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3°Prova de Biofísica 2 Cromatografia É uma técnica analítica que tem a função de separar os componentes de uma mistura. Esses componentes são distribuídos entre uma fase móvel e uma estacionária. Classificação: - Planar: Ocorre em superfícies planas - Em coluna: Ocorre em cilindros preenchidos com a fase estacionária(normalmente silica gel) - Gasosa: A fase móvel é um gás - líquida: Fase móvel é um líquido PROCESSO DE ELUIÇÃO Eluição: Passagem da fase móvel pela a fase estacionária, gerando o deslocamento do soluto. Série eluotrópica: Ordena os solventes de acordo com a sua habilidade de arrastar o soluto de um adsorvente. Eluente fraco: É apolar e vai arrastar compostos apolares Eluente forte: É polar e arrasta polares e apolares, então não é bom para separar os compostos Ex de apolares: Hexano, tolueno Ex de polares: água, acetato de etila Se eu colocar hexano e ele nao arrastar os componentes, é pq ele é muito fraco. Então eu aumento a polaridade da fase móvel para que ele tenha uma maior força de eluição e consiga arrastar o soluto. Força que o eluente vai ter sobre as amostras MODOS DE ELUIÇÃO Isocrático: Usa a mesma fase móvel do começo ao final da corrida. Gradiente: Varia a fase móvel durante a corrida CROMATOGRAFIA COM FASE NORMAL: Fase estac. é polar com solvente menos polar. Separa melhor compostos apolares. CROMATOGRAFIA COM FASE REVERSA: Utiliza fase estac. apolar ou fracamente polar e um solvente polar. Separa melhor os compostos polares. Mecanismos Cromatográficos(Formas que ocorrem a cromatografia) CROMATOGRAFIA LÍQUIDA DE ALTA EFICIÊNCIA(CLAE/HPLC) Fase móvel: Solução, solventes orgânicos(metanol, acetonitrila) e água Fase estacionária: Coluna analítica cromatográfica (geralmente preenchi- da por silica gel), que deve ter um pH abaixo de 8,0 Pré-coluna: Tem o objetivo de reter sólidos e materiais que podem precipitar sobre a fase estacionária. Fica acoplada no começo da coluna Pré-coluna Coluna Detector Computador # Tudo que entra nesse cromatógrafo precisa ser filtrado. Componentes auxiliares do HPLC: Válvula de purga e misturador -Troca iônica: Fase estacionária positiva atrai componentes negativos, e vice-versa. É bom para separar peptídeos, carboidratos... A separação ocorre por eletronegatividade ou eletropositividade. -Filtração em gel/Exclusão: Separação por tamanho, sendo que os componentes maiores saem primeiro. Fase estacionária: Gel poroso -Adsorção: Aderencia do soluto na fase estacionária, que ocorre por forma física(interações de Van der walls, que é fraca) ou química(forma ligação covalente). Ocorre na silica gel -Partição: Ocorre em cromatografia líquido-líquido imiscíveis(não se misturam). Substâncias polares se ligam na fase que for polar, e as apolares na fase apolar. -Bioafinidade: A fase estacionária é um ligante que se associa a apenas 1 molécula, ou seja, é muito específico. Método analítico: Quer descobrir os compostos na amostra. Método preparativo: Quer coletar os diferentes compostos da amostra Princípios de separação(Interação do solto nas 2 fases): Van der walls, pontes de hidrogênio, dipolo-dipolo e atração eletrostática # Na coluna é realizada a separação efetiva dos componentes # Compostos de maior polaridade ficam mais retidos na coluna, e os menos polares passam mais rapidamente. Esses compostos também sofrem influência da fase móvel. Quanto mais rápido o composto andar, mais apolar ele é, e mais afinidade com a fase móvel ele tem. A diferença de interação com a coluna promove a separação. Detectores: Componentes do cromatógrafo que geram sinal elétrico proporcional a quantidade eluída de um analito -Universais: Geram sinal pra qualquer substância -Seletivos: Detectam apenas substâncias específicas Mais utilizados: Utravioleta, MS e Infra-vermelho CROMATOGRAFIA GASOSA(CG) O equipamento consegue analisar aromas(HPLC não consegue). Sua coluna tem de 30-50m. Desenvolvida para compostos voláteis ou que podem ser volatilizados sem degradação, sob aquecimento. A cromatografia só acontece quando o composto vira gás. É muito utilizada para análises quantitativas e qualitativas; análise de contaminantes de ar, de álcool no sangue; para monitoramento de processos industriais... Vantagens: O volume injetado é pequeno, as análises são rápidas(máx10 min), tem maior sensibilidade e