Tesis doctoral de Mónica Marro Sánchez
Desde que se descubrió la espectroscopia de raman (er) en 1928, esta técnica ha producido una revolución en el área de química analítica. Gracias a los últimos avances técnicos, las expectativas de aplicar er en biomedicina han aumentado. La posibilidad de detectar y monitorizar la evolución del contenido bioquímico en muestras biomédicas de forma no invasiva con alta especificidad se ha convertido en una visión a perseguir. Sin embargo, las propiedades inherentes a la dispersión raman han inhibido su completa explotación para aplicaciones biomédicas. En la última década, surface enhanced raman spectroscopy (sers) y el análisis multivariante se han erigido como posibles soluciones para superar la baja eficiencia y la complejidad de las señales raman de material biológico. Hasta 2009, estas técnicas no habían sido explotadas para su uso en aplicaciones biomédicas. la presente tesis representa un paso hacia la combinación y el uso de análisis estadísticos y sers para expandir la aplicabilidad de la er en bioquímica: desde moléculas individuales hasta células y tejidos. Nuevos descubrimientos inaccesibles a técnicas bioquímicas usadas habitualmente, se han podido revelar con esta metodología. En concreto, empezamos estudiando cambios en el espectro raman de una molécula individual de adn y un glóbulo rojo (rbc) sometidos a diferentes estiramientos por medio de pinzas ópticas. Se han utilizado sers y técnicas estadísticas como correlación 2d (2dc) y análisis de componentes principales (pca) para revelar importantes propiedades estructurales de esos materiales biológicos. se realizó un experimento para estudiar los cambios de ph intracelulares en células gliales después del tratamiento fotodinámico (pdt) utilizando sondas sers implantadas en el interior de las células. La evolución del espectro sers fue analizado utilizando 2dc. Hasta donde sabemos, este estudio representa el primer uso de la técnica 2dc para estudiar espectros sers celulares. Además, se han investigado sistemas más complejos para revelar la evolución molecular de células y tejidos a lo largo de un proceso bioquímico. Con este objetivo, se utilizó el pca para estudiar el metabolismo lipídico en diferentes líneas celulares de cáncer de mama relacionándolo con su grado de malignidad. No obstante, el pca no proporciona componentes significativos que podrían ser asignados directamente a espectros moleculares raman. En consecuencia, se propuso la multivariate curve resolution (mcr) para extraer componentes moleculares con significado físico y químico que cambiaban en las células cancerígenas durante la transición epitelio-mesenquima (emt). en otra aplicación, se monitorizó la composición de la retina ex-vivo cuando se inducía una neuroinflamación. Nuestro estudio representaba la primera aplicación de mcr para descomponer y monitorizar el contenido molecular de un tejido biológico con er. Se identificaron biomarcadores para la detección precoz de procesos neuroinflamatorios. Esto representa el primer paso hacia el establecimiento de una técnica no-invasiva y de diagnostico temprano de esclerosis múltiple u otras enfermedades neurodegenerativas en pacientes. finalmente, se explotó la flexibilidad del algoritmo mcr-als para eliminar la presencia de ruido de fondo en el espectro de raman para estudios citológicos que enmascaran y degradan los resultados del análisis estadístico. Gracias a eso, se pudieron identificar nuevos componentes moleculares que ejercían un papel muy importante en la progresión de células de cáncer de mama hacia la metástasis ósea. esta investigación ha revelado un potente método que añade una nueva dimensión al campo de la química analítica. Se ha podido extraer información con alta especificidad y sensibilidad de forma no invasiva, rápida y sin preparación especial de la muestra. Las muestras pueden ser monitorizadas in vivo, cuantificando sus componentes moleculares difíciles o imposibles de extraer con la tecnología actual.
Datos académicos de la tesis doctoral «Statistical analysis and plasmonic effects to extend the use of raman spectroscopy in biochemistry«
- Título de la tesis: Statistical analysis and plasmonic effects to extend the use of raman spectroscopy in biochemistry
- Autor: Mónica Marro Sánchez
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 12/07/2013
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Dimitri Petrov
- Tribunal
- Presidente del tribunal: pavel Zemanek
- anna María De Juan capdevila (vocal)
- (vocal)
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