar modos vibracionais exclusivos. Os espectros obtidos foram aplicados aos algoritmos de Análise Discriminante Linear (Linear Discriminant Analysis - LDA) e Máquina de Vetor de Suporte (Support Vector Machine - SVM) para realizar a detecção do H. pylori. Os melhores desempenhos de discriminação obtidos a partir das concentrações apresentaram acurácia entre 85% e 94%, especificamente 89% para 108 UFC/mL, 93% para 107 UFC/mL, 94% para 106 UFC/mL e 85% para 105 UFC/mL. Os resultados demonstram que este estudo de prova-de-conceito apresenta significativo potencial para detecção não-invasiva do H. pylori por meio de plataforma biofotônica apoiada por inteligência artificial sem uso de reagentes com amostras de saliva humana obtida por auto-coleta.
Abstract: Helicobacter pylori (H. pylori) infection can increase the risk of peptic ulcers and gastrointestinal neoplasms. H. pylori detection in gastric epithelial tissue collected by esophagogastroduodenoscopy (EGD) is an invasive, expensive, and a complex execution procedure, reducing access for isolated populations. H. pylori detection by Urea Breath Test (UBT) presents high-cost with limited access in low- and middle-income countries. In this context, it is critical to develop novel alternative non-invasive platforms for the portable, fast, and reagent-free detection of H. pylori. Here, we used attenuated total reflectance Fourier-transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR) supported by Machine Learning algorithms to identify infrared vibrational modes of H. pylori diluted in human saliva. To perform it, saliva was diluted in 4 different H. pylori concentrations (108 CFU/mL, 107 CFU/mL, 106 CFU/mL, and 105 CFU/mL). Then, diluted saliva was applied to ATR-FTIR spectroscopy to perform a reagent-free, fast, and sustainable analysis of spectral signatures to identify unique vibrational modes. The obtained spectra were applied to Linear Discriminant Analysis (LDA) and Support Vector Machine (SVM) algorithms to perform the H. pylori detection. The best discrimination performances obtained from the concentrations ranged from 85% to 94% of accuracy, reaching 89% for 108 CFU/mL, 93% for 107 CFU/mL, 94% for 106 CFU/mL, and 85% for 105 CFU/mL. The data demonstrate that this proof-of-concept study has significant potential for the non-invasive detection of H. pylori using a biophotonic platform supported by artificial intelligence without the use of reagents with human saliva samples obtained by self-collection.
Palabras clave: ATR-FTIR
Helicobacter pylori
Infecção gastrointestinal
Teste de triagem
Diagnóstico salivar
Saliva
Testes não-invasivos
Algoritmos de aprendizado de máquina
Área (s) del CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
Tema: Imunologia
Sistema gastrointestinal - Doenças
Glândulas salivares - Doenças
Algorítmos computacionais
Idioma: por
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Programa: Programa de Pós-graduação em Imunologia e Parasitologia Aplicadas
Cita: SILVA, Ghabriel Honório da. Desenvolvimento de plataforma biofotônica sustentável, portátil, rápida e não invasiva associada à inteligência artificial para detecção salivar de helicobacter pylori. 2023. 56 f. Dissertação (Mestrado em Imunologia e Parasitologia Aplicadas) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2013. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.368.
Identificador del documento: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.368
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/41367
Fecha de defensa: 31-jul-2023
Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS): ODS::ODS 3. Saúde e bem-estar - Assegurar uma vida saudável e promover o bem-estar para todos, em todas as idades.
Aparece en las colecciones:DISSERTAÇÃO - Imunologia e Parasitologia Aplicadas

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