Espectroscopia e cromatografia líquida com espectrometria de massa associadas à quimiometria na classificação e avaliação de perfil lipidômico de classes bacterianas

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Marques, Aline de Sousa
• Orientador(a): Lima, Kassio Michell Gomes de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Bioespectroscopia; SPA-LDA; GA-LDA; NIR; ATR-FTIR; ROI; MCR-ALS; LC-MS
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/24791

Esta tese de doutorado é um aporte teórico-prática para o desenvolvimento de estudos que utilizem a bioanalítica, particulamente materiais biológicos provenientes de bactérias, podendo estes ser isolados, DNA, entre outros, em conjunto com ferramentas quimiométicas de análise. Para isso, buscou-se identificar diferenças bacterianas quando submetidas a uma fonte de estresse a partir de diferentes técnicas analíticas. A primeira abordagem foi realizada partindo da bioespectroscopia, utilizando-se de dados espectroscópicos obtidos na região do infravermelho. A bioespectroscopia na região do infravermelho é descrita como uma técnica não invasiva, de alto rendimento, baixo custo (quando comparado com técnica padrões de análise) e objetivas, e que possui um enorme potencial na análise de bactérias, complementando ou mesmo substituindo métodos de diagnóstico de doenças convencionalmente conduzidos por especialistas através de métodos padrões de análises de alto custo e que necessitam de reagentes específicos. Os dados obtidos a partir da bioespectroscopia em amostras bacterianas são complexos e apresentam muitas bandas de sobreposição sendo necessária a aplicação de ferramentas matemáticas para superar estas dificuldades. Para isso, algumas ferramentas matemáticas, como os métodos de seleção de variáveis, que utilizam a análise discriminante linear com Algoritmo de Projeção Sucessiva (SPA-LDA) e Algoritmo Genético (GA-LDA), geralmente são utilizadas com a finalidade de facilitando a extração de informações relevantes. A espectroscopia na região do infravermelho, em específico infravermelho próximo (NIR) e infravermelho com trasformata de Fourier e reflectância total atenuada (ATR-FTIR), em conjunto com métodos de seleção de variáveis (SPA-LDA e GA-LDA) foram utilizadas na discriminação de amostras de bactérias (Sthaphylococcus aureus, Klebsiella pneumoneae e Pseudomonas aeruginosa). Foram identificados prováveis biomarcadores como lipídeos e proteínas em ~1550 cm-1 e 1400 cm-1 e vibrações de DNA em ~1080 cm-1. Valores de sensibilidade de 75% e 95% para modelos de SPA-LDA e 100% e 93% para modelos GA-LDA foram encontrados. Com base nesses resultados, pode-se concluir que o SPA-LDA e GA-LDA em conjunto com a espectroscopia na região do infravermelho mostraram-se ferramentas eficientes melhorando o tempo e custo de diagnóstico possibilitando o tratamento mais rápido em relação aos métodos padrões de diagnóstico e, consequentemente, sendo possível evitar a evolução de uma possível infecção. A segunda abordagem foi avaliar possíveis mudanças no perfil lipidômico de bactérias resultante de sua exposição a uma fonte de estresse externa (Arsênio (III)), utilizando as cianobactérias Anabaena sp. e Planktothrix agardhii. Os dados foram obtidos a partir a Cromatografia Líquida- Espectrometria de Massas (LC-MS) que por gerar uma matriz de dados muito extensa foi necessária a utilização de uma estratégia de seleção proposta recentemente, definida como ROI (do inglês regions of interests) que diminui significativamente o tamanho da matriz de dados obtidas por LC-MS. Resolução Multivariada de Curvas com Mínimos Quadrados Alternantes (MCR-ALS) foi utilizado como método de resolução das fontes de variação, recuperando as informações de seus componentes puros que se encontravam misturadas. As massas majoritárias encontradas, sendo algumas delas 766.54, 565.40 e 871.56 (m/z), determinam que as cianobactérias estudadas, ao serem submetidas a As(III), sofrem mudanças relacionadas a estruturas que compõem os processos fotossintéticos das mesmas.