Applications and limits of raman spectroscopy in the study of colonic and pulmonary malformations.

Questa tesi nasce dalla collaborazione tra il Dipartimento di Materiali e Risorse Naturali dell'Università  degli Studi di Trieste ed il Dipartimento di Chirurgia Pediatrica dell'Ospedale Infantile Burlo Garofalo. L'obiettivo del nostro gruppo di studio era di valutare le possibili applicazioni della spettroscopia Raman nello studio dei tessuti umani, con particolare attenzione verso i tessuti affetti da malformazioni congenite. L'interesse verso la spettroscopia Raman, che ਠuna spettroscopia vibrazionale basata sullo scattering inelastico di fotoni, nasce dal fatto che questa tecnica puಠfornire dettagli precisi sulla composizione chimica e sulla struttura molecolare di cellule e tessuti. Durante lo svolgersi del progetto, sono state standardizzate le procedure di conservazione e preparazione dei campioni, i quali sono stati prelevati, con il consenso parentale, durante interventi chirurgici. Mediante l'uso di uno spettrometro Raman equipaggiato con un laser emittente luce monocromatica a 785 nm, sono stati analizzati campioni di colon e polmone normale, rappresentativi di un tessuto prevalentemente stratificato e di un parenchima omogeneo. Sono stati studiati anche tessuti polmonari malformati affetti da Malformazione Adenomatoide Cistica (CCAM) e Sequestri Broncopolmonari (BPS). Vengono descritte le procedure di acquisizione e processazione dei dati. Dopo applicazione di un'analisi multivariata come la k-means cluster analisi, sono state ottenute delle pseudo-mappe Raman colorate, che sono state poi confrontate con gli stessi campioni nativi non colorati, apposti su vetrino. Da ogni cluster sono stati estratti gli spettri Raman medi, che sono stati confrontati per evidenziare differenze fra aree diverse del campione. L'assegnazione delle principali bande alle diverse specie chimiche ਠstata fatta secondo la letteratura. L'analisi Raman ਠstata in grado di differenziare i diversi strati del colon ( sierosa, muscolatura, sottomucosa, mucosa, plessi nervosi), evidenziando strutture subcellulari in elementi nervosi quali i gangli. Sezioni normali e malformate di polmone hanno dimostrato una clusterizzazione e degli spettri medi diversi, permettendo una differenziazione tra CCAM e BPS, tanto che in un caso la nostra analisi, non concordando con la diagnosi del patologo, ha indotto una revisione dei vetrini e una riformulazione della diagnosi. Gli effetti di ampliamento del segnale Raman per risonanza di cromofori quali il gruppo eme dell'emoglobina con la radiazione a 785 nm sono stati discussi ed abbiamo proposto un metodo per minimizzare il contributo spettrale di questa molecola. Abbiamo inoltre confrontato i dati Raman con i dati ottenuti sugli stessi campioni presso l'Istituto di Chimica Analitica dell' Università  di Dresda mediante un'altra spettroscopia vibrazionale quale la spettroscopia ad Infrarosso. Ci ਠstata accordata per la discussione di questa tesi la possibilità  di presentare i dati, per un confronto fra le due tecniche in relazione a tempi di acquisizione, risoluzione spaziale e spettrale.