4
Revista NOOS — Volumen 14 (2018) — P´ ag. 1–4 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Caracterizaci´ on de Tejido de Seno por Espectroscop´ ıa Raman C. Valencia Mu˜ noz , C. Vargas-Hern´ andez Propiedades Opticas de los Materiales Universidad Nacional de Colombia, sede Manizales Article Info Article History: Received: 20 noviembre 2017 Reviewed: 2 diciembre 2017 Accepted: 15 diciembre 2017 Available online: 20 febreo 2018 Palabras clave: C´ ancer de mama; Espectroscop´ ıa Raman; Carcinoma Ductal Invasivo; Tejido normal de mama; Patolog´ ıa; Parafinado; Prote´ ınas; L´ ıpidos Resumen: El c´ ancer de mama es un problema de salud p´ ubli- ca que va en incremento en pa´ ıses en desarrollo. En Am´ erica Latina, la mortalidad y la incidencia son relativamente altas, lo cual indica que los ca- sos de c´ ancer de seno se diagnostican en etapas tard´ ıas o no se tratan de forma adecuada. El c´ ancer de seno es la segunda causa de muerte en Colom- bia, despu´ es del c´ ancer de cuello uterino, en don- de la tasa de mortalidad en Caldas aument´ o con- siderablemente comparado desde el 2008 al 2013. Este estudio pretende caracterizar por medio de espectroscopia raman tejidos de mama, los cuales se encuentran diferenciados de acuerdo al estado cl´ ınico, normal (N), maligno (Carcinoma Ductal Invasivo-CDI) y benigno (fibroadenoma); se anali- zaron los resultados obtenidos, realizando una com- paraci´ on entre ellos, encontrando modos vibracio- nales correspondientes a enlaces de prote´ ınas, l´ ıpi- dos, ADN, entre otros, teniendo en cuenta el cam- bio de intensidades y bandas presentes en ambas muestras. Las muestras tienen un tratamiento pre- vio de parafinado elaborado en el laboratorio del Instituto Caldense de Patolog´ ıa a trav´ es de un pro- tocolo patol´ ogico establecido. Revista NOOS, Vol. 14, No. , Febrero de 2018. Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales. ISSN 2346-2779

Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Caracterizaci on ... · Revista NOOS | Volumen 14 (2018) | P ag. 2 1. Introducci on El c ancer es el resultado de mutaciones o cam-bios an

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Caracterizaci on ... · Revista NOOS | Volumen 14 (2018) | P ag. 2 1. Introducci on El c ancer es el resultado de mutaciones o cam-bios an

Revista NOOS — Volumen 14 (2018) — Pag. 1–4

Facultad de CienciasExactas y Naturales

Caracterizacion de Tejido de Seno por Espectroscopıa Raman

C. Valencia Munoz , C. Vargas-Hernandez

Propiedades Opticas de los MaterialesUniversidad Nacional de Colombia, sede Manizales

Article Info

Article History:Received: 20 noviembre 2017Reviewed: 2 diciembre 2017Accepted: 15 diciembre 2017Available online: 20 febreo 2018

Palabras clave: Cancer de mama; EspectroscopıaRaman; Carcinoma Ductal Invasivo; Tejido normalde mama; Patologıa; Parafinado; Proteınas; Lıpidos

Resumen:

El cancer de mama es un problema de salud publi-ca que va en incremento en paıses en desarrollo.En America Latina, la mortalidad y la incidenciason relativamente altas, lo cual indica que los ca-sos de cancer de seno se diagnostican en etapastardıas o no se tratan de forma adecuada. El cancerde seno es la segunda causa de muerte en Colom-bia, despues del cancer de cuello uterino, en don-de la tasa de mortalidad en Caldas aumento con-siderablemente comparado desde el 2008 al 2013.Este estudio pretende caracterizar por medio deespectroscopia raman tejidos de mama, los cualesse encuentran diferenciados de acuerdo al estadoclınico, normal (N), maligno (Carcinoma DuctalInvasivo-CDI) y benigno (fibroadenoma); se anali-zaron los resultados obtenidos, realizando una com-paracion entre ellos, encontrando modos vibracio-nales correspondientes a enlaces de proteınas, lıpi-dos, ADN, entre otros, teniendo en cuenta el cam-bio de intensidades y bandas presentes en ambasmuestras. Las muestras tienen un tratamiento pre-vio de parafinado elaborado en el laboratorio delInstituto Caldense de Patologıa a traves de un pro-tocolo patologico establecido.