seletividade. ESPECTROMETRIA DE MASSA(MS) É uma forma de deteção utilizada no CG ou na C. Líquida, que é muito específica. Indica o peso e fórmula molecular. - Não há absorção ou emissão de luz(Usa-se espectrômetro e não espectrofotômetro) - A amostra vai ser destruída por um feixe de elétrons(Método destrutivo) até chegar a forma de íons. O Espectrômetro é composto de: - Unidade de admissão/entrada para amostras gasosas - Fonte de ionização - Unidade aceleradora de íons - Analisador magnético de íons (Deixa passar os íons que são adequados para serem analisados) - Detector #Uma amostra pode ser separada por Cromatografia gasosa e analisada pela Espetrometria de Massa. Microscópios Há basicamente 2 tipos de microscópios: Diretos e invertidos Direto: A luz passa pelo condensador e é focalizada na amostra. Invertido: É como se o microscópio Direto estivesse de cabeça para baixo. Por que tem o Micros. Invertido? Ele facilita manipulações biológicas. Há um espaço grande entre o condensador e a platina que cabe garrafas de culturas de células, permitindo a visualização de culturas celulares nessas garrafas. # Foco: No Direto, a platina que regula o foco, e no Invertido a Objetiva que sobe e desce. Microscópio antigo(antes 1998): Objetiva e Ocular eram as lentes. A Objetiva formava a imagem num plano Microscópios modernos: Lentes: Objetiva a ocular(ou lente da câmera) e a lente de tubo. -(De óptica infinita): É como se o objeto sempre estivesse no foco da objetiva, então os raios saem em paralelo, não formando a imagem. As lentes de tubo fazem com que os raios se encontrem formando a imagem no plano intermediário, servindo de Objeto para a ocular. Substâncias que podem ser analisadas: Antibióticos, diuréticos, fármacos, drogas, substâncias não voláteis ou termicamente instáveis. No HPLC dá pra recolher as amostras que foram separadas, e na cromatografia gasosa não dá, porque o material será destruído. Fase móvel: Gás(hélio e nitrogênio) Fase estacionária: Coluna de silica especial É muito seletivo, formando uma espécie de “Impressão digital” de uma substância. Utilização: Monitoramento de respiração de pacientes durante a cirurgia, análise de moléculas inorgânicas, testes anti-doping. A objetiva coleta a luz que vem da amostra e a imagem é formada no computador, câmera ou na ocular. Vantagem do microscópio de óptica infinita: Ele permite que nós coloquemos elementos óticos entre a objetiva e as lentes de tubo, sem haver distorção na imagem. Isso ocorre porque os raios que estão vindo, estão em paralelo(Não causando refração). Por que se coloca mais elementos óticos? Para a utilização de imagens de fluorescência ou tridimensionais. Essas imagens dão mais informações biológicas. A de fluorescência dá a especificidade química e a outra dá mais detalhes da morfologia celular. CONTRASTE: Quando consigo distinguir a amostra do “fundo”. Em contraste, as células que estão sendo analisadas ficam destacadas do fundo. RESOLUÇÃO: São os detalhes que conseguimos observar na imagem. Quanto mais detalhes, maior a resolução. Contraste A luz passa de forma diferente no fundo e na célula, porque a célula pode ter um índice de refração e espessura diferentedo meio. Isso proporciona diferenças na absorção da luz. O que proporciona o contraste em microscópios de Campo claro: a diferença do índice de refração e da espessura do meio para a célula. # Em microscópios convencionais, não se pode enxergar leucócitos porque eles têm o I.R parecido com o do meio. OBJETIVA Características: Aumento, distância de trabalho, campo de visão, abertura numérica e Imersão. O campo de visão diminui com o aumento da objetiva Abertura numérica(A.N): n.sen θ n é o índice de refração, pois a objetiva pode trabalhar no ar, óleo, água... θ é a capacidade que a objetiva tem de coletar a luz Quanto maior a A.N, maior o ângulo de coleta da objetiva Geralmente, objetivas de maior aumento, tem maior A.N A maior A.N que existe é a de 1,4(no óleo), no ar é de 0,95(Maior abertura que não há reflexão interna total) Quanto maior o aumento, menor a distância de trabalho #Sempre a lamínula tem que ficar em contato com a objetiva Por que existe a Objetiva de Imersão a óleo = Para aumentar a resolução. O óleo evita a reflexão interna total, aumentando o ângulo de coleta de luz, aumentando a A.N, que melhora a resolução. Refração ≠ Difração