Applicazione della spettroscopia di fluorescenza di eccitazione-emissione per la caratterizzazione di campioni di urina di pazienti affetti da carcinoma prostatico.

Abstract

Obiettivo della presente tesi sperimentale è stato quello di valutare un nuovo approccio analitico, basato sulla spettroscopia di fluorescenza combinata con opportune tecniche chemiometriche, per la determinazione di tumore alla prostata solo mediante analisi delle urine. Nello specifico, sono stati utilizzati spettri di fluorescenza di eccitazione-emissione in campioni di urine prelevati da soggetti sani e in soggetti aventi tumore alla prostata maligno e benigno, di sesso maschile di età compresa tra i 55 ed i 75 anni, con l’obbiettivo finale di poter rilevare la presenza di biomarker caratteristici del carcinoma prostatico. Nel caso in questione, i potenziali benefici per la salute e per la compliance del paziente hanno sensibilmente motivato la creazione di questo progetto. Le matrici di eccitazione-emissione (EEMs) di 47 campioni di urina, sono state ottenute, registrando gli spettri di emissione tra 270–650 nm a lunghezze d’onda di eccitazione nel range 250-530 nm; considerata la natura tridimensionale dei dati, essi sono stati elaborati utilizzando metodi di analisi multivariata 3-ways. PARAFAC ha evidenziato 3 componenti, corrispondenti a 3 picchi caratteristici delle urine, che sono stati associati a composti che potrebbero fungere da marker di patologie oncologiche. L’analisi di classificazione ha ulteriormente evidenziato le potenzialità di questa tecnica quale metodo analitico rapido e ben tollerato dal paziente potenzialmente capace di distinguere un soggetto sano da uno malato rilevando la presenza di biomarker caratteristici del carcinoma prostatico. In questo progetto di tesi è stato utilizzato uno spettrometro a fluorescenza Perkin-Elmer LS-55.

The aim of this experimental thesis was to evaluate a new analytical approach based on fluorescence spectroscopy combined with appropriate chemometrics techniques, for the determination of prostate cancer by urine analysis. Specifically, excitation-emission fluorescence spectra of urine samples, taken from healthy subjects and from patients with malignant and benign prostate cancer, male, aged 55-75, have been acquired with the ultimate goal of detecting the presence of biomarkers characteristic of prostatic cancer. The potential benefits for the patient’s health and compliance have significantly motivated the creation of this project. Excitation-emission matrices (EEMs) of 49 urine samples were obtained by recording emission spectra between 270-650 nm at excitation wavelengths in the range 250-530 nm; given the three-dimensional nature of the data, spectra were processed using a 3-ways multivariate method. PARAFAC highlighted 3 components, corresponding to 3 characteristic urine peaks, which have been associated with compounds that could serve as markers of oncological pathologies. The classification analysis highlighted the potential of this technique as a fast and well tolerated analytical method, potentially able to distinguish a healthy subject from a patient by detecting the presence of biomarkers characteristic of prostatic carcinoma. A Perkin-Elmer LS-55 fluorescence spectrometer was used in this thesis project.