Caracterização bioquímica da saliva de pacientes fumantes e não fumantes utilizando espectroscopia FT-IR e técnicas de Machine Learning

Abstract

Resumo: Dentre as neoplasias malignas orais, mais de 90% dos casos são de carcinoma espinocelular, originadas do epitélio da mucosa oral com etiologia multifatorial extrínsecas e/ou intrínsecas. Infelizmente, detecção de câncer no estágio inicial (carcinoma in situ) ainda é um desafio. Nesse contexto clínico, surge a espectroscopia de absorção no infravermelho (Espectroscopia FT-IR). Atualmente, a espectroscopia FT-IR está sendo usada na área médica como uma técnica não invasiva de diagnóstico exigindo uma pequena quantidade amostral de tecido e biofluidos. Obtendo o resultado de forma rápida, além de auxiliar nos exames histopatológicos, sorológicos e bioquímicos. Esse procedimento pode ser usado para diversos fins como diagnosticar e monitorar doenças sistêmicas, monitorar o esforço físico de atletas e diagnosticar o câncer. O presente estudo objetiva-se comparar amostras de saliva de pacientes fumantes e não fumantes por espectroscopia FT-IR. Os voluntários desse estudo foram divididos em três grupos: controle, fumante, e fumante esporádico. As amostras foram analisadas pela região de "fingerprint" abrangendo a frequência de 900 cm-1 a 1800 cm-1, pois a maior parte das informações bioquímicas são encontradas nesta região. No grupo controle analisamos onze amostras e obtivemos trinta e três espectros, no grupo fumante esporádico analisamos oito amostras e obtivemos vinte e quatro espectros e no grupo fumante analisamos nove amostras e obtivemos vinte e sete espectros. Como conclusão, a espectroscopia se apresenta como uma técnica não invasiva, de fácil instrumentação, com baixo custo financeiro, segura para o profissional e para o paciente, e eficiente para análise de biofluidos. Nesse trabalho, a técnica apresentou ótima efetividade para separar os pacientes dos grupos fumantes e não fumantes, evidenciando diferenças espectrais, principalmente, nas bandas de DNA, Proteínas, Colágeno, Amida I e Amida II.

Abstract: Within the oral malignant neoplasms, more than 90% of the cases are squamous cell carcinoma, originating from the oral mucosa epithelium with extrinsic and/or intrinsic multifactorial etiology. Unfortunately, detection of early stage cancer (carcinoma in situ) still a challenge. In this clinical context, emerges infrared absorption spectroscopy (FT-IR spectroscopy). Currently, FT-IR spectroscopy is being used in the medical field as a non-invasive diagnostic technique. Obtaining the result quickly and helping in histopathological, serological and biochemicals exams. This procedure can be used for various purposes such as diagnosing and monitoring systemic diseases, monitoring the physical effort of athletes and diagnosing cancer. The aim of this present study is comparing the saliva between smokers and non smokers by vibrational FT-IR spectroscopy. The volunteers in this study were divided into three groups: control, smoker, and occasional smoker. Samples were analyzed by the "fingerprint" region covering the frequency of 900 cm-1 to 1800 cm-1, because more biochemical information are found in this region. In the control group we analyzed eleven and got thirty-three spectra, in the sporadic smoker group we analyzed it and got twenty-four spectra and in the smoker group we analyzed nine and got twenty-seven spectra. In conclusion, spectroscopy presents itself as a non-invasive technique, easy to instrument, with low financial cost, safe for the professional and for the patient, and efficient for biofluid analysis. In this study, the technique presents excellent effectiveness to separate patients from the smoker and non-smoker groups, showing spectral differences, mainly, in the DNA, Proteins, Collagen, Amide I and Amide II bands.