El equipo utiliza dispersión Raman mejorada en superficie para caracterizar infecciones en fluidos biológicos

Cada año, los diagnósticos médicos son cada vez mejores gracias al tremendo desarrollo de nuevos métodos que permiten la detección precisa de las diferentes moléculas presentes en los fluidos biológicos durante una infección. Sin embargo, el análisis rápido e incluso en tiempo real de infecciones bacterianas, fúngicas o virales aún está lejos de ser ideal, razón por la cual se están realizando muchos esfuerzos en todo el mundo para mejorar métodos que permitan el diagnóstico más rápido y menos invasivo de infecciones de diversos tipos. etiologías.

Recientemente, los científicos del Instituto de Química Física de la Academia de Ciencias de Polonia, dirigidos por la Prof. Agnieszka Kamińska, presentaron una forma eficaz de distinguir el tipo de infección en fluidos biológicos utilizando la técnica de diagnóstico de dispersión Raman mejorada en superficie. Han desentrañado con éxito las complejidades en el área del diagnóstico rápido de la fertilidad y las enfermedades en los fluidos biológicos de las mujeres.

El papel del equipo es publicado en el diario Sensores y Actuadores B: Químicos.

Antes de este estudio, los métodos basados ​​en el conocimiento de la fertilidad (FABM) seguían siendo un método para aumentar las posibilidades de concepción al diferenciar el monitoreo del moco cervical (CMM). Desafortunadamente, este método sólo muestra resultados más precisos para parejas fértiles y no para parejas infértiles.

Al igual que con la fertilidad, el análisis microscópico del flujo vaginal teñido con Gram para visualizar el agente causal específico es el método de diagnóstico más utilizado. Aunque se han realizado intentos para abordar el cáncer de cuello uterino y la infección por el virus del papiloma humano (VPH) utilizando Raman y métodos relacionados, los problemas de infertilidad y infección vaginal utilizando dicha técnica siguen siendo un misterio.

Los resultados demostrados por los investigadores del IPC PAS se basaron en el seguimiento de la respuesta espectral de los fluidos del tracto reproductivo femenino, incluidos tres tipos de fluidos, es decir, fluido vaginal, fluido menstrual y manchado menstrual, utilizando espectroscopía Raman de superficie mejorada (SERS). ) y un método quimiométrico, que juntos proporcionan información desde el nivel molecular sobre la composición de las secreciones vaginales.

Como la composición de los fluidos vaginales es compleja (se pueden encontrar muchos compuestos como ácidos orgánicos, piridina, peptidasa vaginal, lípidos, fosfolípidos, aminoácidos, ácidos grasos, carbohidratos, glicoproteínas, proteínas e inmunoglobulinas), también se puede enriquecer con otros. moléculas específicas, incluidas hormonas, según la fase del ciclo menstrual, lo que dificulta el diagnóstico preciso de la infección en una etapa temprana o el reconocimiento de la etiología.

Sin embargo, los métodos propuestos permiten el diagnóstico en las fases fértil e infértil con alta precisión sin afectar las señales de desequilibrio hormonal en el cuerpo, todo gracias a mediciones de la interacción de la materia con la luz, donde se midieron bandas únicas para vibraciones particulares de las moléculas. Los diagnósticos con las herramientas propuestas se llevaron a cabo para dos ciclos menstruales independientes en los que las pacientes estaban sanas y luchaban contra infecciones como candidiasis vulvovaginal, vaginosis bacteriana, gonorrea y tenían coinfección.

Debido a que los investigadores optimizaron las condiciones analíticas para una medición precisa de los espectros e implementaron algoritmos para adaptar SERS a diferentes aspectos biológicos de la detección, su herramienta de diagnóstico no requiere pretratamiento de muestras, etiquetado o hisopo, lo que la hace mucho más simple y menos costosa en comparación con Pruebas diagnósticas clásicas.

En palabras del autor principal del equipo, «investigamos la manifestación espectral de los cambios hormonales y la inflamación vaginal y realizamos análisis SERS dependientes del tiempo de material clínico extraído de fluidos biológicos durante ciclos menstruales completos, así como de aquellos que luchan con diferentes tipos de Infecciones que incluyen infecciones bacterianas, fúngicas, coinfecciones y gonorrea. El análisis espectral se apoyó con el método de regresión de mínimos cuadrados parciales (PLSR) para obtener una visión más profunda de los espectros y encontrar diferencias no visibles a simple vista».

Además de las ventajas económicas y operativas, el diagnóstico SERS se puede realizar durante todo el ciclo menstrual, lo que supone un paso adelante en el diagnóstico de muchas otras enfermedades que pueden verse influenciadas por muchas hormonas diferentes en los fluidos biológicos.

El estudio demostró que la intensidad de las hormonas relevantes [e.g., luteinizing hormone (LH), folliculotropic hormone (FSH), progesterone and oestradiol], que está estrechamente correlacionado con la formación y rotura del folículo cuando no se produce la fertilización, se puede caracterizar mediante la técnica SERS. Por lo tanto, la información registrada en los espectros y causada por el día del ciclo menstrual no afecta la lectura de la condición debido a las asociaciones específicas de los datos espectrales y el análisis PLSR utilizado.

«Nuestros estudios muestran que las infecciones vaginales provocan un efecto espectral más significativo que el ciclo menstrual. La infección puede reconocerse mediante análisis SERS dependiente del tiempo mediante la presencia de rasgos característicos que proporcionan una visión espectral del patrón molecular de los fluidos, incluso en situaciones biológicas muy complejas. líquidos», comenta la primera autora Sylwia M. Berus.

Los resultados presentados aquí proporcionan una base importante para la investigación que incluirá un análisis SERS detallado de los agentes etiológicos en relación con el diagnóstico de infecciones vaginales. Además, la técnica propuesta es una herramienta poderosa y prometedora para un análisis rápido y no invasivo incluso en investigaciones forenses.