Análisis y caracterización de distintos agentes patógenos de interés sanitarios mediante espectroscopía y FTIR y métodos de análisis multivariado

Abstract

RESUMEN: En este trabajo se utilizaron la técnica de Espectroscopia Infrarroja por Transformada de Fourier y análisis quimiométricos para analizar diferentes cepas de Brucella tanto de referencia (B. abortus S19, B. melitensis M16 y B. suis 1330) como cepas de campo aisladas de distintos hospederos (tejido animal, leche de vaca y humanos) y una cepa emergente (Microtus arvalis), y una cepa de referencia (Salmonella tiphy CT18, E.coli E2348/69 EPEC, S.aureus ATCC25923). La Brucelosis es generada por la bacteria del genero Brucella siendo esta de difícil diagnóstico y tratamiento por lo que se requiere de implementar nuevas alternativas para su análisis, por lo que se propone como una técnica complementaria a las ya existentes para el análisis y diagnóstico de microoganismos la técnica de Espectroscopia Infrarroja por Transformada de Fourier (FTIR). Esto permitió obtener las características únicas de cada cepa de los espectros analizados. Por lo que se encontraron diferencias significativas en todas las cepas en diferentes regiones del espectro infrarrojo. La región I muestra los ácidos grasos (2800-3000cm-1), la región II muestra las bandas de proteínas y péptidos de la amida I y amida II (1500-1700cm- 1), la región III contiene una mezcla de vibraciones correspondientes a la los grupos presentes en los ácidos grasos, proteínas, polisacáridos y grupos fosfatos (1200- 1500cm-1) y la región IV contiene carbohidratos presentes en el interior de la pared celular (900-1200cm-1). Sin embargo se utilizaron los espectros de todas las cepas obtenidos mediante espectroscopia FTIR y análisis multivariado por lo que fue posible observar diferencias específicas utilizando el análisis de componentes principales (PCA). El grupo de la cepa emergente con las cepas de referencia de Brucella mostro mayor similitud con la cepa de B.suis 1330. Para las cepas de E.coli, Salmonella y S. aureus las ventanas espectrales mostraron una separación con las cepas de Brucella. Finalmente pudimos observar que las regiones de proteínas, ácidos grasos y carbohidratos son las más útiles para la diferenciación entre los diferentes microoganismos. ABSTRACT: In this work the Fourier Transform Infrared Spectroscopy and chemometric analysis were employed to analyze the different strains of Brucella reference (B. abortus S19, B.melitensis M16 y B.suis 1330) wild strain (animal tissue, cow milk, human) and one emergent strain (Microtus arvalis), one strain (Salmonella tiphy CT18, E.coli E2348/69 EPEC, S.aureus ATCC25923). Brucellosis is caused by bacteria of the genus Brucella therefore making it difficult to diagnose and treat. It is required to implement new alternatives for analysis; Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) is proposed as a complementary technique to existing techniques for diagnosis and analysis. This allowed the unique characteristic of each strain of analyzed spectra to be obtained. Significant differences of all strain were found in different regions of the infrared spectrum. Region I shows the fatty acids (2800-3000 cm-1), region II shows the amide I and amide II bands of proteins and peptides (1500- 1700 cm-1), region III contains a mix of vibrations corresponding to groups present in fatty acids, proteins, polysaccharides and phosphate derivatives (1200-1500 cm- 1), region IV contains carbohydrates present in the interior of the cell wall (900-1200 cm-1). However, we using the spectra of all strain obtained of FTIR spectroscopy and multivariate analysis and was possible to see the specific differences using the principal components (PCA). The group the emerging strain B. microti with reference strains as it has more similarities with the strain of B.suis1330. For the strain of E.coli, Salmonella and S.aureus the spectral windows show there was a separation with Brucella. Finally we observed the region of protein, carbohydrates and fatty acids are most useful to differentiate between the different microorganisms.