Resolução e é a menor distância que duas estruturas podem estar e ainda podem ser distinguidas. Ou seja, estruturas ≥ R são distinguíveis. Resolução não depende do aumento e sim da Abertura numérica. Porque R=0,61λ/A.N, então quanto maior a A.N, menor a resolução. Ultrassonografia É uma técnica para analisar tecidos moles. Efeito piezo-elétrico: Através de um sinal elétrico em determinado materiais, ele transmite ultrassom. Ex: Quartzo Ultrassom é uma onda mecânica(precisa do meio material pra se propagar) longitudinal de frequência > que 20KHz. Como essa onda depende do meio, ela tem velocidade diferente em vários meios. A velocidade depende da elasticidade e da densidade. Velocidade média: 1530m/s Na ultrassonografia, o que vai ser analisado é a onda refletida pelo nosso corpo. O transdutor vai emitir a onda e a cada interface do tecido, a onda vai sendo refletida. Essa reflexão é captada pelo próprio transdutor, e ele vai analisar e o tempo de retorno ao aparelho(diz a localização) e a amplitude. Aumento Tem que estar sempre relacionado com a ocular. O microscópio ótico tem no máximo 1500x de aumento com boa resolução. O que limita o que posso enxergar no microscópio ótico e eletrônico é a Difração. Desvio que a luz sofre ao passar de um meio para outro. É o fenômeno que é gerado pelo espalhamento da luz por causa de um obstáculo. Como varia a A.N? Variando a objetiva. Depende também do λ, porem não dá pra alterar esse parâmetro no microscópio, então consideramos λ como 600nm. Por que na Mic. Eletronica consigo enxergar mais detalhes(maior resolução) que na Mic. Optica? Por causa do comprimento de onda que é menor. Estrutura ecogênica: Reflete muito Estrutura anecoica: Reflete pouco Intensidade da onda Refletida Impedância acústica: Resistência do material à passagem do som. Função do gel = Faz com que a diferença de impedância acústica diminua, permitindo que o ultrassom entre no corpo. Por que não vemos osso? A diferença de impedância é grande e a atenuação das ondas é alta. # A atenuação é importante enquanto a onda está no mesmo material, e a reflexão é importante na interface. A atenuação depende da frequência. Quanto maior a frequência, maior a atenuação. Quanto maior a quantidade de água, menor a atenuação Quanto maior a absorção, maior a atenuação A terapia de ultrassom é baseada no aquecimento(por causa da absorção) e na cavitação(Produção de pequenas bolhas, gerando uma micromassagem) #Por que não dá pra visualizar pulmão? Porque tem muito ar, causando reflexão de 99% do ultrassom. Resolução = Habilidade de disitinguir estruturas separadas espacialmente. Quanto maior a frequência, melhor a resolução. O transdutor é feito de um material piezo-elétrico. Após a aplicação de uma certa tensão, a cerâmica vai vibrar, deformar e gerar uma onda ultrassônica. MODOS DE APRESENTAÇÃO Modo A Só observa pulsos(dos sinais refletidos). Observa a amplitude e o tempo em que o sinal demorou pra chegar no transdutor. Não apresenta a forma do objeto. Localiza interface ecogênicas Modo B(brilho) Faz uma imagem 2D a partir do ultrassom. Analisa o tempo e a amplitude. Reflete muito(Ecogênica): Cor branca. O que reflete pouco: Preto Imagem em escala de cinza Modo M(Movimento) Usado pra escutar batimentos cardíacos do bebê(órgãos em movimento) O som é dado ao favor da amplitude Vantagens do ultrassom Bom para gerar imagem de tecido mole, imagem em tempo real, não é prejudicial ao pacientee é de baixo custo. Desvantagens: Baixa qualidade da imagem em obesos, não dá imagem de ossos e a qualidade da imagem depende do operador. #Equilibração do equipamento: Pelo phantom. Ele tem cilindros que lembram as regiões do corpo. O operador faz a imagem dele, se ficar boa, é porque o equipamento está calibrado. Tomografia A radiação eletromagnética é emitida ou absorvida quando o elétron faz transição entre órbitas (níveis de energia). Formas de Raios-x: - Característico: Vem um feixe de elétrons acelerado e colide com o átomo. Se esse feixe tiver energia suficiente, pode arrancar um elétron da cada K. Quando isso acontecer, o elétron da camada mais externa vai completar o espaço que ficou na camada anterior. Quando o elétron faz isso, a energia que ele libera é o raio-x. Só acontece em átomos de grande n° atômico A energia desse raio-x é própria do elemento(por isso é chamado Característico) O que