Física Biomédica (plan 2015) 2021-1

Ciencias Médicas y de la Salud, Temas Selectos en Instrumentación Biomédica

Curso: "Espectroscopia Raman en Biomedicina"

Organización:

Horario "tentativo" de clase virtual en vivo: Lunes y Miércoles de 17.00-18.00 h.

Sesión grabada y de revisiones: Jueves (hora flexible).

Sesiones vía Google Meet y Classroom

Reuniones informativas: 18 y 23 de Septiembre, 12 PM.

Informes para sesión informativa, escribir previamente a: ibadillo@ciencias.unam.mx

Evaluación:

- 20% Participación en sesiones

- 40% Tareas, ejercicios, exámenes, exposiciones

- 40% Exposición final (proyecto de investigación)

Descripción:

¿QUÉ ES Y PARA QUÉ SIRVE LA ESPECTROSCOPIA RAMAN?

La espectroscopia Raman es una técnica de tipo no-ionizante, la cual se basa en el principio de esparcimiento de la luz, originado mediante una fuente de radiación monocromática; un láser. Esta técnica permite la detección y caracterización directa de enlaces moleculares, reflejados mediante en un espectro Raman, el cual se asemeja a una "huella digital molecular" de la muestra en estudio. Además, dado que una vibración molecular es sensible a la estructura molecular y a su entorno químico, también proporciona información sobre la conformación de las biomoléculas y sus interacciones.

En los últimos años la espectroscopia Raman se ha convertido en una técnica analítica en gran expansión para resolver una amplia variedad de problemas biomédicos, abarcando desde el estudio de biomoléculas en su microentorno hasta células individuales u organizadas a nivel de tejidos. Sus aplicaciones también se han enfocado para identificar células en estados patológicos, monitoreo y caracterización de células madre, análisis de componentes de la matriz extracelular, cambios conformacionales de péptidos y proteínas, detección e identificación de biomarcadores, farmacología, acarreo y liberación de fármacos, microbiología, etc. Por otro lado, el avance en instrumentación ha permitido conjuntar varias modalidades Raman para la obtención de espectros puntuales, imágenes confocal, mapeos, sensado de biomolecular con sistemas nanoestructurados, que combinando con robustos algoritmos multivariantes se puede obtener información cuantitativa, que sea representativa de los eventos biológicos, la cual pueda ser empleada como marcadores espectrales patológicos y que permita realizar un diagnóstico clínico.

CONTENIDO:

Sesión 1- 1.1. Conceptos generales de espectroscopia. 1.2. Fundamentos de espectroscopias vibracionales (Raman-IR)

Sesión 2- 2.1. Instrumentación Raman e IR. 2.2. Adquisición de espectros de moléculas y biomoléculas sencillas (Práctica)

Sesión 3- 3.1. Principios de interpretación de espectros Raman e IR. 3.2. Principios de interpretación de espectros Raman e IR y simulación molecular (Práctica).

Sesión 4- 4.1. Raman aplicado al análisis de Biomoléculas 1 (Proteínas).

Sesión 5- 5.2. Raman aplicado al análisis de Biomoléculas 2 (Lípidos, ácidos nucléicos, carbohidratos)

Sesión 6- 6.1. Seminario de integración-1. Presentación de casos de estudio Raman de biomoléculas (basadas en artículos selectos)

Sesión 7-. 7.1. Estudio Raman/IR de sistemas complejos (casos aplicados).

Sesión 8 -8.1. Detección de biomoléculas con sensibilidad amplificada SERS y GERS

Sesión 9- 9.1. Seminario de Integración-2. Presentación de artículos selectos de casos SERS y GERS (basadas en artículos selectos)

Sesión 10- 10.1. Otras modalidades de Raman (Raman Imagen, TERS, CARS, Raman resonante, SORS)

Sesión 11. Examen escrito, conceptos y aplicaciones

Sesión 12- 12.1. Fundamentos de análisis multivariante de datos Raman. 12.2. Aplicaciones y práctica de análisis multivariante, tratamiento de datos masivos.

Sesión 13 - 13.1. Seminario de Integración-3. Presentación de casos de estudio de modalidades Raman y aplicaciones de análisis multivariante (basadas en artículos selectos)

Sesión 14. Temas selectos I. 14.1. Aplicaciones de Raman en estudio de células. 14.2. Aplicaciones de Raman en estudio tejidos animal-vegetal (Presentaciones por parte de alumnos, seleccionar tema y discutirlo con artículos especializados)

Sesión 15. Temas selectos II. 15.1. Aplicaciones de Raman en estudio de microorganismos. 15.2. Aplicaciones de Raman en estudio de biomateriales, biomarcadores, fármacos- alimentos- cosméticos -metabolitos.

Ligas de interés:

https://www.raman4clinics.eu/

https://clirspec.org/

BIBLIOGRAFÍA SUGERIDA:

- Lasch P. Biomedical Vibrational Spectroscopy. Wiley-Interscience, 2008.

- Mahmoud Ghomi. Applications of Raman Spectroscopy to Biology: From Basic Studies to disease Diagnosis, Advances in Biomedical Spectroscopy, Vol. 5, , IOS Press, 2012.

-Krafft C, Popp J., The many facets of Raman spectroscopy for biomedical analysis, Anal. Bioanal. Chem. 2015 Jan;407(3):699-717.

- Butler, H. J., Ashton, L., Bird, B., Cinque, G., Curtis, K., Esmonde-white, K.,Martin-hirsch, P. L. (2016). Using Raman spectroscopy to characterize biological materials. Nature Protocols, 11(4), 1–47.

- Diem, M., Mazur, A., Lenau, K., Schubert, J., Bird, B., Miljkovi?, M.,Popp, J. (2013). Molecular pathology via IR and Raman spectral imaging. Journal of Biophotonics, 6(11–12), 855–886.