Cancer has been one of the most deadly and prevalent diseases of modern society, and
its genesis and treatments are still not fully comprehended to this day. The scientific
community has taken great interest in better understanding elementary tissue changes
that might correlate to carcinogenesis.
Particle Induced Gamma-ray Emission (PIGE) is an ion beam analysis (IBA) technique
very suitable for biological sample analysis due to its great sensitivity for light elements of
interest. Resorting to biopsied human tissue samples stored in formalin, made available
by institutions dedicated to cancer studies such as Instituto Português de Oncologia (IPO),
it is possible to quantify said light elements and describe how formalin influences the
samples’ elementary matrix.
This thesis sought to employ a quantification method based on backscattering and
gamma spectra analysis to accurately describe the behaviour of light elements in formalin-
fixated samples.
The developed work included successful measurements of sodium and phosphorus
in colon, ileon, spleen and muscle tissue samples. For the organ samples, both sodium
and phosphorus presented, on average, a very large increase of concentration after a few
days in formalin, that would either plateau or decline over longer periods of time. For
muscle tissue, since the formalin fixation (FF) times were much shorter, it was possible
to witness a sudden and steep sodium and phosphorus concentration increase in the first
few minutes of FF.
Future work aims to improve upon a few analysis methods used throughout this thesis,
as well as acquiring further data to fill out some important data gaps and to validate the
current results for these and more types of biological tissue.O cancro tem sido uma das doenças mais prevalentes e mortais da sociedade moderna,
e a sua génese e tratamentos ainda não são completamente compreendidos. A comunidade
científica tem gerado um grande interesse no entendimento das alterações elementares
ao nível dos tecidos biológicos que possam estar por detrás da carcinogénese.
A emissão de raios-gama induzida por partículas (PIGE) é uma técnica de análise por
feixe de iões muito indicada ao estudo de amostras de tecido biológico, dada a sua elevada
sensibilidade a elementos leves de interesse. Recorrendo a amostras de biópsia de tecido
humano preservadas em formol, fornecidas por institutos dedicados ao estudo do cancro
como o IPO, é possível quantificar esses mesmos elementos leves e descrever a influência
do formol na matriz elementar dessas amostras.
Esta tese procurou empregar um método de quantificação baseado na análise de espe-
tros gama e de retrodispersão de partículas, de modo a descrever com precisão o compor-
tamento de elementos leves em amostras fixadas em formol.
Os resultados deste trabalho incluíram medidas de sódio e fósforo em amostras de
colon, íleo, baço e tecido muscular. Para as amostras de órgãos, tanto o sódio como o
fósforo apresentaram, em média, um grande aumento de concentração após alguns dias
de fixação em formol, cuja tendência era manter-se ou diminuir para períodos de tempo
mais longos. Para o tecido muscular, como os tempos de fixação foram muito mais curtos,
foi possível observar um aumento intenso e repentino da concentração de sódio e fósforo
nos primeiros minutos de fixação.
Perspetivas futuras incluem o aperfeiçoamento de alguns métodos de análise usados
ao longo desta tese, tal como a aquisição de mais amostras que permitam complementar
falhas de informação e que permitam validar os resultados atuais para estes e mais tipos
de tecidos biológicos