Detección del Cáncer de Mama Basado en la Espectroscopia Raman de Supeficie Amplificada de Muestras de Suero Sanguíneo

Abstract

La presente tesis propone un nuevo método de detección del cáncer de mama basado en el análisis de muestras de suero sanguíneo mediante las técnicas de Espectroscopia Raman de Superficie Amplificada (SERS) y el Análisis de Componentes Principales (PCA). Las muestras de suero sanguíneo de pacientes control y cáncer de mama fueron proporcionadas por el Instituto Mexicano del Seguro Social de la Ciudad de León, Guanajuato y por la Dra. María Guadalupe Martinez Silva del Servicio de Patología del Centro Médico Nacional de Occidente-IMSS de la Ciudad de Guadalajara, respectivamente. El muestreo estuvo conformado por 15 pacientes control y 13 pacientes con cáncer mama entre 20 y 50 a~nos de edad. La preparaci ón de las muestras consistió en mezclar en la misma proporción, las muestras de suero y las nanopartículas de oro de 40 nm en solución coloidal. Para ayudar a una distribución uniforme de las nanopartículas en las muestras de suero, la mezcla fue sometida a un proceso de sonicación. Una pequeña gota de suero con nanopartículas se colocó sobre una lente de fluoruro de magnesio (MgF2) y esta a su vez se colocó sobre la plataforma del microscopio del sistema Raman para realizar las mediciones SERS. Se utilizó un sistema Raman, LabRAM HR800, Horiba Jobin Yvon, conformado por un microscopio confocal con un objetivo de 100X, el cual permitió enfocar sobre las muestras de suero una radiación láser en el cercano infrarrojo de 830 nm con una potencia de 17 mW y un tiempo de exposición de 10 segundos. Por cada muestra, se obtuvieron 10 espectros SERS obteniendo un total de 289 espectros de muestras de cáncer de mama y control. Se revisaron diferentes fuentes bibliográficas para determinar a que biomoléculas pertenecían las bandas Raman de los espectros obtenidos. Las bandas Raman fuertemente amplificadas permitieron identificar las biomoléculas más características presentes en bajas concentraciones como amidas I y III, carotenos, glutatión, triptófano, tirosina y fenilalanina. Para clasificar los 289 espectros SERS medidos se utilizó el análisis de componentes principales (PCA por sus siglas en inglés), el cual permite identificar patrones de datos de alta dimensionalidad y expresarlos de tal manera que resalta las diferencias y similitudes de dichos patrones. El PCA detectó dos grandes grupos entre todos los espectros SERS medidos, permitiendo discriminar entre las muestras de cáncer de mama y las muestras control con alta sensibilidad y especificidad, basándose en la composición bioquímica de ambos grupos de muestras. Los resultados del PCA fueron totalmente consistentes con el diagnóstico oficial de los 28 pacientes analizados ofrecido por la Dra. María Guadalupe Martinez Silva del Servicio de Patología del Centro Médico Nacional de Occidente-IMSS de la Ciudad de Guadalajara y del Instituto Mexicano del Seguro Social de la Ciudad de León, Guanajuato, con el 96% de sensibilidad y 87% de especificidad siendo el glutatión, el triptófano, los carotenos, y las amidas III las principales biomoléculas que marcaron las diferencias entre las muestras control y las muestras con cáncer de mama. Hasta la fecha este es el primer reporte en la detección del cáncer de mama basado en el análisis de muestras de suero sanguineo usando la técnica SERS con nanoparticulas de oro.