Revista NOOS, Vol. 14, No. , Febrero de 2018. Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales. ISSN 2346-2779

Page 2: Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Caracterizaci on ... · Revista NOOS | Volumen 14 (2018) | P ag. 2 1. Introducci on El c ancer es el resultado de mutaciones o cam-bios an

Revista NOOS — Volumen 14 (2018) — Pag. 2

1. Introduccion

El cancer es el resultado de mutaciones o cam-bios anomalos en los genes que regulan el crecimien-to de las celulas y las mantienen sanas. Los genes seencuentran en el nucleo de las celulas, el cual actuacomo la sala de control de las mismas, en este casolas celulas mamarias. [1]

La Espectroscopıa Raman se basa en el examende la luz dispersada por un material al incidir so-bre el un haz de luz monocromatico proporcionandoinformacion quımica y estructural de casi cualquiermaterial o compuesto organico y/o inorganico per-mitiendo ası su identificacion. [2] Fibroadenoma;son tumores benignos (no cancerosos) compuestosde tejido glandular del seno y de tejido estromal(conectivo)

2. Procedimiento Metodologi-co y Experimental

Una vez extraıda la muestra de tejido, esta esanadida en formol para evitar su descomposicion,posteriormente inicia el proceso de parafinado paramantener la muestra en un buen estado; una partede la muestra es cortada por medio de microtomo,estos cortes resultantes son sometidos a un procesocontrario al parafinado y ubicado en portaobjetos,con el fin de poder analizar los cortes de la muestra.Por ultimo, se adiciona el colorante de Hematoxili-na y eosina, para la mejora visible a la hora de ana-lizarlo microscopicamente (Imagen 1). La muestraes analizada por microscopio, identificando la di-ferenciacion histologica entre las dos muestras. Asu vez se incide sobre la esta un rayo mediante elespectrometro Raman, el cual nos arroja las carac-terısticas opticas de las muestras, estas caracterısti-cas son identificadas como modos vibracionales delos componentes quımicos de las muestras de lostejidos.

Imagen 1. Muestras en parafina y en portaobjetos

Figura 1: Espectro Raman: Tejido Normal

3. Resultados y Analisis

El analisis microscopico de los tejidos, se realizocon la observacion de las celulas en el tejido CDI,Imagen 2, ya que se observa una reproduccion celu-lar descontrolada extensa, debido a la cantidad denucleos presentes, por el contrario, en la muestrade tejido normal Imagen 3, se encuentra con orga-nizacion celular con los nucleos aglomerados comoes comun observar en celulas de este tipo (mama).

Imagen 2. Micrografıa del Tejido Carcinomaductal Invasivo.

Imagen 3. Micrografıa del Tejido Normal.

Al realiza el estudio por espectroscopia Ramany analizar los resultados, de acuerdo a la revision bi-bliografica, pudimos obtener informacion sobre losmodos de vibracion caracterısticos de cada tejido,

Revista NOOS, Vol. 14, No. , Febrero de 2018. Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales. ISSN 2346-2779

Page 3: Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Caracterizaci on ... · Revista NOOS | Volumen 14 (2018) | P ag. 2 1. Introducci on El c ancer es el resultado de mutaciones o cam-bios an

Revista NOOS — Volumen 14 (2018) — Pag. 3

Figura 2: Espectro Raman: Tejido Normal

en el caso del tejido de mama normal (figura 1), sepresento vibraciones en enlaces correspondientes alıpidos en las bandas de 896 cm−1, y con enlaces deC-H en las bandas de 2937 y 2967 cm−1 ; enlacescorrespondientes a proteınas en las bandas de 625 ,1375 , 1424 cm−1, enlaces de C-H correspondientea Tirosina en 1070 cm−1, enlaces de Triptofano yFenilalanina en 1179 cm−1, enlaces de CH2 en 1303cm−1, enlaces de CH2 y CH3 en 1447 cm−1 y enla-ces de C-H en 1470 cm−1; tambien se encontro eneste tejido una banda correspondiente a azucaresen 1140 cm−1; puesto que las muestras a las que seles realizo la espectroscopia Raman se encontrabanen parafina, tambien obtuvimos dos bandas que co-rrespondıan a la misma en 2853 y en 2880 cm−1,determinadas por un espectro que se realizo a unamuestra de solo parafina. Para el tejido de mamacon carcinoma ductal invasivo (CDI) (Figura 1), sepresento vibraciones en enlaces correspondientes alıpidos con enlaces de C-H en las bandas de 2941y 2969 cm−1; enlaces correspondientes a proteınasen las bandas de 1427 cm−1, enlaces de C-H co-rrespondiente a Tirosina en 1072 cm−1, enlaces deTriptofano y Fenilalanina en 1180cm−1, enlaces deCH2 en 1304 cm−1, enlaces de CH2 y CH3 en 1449cm−1 y enlaces de C-H en 1470 cm−1; tambien seencontro en este tejido una banda correspondientea azucares en 1142 cm−1; tambien obtuvimos dosbandas que correspondıan a parafina en 2855 y en2889 cm−1. Para obtener este analisis preciso y de-tallado se estudio el espectro en dos zonas para losdos tejidos (Figura 1 y Figura 2). [3-8]. Esto indicaque la diferenciacion fundamental se encuentra enla ausencia de ciertas bandas entre el espectro deltejido de mama normal y el tejido de mama CDI;y en la intensidad de las bandas que presenta cadauna por sus modos vibracionales de las moleculaspresentes (Tabla 1).

