Cancer, one of the deadliest diseases of the world, is characterized by metabolic
alterations that cause cells abnormal growth resulting in an uncontrollable proliferation.
To reduce the mortality, increase the life quality and make the treatment more effective,
early diagnosis is essential. Metabolomics is a promising area regarding cancer early
diagnosis that detects a specific metabolite profile from biological samples using “case
control” studies. This profile consists of a panel of small molecules derived from a global
or target analysis that is detected through high-resolution analytical methods like the proton nuclear magnetic resonance (1H NMR). Urine is an appealing biofluid, obtained
by a non-invasive way, rich in metabolites that reveals the recent homeostatic condition
of an individual.
Magnetic nanoparticles (MNPs), namely the magnetite (Fe3O4) and maghemite
(Fe2O3) have been widely used in oncology for tumour targeting and contrast agent for
magnetic resonance image diagnosis. However, their uncoated sorption capacity
towards cancer biomarkers remains unknown.
In this work, we aimed to evaluate the sorption capacity of uncoated magnetite
and maghemite towards the extraction of different metabolites potential cancer biomarkers present on urine using the magnetic solid phase extraction followed by 1H
NMR. To achieve this, the extraction methodology was optimised using spiked synthetic
urine regarding the MNP type, amount, extraction time and temperature. The best
optimization results were applied on urine samples of lymphoma and breast cancer
patients and healthy volunteers to identify and quantify the potential biomarkers on a
“case-control” study.
Regarding the results, the 20-30 nm magnetite showed best cost-effectiveness
ratio being the optimal extraction conditions obtained by using: a ratio of 0.2 mg/ml to
extract during 5 min at room temperature with the addition of 1 ml of ultrapure water
as elution solvent. On “case-control” study, most of the potential biomarkers followed
the same changes, regardless of the cancer type.
KeywordsO cancro, uma das doenças mais letais do mundo, é caracterizado por alterações
metabólicas que causam o crescimento anormal das células levando à sua incontrolável
proliferação. Para reduzir a mortalidade e aumentar a qualidade de vida, o diagnóstico
precoce é essencial. A metabolómica, através do estabelecimento do perfil metabólico
específico de amostras biológicas usando estudos de “caso-controlo” constitui-se como
uma ferramenta promissora no diagnóstico precoce do cancro. Este perfil consiste num
painel de pequenas moléculas derivadas de uma análise global ou alvo que é detetada
através de métodos analíticos de alta resolução, como a ressonância magnética nuclear de protão (1H RNM). A urina é um biofluído obtido de forma não-invasiva rico em
metabolitos que expressam a condição homeostática de um indivíduo.
As nanopartículas magnéticas (MNPs), nomeadamente a magnetita (Fe3O4) e
maghemita (Fe2O3) têm sido muito utilizadas na oncologia para o direcionamento
tumoral e como agentes de contraste no diagnóstico de imagem por ressonância
magnética. No entanto, a sua capacidade de sorção para metabolitos potenciais
biomarcadores do cancro ainda permanece pouco explorada.
No presente trabalho, será estudada a capacidade de sorção da magnetita e
maghemita não revestidas, na extração de potenciais biomarcadores do cancro
presentes na urina, utilizando a extração magnética em fase sólida seguida de análise por 1H NMR. Para isso, a metodologia de extração foi otimizada, utilizando urina
sintética fortificada, em relação ao tipo de MNP, à quantidade sorbente, ao tempo e
temperatura de extração. Os melhores resultados da otimização foram aplicados nas
amostras de urina de pacientes com cancro da mama e linfoma e voluntários saudáveis
para identificar e quantificar os potenciais biomarcadores num estudo de “caso
controlo”.
A magnetita 20-30 nm apresentou a melhor relação custo-eficácia, nas seguintes
condições de extração: uma razão de 0,2 mg/ml para extrair durante 5 min à
temperatura ambiente, adicionando 1 ml de água como solvente de eluição. No estudo
do “caso-controlo”, a maioria dos biomarcadores seguiu as mesmas mudanças,
independentemente do tipo de cancro
