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dc.creatorBorges, Mayla Silva-
dc.date.accessioned2024-10-29T19:29:44Z-
dc.date.available2024-10-29T19:29:44Z-
dc.date.issued2024-09-27-
dc.identifier.citationBORGES, Mayla Silva. Plataformas não-invasivas metabolômica e biofotônica para detecção da sepse neonatal baseadas em biomarcadores urinários de recém-nascidos pré-termo de muito baixo peso. 2024. 144 f. Tese (Doutorado em Ciências da Saúde) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2024.697.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43733-
dc.description.abstractIntroduction: Neonatal sepsis is a severe disease that rapidly progresses to multiorgan failure, primarily affecting preterm newborns with very low birth weights (VLBWs). Diagnosis is challenging, as clinical signs in this population are nonspecific, laboratory tests are limited, and blood cultures have reduced accuracy, requiring invasive sample collection and extended time for results, thus hindering early diagnosis. In this context, there is a need to develop new diagnostic strategies for the noninvasive detection of neonatal sepsis, with timely result delivery. Objective: platforms for the detection of neonatal sepsis in very low birth weight preterm newborns, based on the identification of novel urinary biomarkers applied to artificial intelligence algorithms, through a biophotonic platform and metabolomics. Materials and methods: A longitudinal study was conducted in a neonatal intensive care unit from January 2015 to September 2019. Preterm newborns with a gestational age < 30 weeks and birth weight < 1,500 g were included. Neonates with and without neonatal sepsis were evaluated. Urine samples collected on the second day after birth were analyzed via Fourier transform infrared spectroscopy with attenuated total reflectance (ATR-FTIR) for portable identification in spectral vibrational mode and via high-resolution mass spectrometry (MS) coupled with high-performance liquid chromatography (HPLC) for metabolite identification. The spectra from both platforms were subsequently supported by artificial intelligence algorithms to assess diagnostic performance (accuracy, sensitivity, and specificity). Results: ATR-FTIR analysis of urine samples from 71 VLBW preterm newborns, including 35 with sepsis and 36 without sepsis, revealed that urinary vibrational modes related to carbohydrates, proteins, and lipids could discriminate between septic and nonseptic VLBW preterm newborns. The highest-performing classification used the random forest algorithm associated with preprocessing (second-order derivative with vector normalization – spectra at 3050--2800/1800--900 cm-1), yielding a sensitivity of 74%, specificity of 77%, and accuracy of 76%. Metabolomic analysis via HPLC-MS, which was based on urine samples from 77 VLBW preterm newborns, including 40 with sepsis and 37 without sepsis, revealed that eight urinary metabolites presented significant concentration differences between septic and nonseptic neonates, indicating alterations in amino acid and lipid metabolism during the early phase of sepsis. The best-performing classification used the neural network algorithm, which achieved a sensitivity of 80.43%, specificity of 97.06%, and accuracy of 87.50%. Conclusions: The potential of the portable ATR-FTIR platform combined with artificial intelligence for the use of urine for neonatal sepsis diagnostic screening was demonstrated. The noninvasive detection platform based on urinary metabolomics and artificial intelligence identified eight novel urinary metabolites and shows promise as an alternative in neonatal sepsis detection. Although further studies with larger sample sizes and multicenter designs are needed, we believe that these platforms can facilitate advances in the screening, diagnosis, and monitoring of neonatal sepsis, enabling timely and precise interventions that reduce antimicrobial resistance, costs, and complications associated with delayed sepsis treatment.pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.rightsAcesso Embargadopt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/*
dc.subjectSepse Neonatalpt_BR
dc.subjectNeonatal Sepsispt_BR
dc.subjectRecém-Nascido Prematuropt_BR
dc.subjectInfantpt_BR
dc.subjectRecém-Nascido de Muito Baixo Pesopt_BR
dc.subjectPrematurept_BR
dc.subjectEspectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourierpt_BR
dc.subjectATR-FTIRpt_BR
dc.subjectVery Low Birth Weightpt_BR
dc.subjectInteligência Artificialpt_BR
dc.subjectSpectroscopypt_BR
dc.subjectMetabolômicapt_BR
dc.subjectFourier Transform Infraredpt_BR
dc.subjectEspectrometria de Massaspt_BR
dc.subjectArtificial Intelligencept_BR
dc.subjectBiomarcadorespt_BR
dc.subjectMetabolomicspt_BR
dc.subjectDiagnósticopt_BR
dc.subjectMass Spectrometrypt_BR
dc.subjectUrinapt_BR
dc.subjectBiomarkerspt_BR
dc.subjectDiagnosispt_BR
dc.subjectUrinept_BR
dc.titlePlataformas não-invasivas metabolômica e biofotônica para detecção da sepse neonatal baseadas em biomarcadores urinários de recém-nascidos pré-termo de muito baixo pesopt_BR
dc.title.alternativeNon-invasive platforms of metabolomics and biophotonics for neonatal sepsis detection based on urinary biomarkers in very low birth weight preterm newbornspt_BR
dc.typeTesept_BR
dc.contributor.advisor-co1Ferreira, Daniela Marques de Lima Mota-