faz dentro de um mesmo meio a onda perder a intensidade? Sua absorção. Modo Doppler Usado para detectar fluxo sanguíneo, monitoramento de pressão... Sempre acompanhado do Modo M É colorido Transdutor: Observador. Fonte: Estrutura do corpo. A frequência da onda refletida muda de acordo com a aproximação(vermelho) ou afastamento(azul) do transdutor Power Doppler Vê pequenas alterações no fluxo em determinadas regiões - De frenagem: O feixe de elétrons chega próximo ao núcleo e é desviado ou desacelerado. Nessa hora, há a liberação de raios- x de frenagem. Esses fótons podem ter qualquer energia Quanto menor é a energia perdida, maior é o comprimento de onda do raio-x É utilizado para diagnóstico, porque pode ser controlado # O raio-x é gerado na ampola de raio-x -Catodo(emissor de elétrons que vai ser aquecido) -Anodo(alvo do feixe de elétrons) A interação do raio-x com o corpo é diferente em cada região. Enquanto os ossos o absorvem, o tecido mole o deixa passar. Por isso nas imagens os ossos são brancos e o restante escuro O que é absorvido pode ser visualizado Como o raio-x interage com o corpo? -Absorvendo: Esse raio interage com o corpo pelo efeito fotoelétrico. O feixe vai interagir com o elétron, perder toda a sua energia, o retirando da sua camada eletrônica. Ocorre em materiais de alto nível atômico - Pelo Espalhamento Compton: O fóton vai ser apenas desviado, espalhando raio-x. Só atrapalha a imagem médica - Sendo Transmitido: O raio-x será transmitido pelo tecido mole com baixo número atômico Ocorre em materiais de baixo nível atômico O que faz pra gerar efeito fotoelétrico: Usa raio-x de baixa energia. Em caso de tecidos moles, usa-se raios-x com energia ainda menores, para que ele seja mais absorvido. Aumentando a absorçao e o efeito fotoelétrico, aumenta-se a dose de radiação recebida, então é por isso que exames como a mamografia devem ser feitos com baixa frequência. Exames Fluoroscopia: Video de raio-x Abreugrafia:Raio-x do pulmão(diagnostica tuberculose) Angiografia: Usada para monitorar desobstrução de vasos do coração Porque o raio vai ter que passar pelo corpo e ser transmitido ao detector Tomografia por Transmissão(usa raio-x) Dá ênfase ao estudo anatômico Dá pra ver tecido mole O paciente fica entre a fonte de raio-x e o detector Tomografia por Emissão(usa raio gama) Dá ênfase ao estudo fisiológico PET e SPECT Utiliza radionuclídeos Ressonância Nuclear Magnética Método não invasivo que não usa radiação ionizante Raio Gama - Produzido em átomos com núcleos intáveis Formas de geração: -O átomo emite raio-gama diretamente -O átomo emite pósitron que vai ser aniquilado gerando o raio gama Interação com a matéria #Mesmo jeito que o raio-x #O raio gama é mais energético que o raio-x Spect: Emite Raio gama diretamente -Radioisótopo: Tecnésio 99M PET: Emite pósitron que é aniquilado gerando 2 raios gama de direção oposta, mas com a mesma energia -Radioisótopo: Flúor 18 É bom pois ao liberar 2 raios gama, a localização das estruturas são mais específicas Ajuda no monitoramento do câncer Porque é em relação ao núcleo do próton de H+ Porque sente a presença do campo magnético Porque aplica um pulso de rádio frequência na mesma frequência de precessão do próton de H+ Permite a visualização de tecidos profundos com alta definição anatômica Se comporta como um ímã #Momento magnético nuclear: movimento das cargas elétricas gerando um campo magnético #Movimento angular intrínseco: Movimento do prótio ao redor de seu próprio eixo(spin) Precessão: Movimento de um peão cambaleando de um prótio ao sentir a presença de um campo magnético -A frequência da precessão é governada pelo campo magnético externo ->Frequência de precessão para o H+: Frequência de Larmor do H+ #Em Ressonância, o vetor campo magnético “desce” no plano y A captação da imagem vem da perda de energia do próton(Perde no plano xy e ganha no plano z) Principais contrastes Região com prótons(Com água): Imagem mais preta Região sem prótons(Sem água): Imagem mais branca Tipos de contraste Tipos de Imagem Imagens hiperintensas: Estruturas cujos H+ passam pouco tempo emitindo sinal, apresentando coloração esbranquiçada em T2 Imagens hipointensas: Estruturas cujos H+ não retornam rápido, passando mt tempo emitindo sinal, apresentando coloração mais escura em T2 Imagem com ausência de sinal: Estruturas cujos H+ estãoem fluxo rápido, como nos vasos. Imagens pretas em T2 Quanto menor o tempo emitindo sinal nos planos xyz, mais esbranquiçada é a imagem. Se a estrutura passar muito tempo emitindo sinal em T2, ela passa pouco tempo em T1, e vice-versa. A qualidade da imagem é determinada por quatro itens: Artefatos, ruído, distorção e contraste Vantagens: Não usa radiação ionizante, não invasivo, é bom para imagem de tecidos moles e tem alta definição anatômica Desvantagens: Alto custo, tempo longo de exame, pode causar claustrofobia e é ruim para ossos. Citometria de Fluxo Aplicabilidade: Análise de ciclo celular, de proliferação celular, de viabilidade, fluxo de Ca2+ intracelular.. É uma técnica multiparamétrica que permite a análise rápida, objetiva, qualitativa e quantitativa de células de partículas suspensas em meio líquido sob fluxo contínuo. O Processo de relaxação magnética é modulado por duas constantes de tempo: T1 e T2. - T1 e T2 dependem da inomogeneidade do meio, gerando diferentes imagens pelas diferentes composições químicas e morfofisiológicas do meio T1: Tempo de relaxação longitudinal(Recuperação da magnetização do plano Z) T2: Tempo de relaxação transversal Contraste em T1: -Com prótons(água): Enegrecido -Sem prótons(água): Esbranquiçado Contraste em T2 -Com prótons(água): Esbranquiçado -Sem prótons(água): Enegrecido Célula Medir Movimento Dentro do aparelho, deve haver 3 sistemas: Sistema de fluxo(vai colocar as partículas em um líquido em movimento), sistema óptico(utilizado pra fazer análise) e sistema eletrônico(transforma a análise em gráfico) Sistema ótico Gera e coleta sinais de luz Fonte de luz(Laser) interage com cada célula, sofre espalhamento podendo gerar fluorescência, que será coletado pelos filtros e detectores ópticos. Detectores do espalhamento a ser analisado: FSC(espalhamento que passou pela célula), - Diz o tamanho, pois o espalhamento é proporcional ao tamanho da célula SSC(espalhamento lateral) – Depende da complexidade interna celular, então diz a complexidade celular FL1,FL2,FL3 E FL4(De marcadores fluorescentes) – Dá análise de fluroescência, dizendo a propriedade bioquímica da célula Lasers: Azul-esverdeado(488nm) e vermelho(633) Sistema de fluxo Aspira e deixa as células em “fila indiana” com o auxílio de um líquido na câmara de fluxo Sistema eletrônico Processa sinais ópticos em eletrônicos, gerando gráficos FLUORESCÊNCIA Fluorescentes naturais: cristais e clorofila Fluorescentes secundários(tratados com fluoróforos): corantes(fluoresceína, Alexa...), proteínas fluorescentes e outros. Ao jogar a luz na amostra, ela via fluorescer e então temos que separar o sinal fraco do sinal forte através de filtros. Então assim podemos visualizar apenas o sinal fraco(o que foi refletido) Aplicações em imunofenotipagem: análise da expressão antigênica através da interação antígeno-anticorpo Útil no diagnóstico e monitoramento de terapias de doenças malignas hematológicas, como leucemia e linfomas. O anticorpo vai ser marcado com fluorescência para reconhecer o antígeno #Existem citômetros que fazem separação física de células pelo método eletrostático É emitido uma luz de alta energia(baixo comprimento de onda) para fazer com que o elétron saia do nível para fundamental e vá para o nível eletrônico e excitado. Esse elétron vai tender a voltar para o nível fundamental, emitindo uma luz de baixa energia(alto comprimento de onda) Filtros: Bloqueiam certos comprimentos de onda e permitem a passagem de outros -Passa banda(3): Deixa passar só um tipo de cor 1°: no detector FL1(só passa verde) 2°: no detector FL2(só passa laranja) 3°: no detector FL3(só passa vermelho) -Passa alta(1): Deixa passar cores acima de um limite 1°: no detector FL4(só passa acima do vermelho, pra detectar infravermelho) Espelho dicróico: Deixa passar as cores e “reflete” 1 cor para os filtros. Reflete verde pra FL1, laranja para FL2, vermelho para FL3 e infraverm para FL4. 1° coisa a se fazer na citometria: O gráfico da FSC com a SSC. #O controle são as células não marcadas, e diz o perfil de autofluorescência dessas células. Gates e regiões: Separam as populações de interesse Quando se tem só 1 população de interesse marcada, a análise é por histograma. Quando se quer analisar 2 marcadores, a análise é por histograma de 2 parâmetros
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