1 APLICACIONES DE LA TÉCNICA DE ESPECTROSCOPIA RAMAN DE SUPERFICIE AMPLIFICADA EN EL DIAGNÓSTICO DEL CÁNCER BASADO EN EL ANÁLISIS DE MUESTRAS DE SUERO SANGUÍNEO. González-Solís J. L. 1, Martínez- Espinosa J. C. 2, Martínez-Zerega B. E. 1, Palomares- Anda P. 3, Torres-González L. A. 4, Vargas-Rodríguez H. 1, Gallegos-Infante L. A. 1, González-Silva R. A. 1, Juárez-López H. A. 1, Espinoza-Padilla P. B. 1 Septiembre de 2012, Bajío, León, Guanajuato México Julián Medina - Óscar Camayo, Ingeniería Física 2017

2 RESUMEN Consiste en el análisis de suero sanguíneo de pacientes con leucemia mediante el uso de la técnica de Espectroscopia Raman de Superficie Amplificada (SERS). Nanopartículas de plata de 40 nm son depositadas en las muestras de suero resultando en señales Raman. Usando un láser de excitación en el cercano infrarrojo de 830 nm y 12 mW. La técnica proporciona una herramienta para la detección selectiva de químicos en una muestra, tal como ácidos nucleicos, proteínas, lípidos y carbohidratos. Palabras claves: Cáncer, Leucemia, Suero, SERS Julián Medina - Óscar Camayo, Ingeniería Física 2017

3 ABSTRAC It consists of blood serum analysis of patients with leukemia using the Amplified Surface Raman Spectroscopy (SERS) technique. 40 nm silver nanoparticles are deposited in the serum samples resulting in Raman signals. Using an excitation laser in the near infrared of 830 nm and 12 mW. The technique provides a tool for the selective detection of chemicals in a sample, such as nucleic acids, proteins, lipids and carbohydrates. Julián Medina - Óscar Camayo, Ingeniería Física 2017

4 INTRODUCCIÓN Actualmente, el cáncer es un problema de salud mundial y varias son las técnicas utilizadas para su detección, sin embargo, el resultado definitivo lo define el estudio patológico de una biopsia extraída. La necesidad de reducir el número de biopsias de tejido benigno junto con el trauma del paciente y los altos costos médicos que implican han motivado a investigadores a explorar técnicas espectroscópicas para mejorar el diagnóstico del cáncer de mama, especialmente que sean capaces de distinguir lesiones benignas de malignas. Entre estas técnicas se encuentran la fluorescencia, reflectancia difusa y Raman, que proporcionan información de la composición del tejido a nivel molecular. Julián Medina - Óscar Camayo, Ingeniería Física 2017

5 METODOLOGÍA Se analizaron un total de 5 muestras de suero sanguíneo de pacientes de leucemia del Instituto de Alta Especialidad del Bajío, León, Guanajuato México. Con edad de entre 12 y 50 años. Las muestras sanguíneas fueron obtenidas con autorización previa de los pacientes y con apego estricto al Comité de Ética de los propios institutos o centros de salud y a lo informado en la declaración de Helsinky. Julián Medina - Óscar Camayo, Ingeniería Física 2017

6 Para obtener el suero, las muestras sanguíneas fueron centrifugadas durante 5 minutos a 3000 rpm y se conservaron a −4 °C para separar el suero del coágulo formado. Fue etiquetado y conservado a −190 °C (nitrógeno líquido). A 0.5 ml de suero se le añaden nanopartículas coloidales esféricas de plata de 40 nm de diámetro (0.5 ml). Posteriormente, para un mejor adhesión de las nanopartículas a las moléculas, el vial (suero + coloide) fue sometido a ultrasonido durante un tiempo de 30 segundos. En seguida, el vial se colocado en una incubadora a una temperatura de 37° C durante 3 horas. Julián Medina - Óscar Camayo, Ingeniería Física 2017

7 Las mediciones de los espectros Raman se realizaron usando un microscopio confocal, el cual enfoca la radiación láser de 830 nm. Tanto el microscopio como el láser se encuentran incorporados al sistema Raman, LabRAM HR800 Raman, Horiba Jobin Yvon, en el Laboratorio de Biofísica y Ciencias Biomédicas del Centro Universitario de los Lagos, Universidad de Guadalajara. Julián Medina - Óscar Camayo, Ingeniería Física 2017

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9 RESULTADOS Y DISCUSIONES La Fig. 3 muestra la comparación del espectro Raman (rojo) y SERS (azul) del suero sanguíneo. Aquí se observa cambios muy evidentes; determinados picos o bandas son amplificados, nuevos picos son observados y algunos permanecen sin cambio. El hecho de que ciertos picos no fueron amplificados fuertemente se debe básicamente a que los cúmulos o clústeres de nanopartículas de plata se encuentran más cercanos de determinadas moléculas que de otras. Julián Medina - Óscar Camayo, Ingeniería Física 2017

10 La región de 1150-1400 cm-1, un par de hombros en el espectro Raman convencional, es de suma importancia para el estudio del cáncer pues esta región se asocia a la proteína Amida III, proteína asociada a esta patología. Como se puede de observar en la Fig. 3, SERS desdobla los dos hombros en una serie de picos permitiendo estudiar con más detalle esta proteína. Julián Medina - Óscar Camayo, Ingeniería Física 2017

11 Fig. 3. Espectros Raman y SERS de las muestras de suero sanguíneo.

12 CONCLUSIONES Permitió caracterizar el suero sanguíneo de pacientes con leucemia utilizando la técnica SERS observando varias regiones fuertemente amplificadas con nanopartículas de plata de 40 nm de diámetro. Además, fue posible la identificación de los componentes químicos de las muestras como fenilalanina, tirosina, triptófano y proteínas, así como detección de los cambios en la estructura del ADN (adenina y guanina). Julián Medina - Óscar Camayo, Ingeniería Física 2017

13 Claramente, los resultados aquí presentados hacen pensar que la aplicación de la técnica SERS a estudio del cáncer es posible en un futuro cercano ofreciendo una mejor técnica de diagnóstico con una simple gota de suero sanguíneo. Además, la técnica SERS será capaz de detectar cambios en la estructura del ADN. Permitirá en un futuro cercano hacer un estudio prometedor y sin precedentes de las posibles causas de los cambios moleculares que dan origen al cáncer. Julián Medina - Óscar Camayo, Ingeniería Física 2017

14 BIBLIOGRAFÍA Raman C. V., Krishnan K. S. Nature 121, 501–502 (1928). Mahadeva-Jansen A., Richards-Kortum R. Raman spectroscopy for detection: a review. Proceedings- 19th International Conference-IEEE/EMBS, Oct. 30- Nov. 2, Chicago. 2722-2728 (1997). K. E. Shafer-Peltier, A. S. Haka, M. Fitzmaurice, J. Crowe, J. Myles, R. R. Dasari, M. S. Feld. Raman microespectroscopic model of human Breast tissue: implications for breast cancer diagnosis in vivo, J. Raman Spectrosc, 33, 552 – 563 (2002). Entre otros Julián Medina - Óscar Camayo, Ingeniería Física 2017