Tabla 1. Datos de los modos vibracionales paratejido de mama normal (n) y tejido de mama con

carcinoma ductal invasivo (CDI).

4. Conclusiones

Al realizar el respectivo analisis de las muestrasen las diferentes zonas, pudimos comprobar que lasbandas 1066 cm−1 correspondiente a tyrosine (C-H) y 1375 cm−1 correspondiente a una proteına,se encuentran en la zona de los tres espectros estoquiere decir que tenemos una base para comparar ydefinir los picos de control para el diagnostico porespectroscopia Raman y diferenciar entre las mues-tras sanas y cancerigenas.

5. Agradecimietos

Agradeciemito especial por el soporte financie-ro a el Fondo Nacional de Financiamiento para laCiencia, la Tecnologıa y la Innovacion, Fondo Fran-cisco Jose de Caldas (COLCIENCIAS) APOYO AJOVENES INVESTIGADRORES CONVENIO N077-2017, 206010014290.

6. Referencias

[1]. ¿Que es el cancer de mama?, Breastcancer.org,2016. http://www.breastcancer.org/es/sintomas/cancer-de-mama/que-es-cancer- mama.

[2]. Rossana, Fundamentos de Espectroscopia Ra-man, Tesis doctorales en red, 2016,

Revista NOOS, Vol. 14, No. , Febrero de 2018. Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales. ISSN 2346-2779

Page 4: Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Caracterizaci on ... · Revista NOOS | Volumen 14 (2018) | P ag. 2 1. Introducci on El c ancer es el resultado de mutaciones o cam-bios an

Revista NOOS — Volumen 14 (2018) — Pag. 4

http://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/6887/03Rpp03de11.pdf?sequence=3.

[3]. Pichardo J. L., Frausto C., Barbosa O., HuertaR., Gonzales J. L., Ramırez C. A., Guitierrez G., y Me-dina C. (2007). Raman spectroscopy and multivariateanalysis of serum samples from breast cancer patients.Lasers Med Sci, 22:229–236.

[4]. Abramczyk H., Placek I., Brozek-P luska B., Kur-czewski K., Morawiec Z. y Tazbir M. (2008). Humanbreast tissue cancer diagnosis by Raman spectroscopy.Spectroscopy 22 (2008) 113–121.

[5]. Kast R. E., Serhatkulu G. K., Cao A., PandyaA., Dai H., Thakur J. S., Naik R., . . . , Rabah R. (2007)Raman Spectroscopy Can Differentiate Malignant Tu-mors from Normal Raman Spectroscopy Can Differen-tiate Malignant Tumors from Normal Breast Tissue andDetect Early Neoplastic Changes in a Mouse Model.

[6]. Depciuch J., Kaznowska E., Zawlik I., Wojna-rowska R., Cholewa M., Heraud P., Cebulski J. (2015).Application of Raman Spectroscopy and Infrared Spec-troscopy in the Identification of Breast Cancer. AppliedSpectroscopy 2016, Vol. 70(2) 251–263.

[7]. Zhu J., Zhou J., Guo J., Cai., Liu B., Wang Z., ySun Z. (2013). Surface-enhanced Raman spectroscopyinvestigation on human breast cancer cells. Zhu et al.Chemistry Central Journal 2013, 7:37.

[8]. Zheng C., Liang L., Xu S., Zhang H., Hu C.,Bi L., Fan Z., . . . , Xu W. (2014). The use of Au@SiO2shell-isolated nanoparticle-enhanced Raman spectros-copy for human breast cancer detection. Anal BioanalChem (2014) 406:5425–5432.

Revista NOOS, Vol. 14, No. , Febrero de 2018. Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales. ISSN 2346-2779