Simone Maria Menegatti de Oliveira
O
envelhecimento é um processo dinâmico que afeta todo o organismo é marcado por
alterações a nível molecular e estrutural que resultam na aparência envelhecida
da pele representada por desidratação, rugas e flacidez (PINTO, 2014). A
evidenciação destas alterações de envelhecimento na pele pode ser feita através
da utilização da espectroscopia Raman confocal.
Os mecanismos
que parecem estar associados com o envelhecimento da pele são complexos (ROBERT
& ROBERT, 2003). Sua manifestação deve-se principalmente às falhas de
mecanismos de manutenção e reparo da pele (RATTAN, 2004). Estudos em
queratinócitos humanos demonstraram expressão alterada de moléculas que regulam
o crescimento com a idade. (GILCHREST et al.,
1994). A expressão do gene da elastina é acentuadamente reduzida após os 40 a
50 anos, como determinado pelos níveis de RNAm (UITTO, 1979).
É na camada da
derme onde ocorrem as maiores modificações no conteúdo de colágeno. A derme
papilar representa aproximadamente 10% do total da espessura dérmica sendo
formada por fibrilas de colágeno finas com cerca de 20-40 nm de diâmetro. A
derme reticular que corresponde a 90 % do total da espessura da derme é
constituída por fibras de colágeno espessas em torno de 60-100 nm de diâmetro e
é essa região a principal responsável pela biomecânica dérmica, tecido de
sustentação e suporte (NGUYEN et al., 2012).
A
espectroscopia Raman confocal estuda o efeito Raman, o qual é baseado no
espalhamento da luz e foi reportado pela primeira vez em 1928 pelo físico
indiano Sir C.V. Raman (1928).
Quando a luz
interage com a matéria, podem ocorrer diferentes fenômenos ópticos, entre eles
a transmissão, absorção e espalhamento. Se a interação da luz com a matéria for
considerada como uma colisão molecular, esta colisão pode ser elástica ou
inelástica. No caso de colisão elástica, não ocorre troca energética e os
fótons espalhados são detectados na mesma frequência dos fótons incidentes. É o
chamado espalhamento Rayleigh. Em contraste, a colisão inelástica envolve
trocas energéticas. Se a energia perdida dos fótons for comparada com a dos
fótons incidentes, ocorre o espalhamento de Stokes, e o processo contrário é
chamado de espalhamento anti-Stokes (FRANZEN & WINDBERGS, 2015).
A Figura 1
mostra um diagrama dos níveis de energia das vibrações moleculares e os fótons
correspondentes espalhados.
Fig. 1. Diagrama de níveis de energia ilustrando diferentes
tipos de espalhamento.
Fonte: FRANZEN & WINDBER, 2015.
Comparada à luz incidente, o espalhamento de Stokes é detectado nos comprimentos de onda longos (baixa energia), enquanto o espalhamento anti-Stokes é detectado em comprimentos de onda curtos (alta energia).
O componente
inelástico é o espalhamento Raman. O espalhamento elástico é mais intenso e por
isso é necessário existir um filtro óptico e grades de dispersão para reduzi-lo
e para aumentar a detecção da fração Raman. Este processo de dispersão é
detectado por um CCD (Charge-coupled device), o qual possui alta eficiência quântica e
menor ruído eletrônico se comparado com o detector de Germânio utilizados nos
sistemas FT-Raman (sistema Raman com Transformada de Fourier), inicialmente
usado em investigações de tecidos biológicos (PINTO, 2014).
A
espectroscopia Raman confocal é realizada através da objetiva de um microscópio
e a luz do laser é focada na região da pele a ser estudada. O sinal Raman é
retroespalhado e reorientado para uma abertura, que funciona como filtro. O
foco da luz detectada coincide com o foco da objetiva, sendo por isso chamado
de confocal. Este sinal filtrado é direcionado para o espectrômetro onde será
disperso em um detector CCD, o qual produzirá o espectro (DAS; AGRAWAL, 2011).
Fig. 2. Representação esquemática
de microscópio Raman confocal, onde a linha vermelha indica o caminho de
excitação da luz de laser e a obtenção do espalhamento Raman.
Fonte: FRANZEN & WINDBER, 2015.
Portanto, cada
molécula que compõe a amostra biológica a ser analisada, dá origem a um
espectro diferente, dependente do seu modo vibracional (LINDON et al, 2000).
As interações
entre os fótons gerados pela luz incidente e as moléculas da amostra resultam
em um espalhamento da luz. No caso do espalhamento Raman, uma quantidade bem
definida de energia é transferida do fóton para molécula, na qual um modo
vibracional é ativado. Uma pequena fração da luz espalhada (o espectro Raman) é
encontrado nos comprimentos de onda mais longos do que os da luz incidente. A
energia exata necessária para ativar a vibração molecular depende da massa dos
átomos envolvidos na vibração e do tipo de ligações químicas entre estes átomos,
e pode ser influenciada pela estrutura molecular, interações moleculares, e a
química característica da molécula. Isto e o fato que as moléculas podem ter um
grande número de modos vibracionais independentes (3N – 6 para uma molécula
contendo N átomos), muitos deles podem ser ativados por um evento de
espalhamento Raman, significa que o espectro Raman é altamente específico para
cada molécula. Portanto as posições, intensidades relativas, e a forma das
bandas em um espectro Raman carregam informações detalhadas sobre a composição
molecular de uma amostra e sobre as estruturas moleculares e interações
presentes (KONINGSTEIN, 1971).
A técnica de
espectroscopia Raman confocal utiliza um laser de 785 nm, que incide sobre a
pele através de uma lente objetiva do microscópio e permite que, através do
espalhamento inelástico de luz, as informações sobre a sua composição
bioquímica sejam obtidas em tempo real, em diferentes camadas e com alta
confiabilidade e resolução (PINTO, 2014).
A irradiação do
tecido biológico pelo laser dá origem a uma energia espalhada pela amostra, a
qual tem informações sobre as ligações químicas, podendo determinar o aumento ou
decréscimo da quantidade de um dado grupo molecular. Estes dados podem ser
monitorados em tempo real, sem nenhuma degradação da amostra (RANIERO et al.,
2011),.
A
espectroscopia Raman tem mostrado ser uma ferramenta bastante versátil e de
grande aplicação na medicina. Muitos estudos na pele já foram realizados com
esta técnica, mas existe ainda um vasto potencial científico a ser explorado,
considerando que algumas limitações antes existentes foram superadas com o
advento desta tecnologia.
Referências Bibliográgicas
DAS,
R.S.; AGRAWAL, Y.K. Raman spectroscopy: recent advancements, techniques and
applications. Vibrational Spectroscopy. 57, p. 163. 2011.
FRANZEN,
L.; WINDBERGS, M. Applications of Raman spectroscopy in skin research — From
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GILCHREST
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JENSEN
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MORITA
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Microspectroscopy: Identification of Spectral Markers of the Dermo-Epidermal
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RATTAN SI. Aging, anti-aging, and hormesis. Mech
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UITTO
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alterations in diseases. J Invest Dermatol 1979;72:1-10
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