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Uso da espectroscopia Raman na avaliação de células de câncer de mama

Uso da técnica SERS para distinção entre células sadias e de câncer de mama e para avaliação dessas células após Terapia Fotodinâmica: um estudo in vitro.

Equipe Canal Ciência

Sebastião William da Silva

Universidade de Brasília

A utilização de espectroscopia Raman para analisar células de câncer de mama de camundongo crescidas in vitro, bem como células não cancerígenas.

Tese ou dissertação

O câncer é atualmente considerado um dos grandes problemas de saúde mundial e é a segunda causa de morte no mundo. Entre as mulheres, o câncer de mama representa 22,9% de todos os casos diagnosticados. O estudo da estrutura química das células cancerígenas é de extrema importância para a sua identificação (possibilitando o diagnóstico) e para a avaliação de técnicas de tratamento.

A espectroscopia Raman fornece informações sobre a estrutura química de diversos materiais, desde cristais a materiais biológicos. A técnica consiste em avaliar a diferença de energia de um feixe de luz monocromático, como laser, antes e após interagir com a amostra. Ao interagir com as moléculas da amostra, os fótons do laser poderão induzir a vibração dessas moléculas, que, por sua vez, espalharão esses fótons modificando a sua energia. A variação de energia dos fótons incidentes e dos fótons espalhados é conhecida como efeito Raman, o qual foi observado pela primeira vez em 1928, pelo físico indiano Chandrasekhara Raman (1988-1970), que recebeu o prêmio Nobel de Física em 1930 por essa descoberta.

Como cada estrutura molecular possui uma energia específica de vibração quando excitada por um feixe de luz, a espectroscopia Raman tem se mostrado uma poderosa ferramenta na identificação e quantificação de moléculas presentes em uma amostra a ser analisada. Assim, a espectroscopia Raman é útil para um vasto número de aplicações, sendo requerida em estudos analíticos nas áreas de química, biologia, geologia, farmacologia e física de estado sólido, entre outras. Nas áreas biológicas, a espectroscopia Raman tem sido usada na identificação e quantificação de biomoléculas presentes no sistema estudado.

Pesquisa desenvolvida no Instituto de Física da Universidade de Brasília (UnB) vem utilizando a espectroscopia Raman para analisar células de câncer de mama de camundongo crescidas in vitro, bem como células não cancerígenas. Por meio dessa técnica, busca-se observar as distinções das estruturas químicas dos tipos celulares estudados, possibilitando o uso da espectroscopia Raman como uma ferramenta de detecção e diagnóstico da doença. Além disso, células de câncer de mama após serem tratadas por terapia fotodinâmica também serão analisadas. Essa investigação permitirá uma avaliação da eficiência e dos efeitos colaterais dessa modalidade de terapia.

Um conjunto de células de câncer de mama, previamente maceradas, é depositado sobre uma superfície metálica nanoestruturada, possibilitando assim a intensificação do sinal Raman. Com auxílio de um microscópio óptico, um feixe de lazer (azul) é focalizado na amostra. Após essa interação, o feixe de luz espalhado passa por um espectrômetro, o qual será responsável por separá-lo em vários feixes com diferentes energias, da mesma forma que um prisma separa a luz branca em feixes de diferentes cores. Os feixes de luz separados são incididos em uma câmera CCD que contabiliza o número de fótons que chegam por unidade de energia. A diferença de energia dos fótons espalhados e do fóton incidente (na amostra) é a energia de espalhamento Raman. Assim, como resultado, obtém-se um gráfico de energia por intensidade Raman, também conhecido como espectro Raman.

A análise desse espectro é feita através da avaliação dos picos nele apresentado. A região no gráfico que não apresenta picos significa que não possui moléculas que vibram com essa energia e, ao contrário, pico de grande intensidade geralmente significa que muitas moléculas vibram com essa energia. Como cada molécula ao ser excitada por luz vibra com um valor energético específico, o espectro Raman traz informações qualitativas e quantitativas dos tipos moleculares presente na amostra.

Da mesma forma, células de mama saudáveis e células de mama cancerígenas, após receberem tratamento por terapia fotodinâmica, também serão analisadas pela espectroscopia Raman. Então um estudo estatístico e comparativo desses tipos celulares será realizado a fim de observar variações das estruturas químicas, bem como identificar as moléculas presente em cada tipo celular.

A melhor compreensão das estruturas químicas das células saudáveis e cancerígenas da mama possibilita um diagnóstico mais preciso. Além do mais, uso de superfície metálica nanoestruturadas (filme de prata, por exemplo) como substrato intensifica em várias ordens de grandeza o sinal Raman, torna a técnica mais precisa e sensível, o que, por sua vez, poderia permitir a detecção do câncer logo nos estágios iniciais da doença.

O uso da espectroscopia Raman na análise de terapia de tratamento de câncer, como quimioterapia, radioterapia ou terapia fotodinâmica, poderia possibilitar maior adequação de dosagens, considerando efeitos colaterais (como modificações nas estruturas moleculares) e eficiência do tratamento.

Análise do Espectro Raman

Espectro Raman de células de câncer de mama de camundongo.

A análise do espectro Raman é feita através da avaliação dos picos nele apresentado. No eixo vertical, tem-se a intensidade relativa Raman e no eixo horizontal o número de onda que é uma grandeza física proporcional à energia. Regiões no gráfico que apresentam baixa intensidade significam que há poucas moléculas que vibram com essa energia e, ao contrário, pico de grande intensidade geralmente significa que muitas moléculas vibram com essa energia. Assim, através do espectro podem-se obter os tipos moleculares mais significativos na amostra analisada. Por exemplo, os picos em 1352 e 1384 cm-1 são conhecidos na literatura por serem modos de vibração associados às moléculas de amida III e de base do DNA.

Ciências da Saúde

Portuguesa Câncer (de mama)

ODS 3: Saúde e Bem-Estar

ODS 9: Indústria, Inovação e Infraestrutura

July 9, 2013