Determinação das propriedades óticas de tecidos e caracterização de tratamentos de transparência em rim humano normal e patológico

• Autor(a) principal: Botelho, Ana Rita Teixeira
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.22/19235
• topic: Rim humano; Cancro do rim; Reflexão interna total; Índice de refração; Dispersão de tecidos; Espectroscopia; Coeficiente de absorção; Coeficiente de espalhamento; Anisotropia; Deteção de pigmentos; Marcadores óticos do cancro; Transparência ótica; Desidratação de tecidos; Adaptação de índices de refração; Propriedades de difusão de agentes em tecidos; Total internal reflection; Human kidney; Tissue dispersion; Refractive index; Spectroscopy; Absorption coefficient; Scattering coefficient; Anisotropy; Pigment detection; Optical cancer biomarkers; Optical transparency; Tissue dehydration; Refractive index matching; Agent diffusion properties in tissues

O rim é um órgão excretor que tem como função principal filtrar produtos metabólicos presentes na corrente sanguínea para os expelir com água para o exterior, na forma de urina. O rim é assim um órgão de vital importância ao funcionamento do corpo humano, e ao qual estão associadas algumas patologias, nomeadamente alguns tipos de cancro. De acordo com a Organização Mundial de Saúde, dos vários tipos de cancro que se conhecem no rim, o carcinoma de células renais cromófobo é um dos mais raros, representando cerca de 5 a 7% dos casos reportados anualmente. Dada a disponibilidade de tecidos deste tipo de cancro para a realização do presente trabalho, decidiu-se executar um estudo comparativo para avaliar as propriedades óticas espetrais de tecidos de rim normal e com este tipo de cancro, assim como estudar as propriedades de difusão da glicerina e da água nesses tecidos, propriedades essas que são características de dois mecanismos fundamentais para a criação de efeitos de transparência. Para obter a dispersão dos dois tipos de tecido foi usado o método da reflexão interna total, com diferentes lasers a emitirem a comprimentos de onda desde o ultravioleta até ao infravermelho. O ajuste dos valores discretos do índice de refração obtidos com esses lasers foi feito com a equação de Cornu, mostrando que o tecido com cancro apresenta uma dispersão com valores superiores à obtida para o rim normal, assim como um maior conteúdo de lípidos. Usando métodos de espectroscopia, foram medidos diferentes tipos de espectros à transmissão e à reflexão, que permitiram calcular as propriedades óticas fundamentais dos dois tecidos entre 200 e 1000 nm. Verificou-se que estas propriedades óticas espetrais apresentam dependências no comprimento de onda semelhantes às observadas para outros tecidos biológicos, tendo-se observado no entanto, diferenças entre o rim normal e o rim patológico. A diferença mais significativa foi verificada entre os espectros do coeficiente de absorção dos dois tecidos. Uma análise mais cuidadosa desses espectros mostrou a presença de melanina e de lipofuscina em ambos os tecidos, mas com conteúdos distintos. Comparando tais valores, verificou-se que cerca de 83% da melanina presente no rim normal se converte em lipofuscina no tecido com cancro. Esta descoberta é inovadora, mas faz todo o sentido, uma vez que ao contrário da melanina, a lipofuscina contém lípidos e proteínas, dois nutrientes dos quais o cancro necessita para se desenvolver. Para determinar as propriedades de difusão da glicerina e da água nos dois tecidos foram feitos tratamentos de transparência em várias amostras que foram imersas em soluções aquosas de glicerina contendo diferentes osmolaridades. Medindo-se a evolução temporal da transmitância colimada dos tecidos durante estes tratamentos, foi possível determinar os tempos de difusão efetivos para cada tratamento. Representando estes tempos de difusão em função da concentração de glicerina usada em cada solução, conseguiu-se identificar o tempo de difusão característico da glicerina e o da água nos tecidos do rim, verificando-se também que o rim patológico apresenta um conteúdo de água móvel superior em cerca de 5% ao obtido para o rim normal. Completando este estudo com medições da variação da espessura das amostras de tecidos do rim durante certos tratamentos, calculou-se os coeficientes de difusão da glicerina e da água, obtendo-se novamente valores discriminados nos dois tecidos: Dgl=4.85110-7 cm2 /s e DH2O=2.10510-6 cm2 /s (para o rim normal) e Dgl=3.15610-7 cm2 /s e DH2O=1.53110-6 cm2 /s (para o rim patológico). Todos os dados diferenciados para o rim normal e para o rim patológico que foram obtidos no presente trabalho são de elevado valor para o desenvolvimento de novos procedimentos de diagnóstico do cancro do rim, em particular para o carcinoma de células renais cromófobo. Espera-se que tais procedimentos sejam desenvolvidos em breve e que com a aplicação de métodos óticos permita diagnosticar o cancro do rim em fases de desenvolvimento ainda precoces para proceder a tratamentos eficazes em tempo útil.