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5481509221004874pt_BR
dc.contributor.advisor-co2Azevedo, Vivian Mara Gonçalves de Oliveira-
dc.contributor.advisor-co2Latteshttp://lattes.cnpq.br/4247658527800602pt_BR
dc.contributor.advisor1Silva, Robinson Sabino da-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1886483839073466pt_BR
dc.contributor.referee1Nossol, Arlene Bispo dos Santos-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3875843988360554pt_BR
dc.contributor.referee2Procianoy, Renato Soibelmann-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/6995231342468895pt_BR
dc.contributor.referee3Bentlin, Maria Regina-
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/2559637400719543pt_BR
dc.contributor.referee4Bonini, Marília Martins Prado-
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/4530025137602136pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/6815462261539938pt_BR
dc.description.degreenameTese (Doutorado)pt_BR
dc.description.resumoIntrodução: A sepse neonatal é uma doença grave, com rápida progressão para falência multissistêmica, que acomete principalmente recém-nascidos pré-termo com muito baixo peso (RNPT MBP). O diagnóstico é desafiador, pois nesta população os sinais clínicos são inespecíficos, os exames laboratoriais limitados e a hemocultura têm acurácia reduzida, exige coleta invasiva e demora para liberação dos resultados, dificultando o diagnóstico precoce. Nesse contexto, é necessário desenvolver novas estratégias diagnósticas para detecção da sepse neonatal de forma não-invasiva e com célere liberação resultados. Objetivo: Desenvolver plataformas não-invasivas de detecção da sepse neonatal em RNPT MBP baseadas na identificação de novos biomarcadores urinários aplicados a algoritmos de inteligência artificial, por meio de uma plataforma biofotônica e por metabolômica. Materiais e métodos: Estudo longitudinal, realizado em uma unidade de terapia intensiva neonatal, de janeiro/2015 a setembro/2019. Incluíram-se RNPT com idade gestacional < 30 semanas e MBP (< 1.500g) ao nascer. Avaliou-se neonatos sem e com sepse neonatal. As amostras de urina coletadas no segundo dia após o nascimento foram analisadas por meio de espectroscopia infravermelha com transformada de Fourier acoplada com refletância total atenuada (ATR-FTIR) para identificação portátil dos modos vibracionais espectrais e por meio de espectroscopia de massa de alta resolução (MS) acoplada a um sistema de cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) para identificação de metabólitos. Posteriormente, os espectros de ambas as plataformas foram apoiados pelo uso de algoritmos de inteligência artificial para avaliação do desempenho diagnóstico (acurácia, sensibilidade e especificidade). Resultados: A análise por ATR-FTIR das amostras de urina de 71 RNPT MBP, incluindo 35 com sepse e 36 sem sepse, identificou que os modos vibracionais urinários relacionados a carboidratos, proteínas e lipídios podem ser usados para discriminar os RNPT MBP sem sepse de RNPT MBP sépticos. A classificação de melhor desempenho utilizou o algoritmo Random Forest associado ao pré-processamento (derivada de segunda ordem com normalização vetorial – espectros em 3050-2800/1800-900cm-1), obtendo sensibilidade de 74%, especificidade de 77% e acurácia de 76%. A análise Metabolômica por meio de HPLC-MS, baseada em amostras de urina de 77 RNPT MBP, incluindo 40 com sepse e 37 sem sepse, revelou que oito metabólitos urinários apresentaram diferenças significativas na concentração entre neonatos sem sepse e com sepse, indicando alterações nos metabolismos de aminoácidos e de lipídeos durante a fase inicial da sepse. A classificação de melhor desempenho utilizou o algoritmo Neural Network, obtendo sensibilidade de 80,43%, especificidade de 97,06% e acurácia de 87,50%. Conclusões: Foi evidenciado o potencial da plataforma portátil ATR-FTIR acoplada à inteligência artificial, utilizando urina, para a triagem diagnóstica da sepse neonatal. A plataforma de detecção não-invasiva baseada em metabolômica urinária e inteligência artificial identificou 8 metabólitos urinários pioneiros e apresenta potencial para utilização como alternativa na detecção da sepse neonatal. Embora sejam necessários novos estudos com número amostral maior, baseados em estudos multicêntricos, acreditamos que estas plataformas podem possibilitar avanços no rastreio, no diagnóstico e na monitorização da sepse neonatal, permitindo intervenções céleres e precisas que proporcionam redução na resistência antimicrobiana, nos custos e nas complicações associados ao tratamento tardio da sepse.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Ciências da Saúdept_BR
dc.sizeorduration144pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS DA SAUDEpt_BR
dc.embargo.termsIII - resultados de pesquisa cujo conteúdo seja passível de ser patenteado.pt_BR
dc.identifier.doihttp://doi.org/10.14393/ufu.te.2024.697pt_BR
dc.orcid.putcode170604093-
dc.crossref.doibatchidf1950890-3899-4572-88af-b7634ad0b1b2-
dc.subject.autorizadoCiências médicaspt_BR
dc.description.embargo2026-09-27-
dc.subject.odsODS::ODS 3. Saúde e bem-estar - Assegurar uma vida saudável e promover o bem-estar para todos, em todas as idades.pt_BR
Appears in Collections:TESE - Ciências da Saúde

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