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Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/38236
Tipo: Tese
Título: Desenvolvimento de testes para detecção da COVID-19 empregando análise multivariada em associação com espectrofluorimetria ou NIR portátil
Autor(es): Gomes, Glaucio Jefferson Araújo
Orientador: Lemos, Sherlan Guimarães
Coorientador: Fragoso, Wallace Duarte
Membro da Banca: Lima, Kássio Michell Gomes de
Membro da Banca: Soares, Sófacles Figueredo Carreiro
Membro da Banca: Lima, Ricardo Alexandre Cavalcanti de
Membro da Banca: Veras Neto , José Germano
Resumo: O surto da doença causada pelo coronavírus (COVID-19) gerou uma emergência de saúde global que causou milhões de mortes. Nesse período, o controle da disseminação do vírus causador dessa doença e a retomada das atividades foram fortemente afetados pela disponibilidade de insumos e mão de obra qualificada para diagnosticar corretamente a população. As dificuldades vivenciadas por muitos países para a realização de diagnóstico massivo por técnicas como RT-PCR evidenciam a necessidade da busca constante por estratégias alternativas de testagem que sejam eficazes, menos dependentes de matérias- primas de alto custo e que possam ser aplicadas em larga escala. No presente trabalho serão estudadas estratégias que envolvem emprego da análise espectroscópica de amostras de soro sanguíneo associada ao uso de técnicas de análise multivariada para o diagnóstico da COVID-19. Duas abordagens foram testadas: a primeira empregando análise por espectroscopia de fluorescência molecular e a segunda envolvendo análise por espectroscopia no infravermelho próximo em equipamento portátil. Em cada abordagem espectros de amostras de pacientes com diagnostico positivo e negativo para COVID-19 foram obtidos e utilizados para treinar e validar modelos de classificação baseados nas modelagens SIMCA, DD-SIMCA, PCA-DA e PLSDA. Dentre as abordagens testadas, as análises com excitação a 280 nm possibilitam a obtenção de um modelo de classificação PCA-DA com sensibilidade 0,98, seletividade 0,84 e eficiência de 95%. Esse modelo mostrou elevada eficiência na detecção das amostras soropositivas, e pequena dificuldade na classificação das amostras soronegativas. Nas análises empregando matrizes de espectros de excitação-emissão, o modelo DD-SIMCA produzido a partir do emprego da decomposição PARAFAC foi o que melhor atendeu aos objetivos almejados, apresentando eficiência global de 96%, sensibilidade 0,98 e seletividade 0,92. Finalmente é apresentado um novo método para classificação de amostras de soro sanguíneo como positivas ou negativas para infecção por COVID-19, empregando análise por espectroscopia de fluorescência associada a técnicas de análise multivariada. O emprego da espectroscopia na análise de amostras de soro mostrou-se eficaz para a obtenção de modelos de discriminação que podem ser usados para analisar novas amostras e determinar se o sinal registrado é característico de um paciente infectado pelo SARS-CoV-2. As descobertas deste estudo mostraram ser promissoras e podem auxiliar no desenvolvimento de métodos diagnósticos auxiliares que sejam econômicos, de fácil execução e que forneçam resultados rápidos e confiáveis.
Abstract: The outbreak of Coronavirus Disease (COVID-19) triggered a global health emergency, resulting in millions of deaths. During this period, efforts to control the spread of the virus and resume activities were significantly impacted by the availability of supplies and skilled labor necessary for accurately diagnosing the population. The challenges faced by many countries in conducting mass diagnostics through techniques such as RT-PCR highlight the ongoing need to seek alternative testing strategies that are effective, less reliant on high-cost raw materials, and scalable for widespread application. In this study, we explore the use of spectroscopic analysis of blood serum samples combined with multivariate analysis techniques for COVID-19 diagnosis. Two approaches were tested: the first using molecular fluorescence spectroscopy, and the second employing near- infrared spectroscopy with a portable device. In each approach, spectra from samples of patients with positive and negative COVID-19 diagnoses were obtained and used to train and validate classification models based on SIMCA, DD-SIMCA, PCA-DA, and PLS-DA modeling techniques. Among the tested approaches, analyses with excitation at 280 nm allowed the development of a PCA-DA classification model with a sensitivity of 0.98, selectivity of 0.84, and efficiency of 95%. This model demonstrated high efficiency in detecting seropositive samples, with only minor difficulty in classifying seronegative samples. In the analyses using excitation-emission matrix spectra, the DD-SIMCA model generated through PARAFAC decomposition best met the desired objectives, achieving an overall efficiency of 96%, sensitivity of 0.98, and selectivity of 0.92. Finally, a new method is presented for classifying blood serum samples as positive or negative for COVID-19 infection, using fluorescence spectroscopy analysis combined with multivariate analysis techniques. The use of spectroscopy in the analysis of serum samples proved to be effective in generating discrimination models that can be used to analyze new samples and determine whether the recorded signal is characteristic of a patient infected with SARS-CoV-2. The findings of this study proved to be promising and may contribute to the development of auxiliary diagnostic methods that are cost-effective, easy to perform, and provide rapid and reliable results.
Palavras-chave: Espectroscopia de fluorescência
NIR portátil
Análise multivariada
COVID-19
Fluorescence spectroscopy
Multivariate analysis
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Química
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química
Tipo de Acesso: Acesso aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
URI: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/38236
Data do documento: 13-Nov-2024
Aparece nas coleções:Centro de Ciências Exatas e da Natureza (CCEN) - Programa de Pós-Graduação em Química

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