Submitted by Automação e Estatística (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-07-02T21:32:55Z No. of bitstreams: 1 JessicaTeixeiraJales_DISSERT.pdf: 1910451 bytes, checksum: e7f1801b5eb5bf661f06cfbba7ef2fe1 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-07-09T11:25:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 JessicaTeixeiraJales_DISSERT.pdf: 1910451 bytes, checksum: e7f1801b5eb5bf661f06cfbba7ef2fe1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-09T11:25:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JessicaTeixeiraJales_DISSERT.pdf: 1910451 bytes, checksum: e7f1801b5eb5bf661f06cfbba7ef2fe1 (MD5) Previous issue date: 2018-02-16 / A infecção pelo Trypanosoma cruzi é um problema de saúde pública, e é importante que seu diagnóstico seja realizado com rapidez e eficiência. Entretanto, as técnicas aplicadas para esse fim apresentam baixa sensibilidade e especificidade no que concerne a vigilância entomológica e epidemiológica do parasito. Pensando nesta problemática, a bioespectroscopia com análise multivariada foi utilizada neste trabalho para avaliar a eficiência na identificação da infecção experimental de Triatoma brasiliensis por diferentes Unidades de tipagem discreta (DTU) do T. cruzi. Na padronização do modelo de classificação foram utilizadas ninfas de 4° e 5º estádio de T. brasiliensis, infectadas experimentalmente com diferentes DTUs do parasito (TcI, TcII, TcIII ou infecção mista), na concentração de 40.000 parasitos/mL de sangue. Seguidos 15 e 30 dias após infecção (DAI), espectros de infravermelho foram coletados do abdômen de cada inseto; 30 DAI, dejetos intestinais foram coletados e posteriormente utilizados para análise do kDNA. A padronização do modelo de calibração mostrou que a aplicação do infravermelho médio utilizando o Infravermelho médio com transformada de Fourrier com reflexão total atenuada (ATR-FTIR) discriminou os triatomíneos não infectados e infectados com o T. cruzi. Além disso, a técnica foi capaz de distinguir as DTUs utilizadas, e separar os 5 grupos estudados apenas com a análise exploratória de dados por meio da aplicação da Análise dos componentes principais (PCA), a qual identificou diferencialmente grupamentos proteicos, ácidos nucleicos e em menor proporção, lipídeos. A análise do kDNA confirmou 92,5% das infecções, enquanto o ATR-FTIR identificou corretamente todas as amostras. Desta forma, a bioespectroscopia foi eficiente, simples e acurada na identificação da infecção de T. brasiliensis por T. cruzi, podendo ser utilizado como ferramenta de diagnóstico futura, auxiliando na vigilância entomológica da infecção por este parasita. / The Trypanosoma cruzi infection is a public health problem and it is substancial that its diagnosis be performed quickly and efficiently. However, the techniques applied on the diagnosis of T. cruzi infection present low sensitivity and specificity regarding the entomological and epidemiological surveillance of the parasite. Considering this problem, the biospectroscopy with the use of ATR-FTIR was used in this study to evaluate its efficiency in the identification of the experimental infection of Triatoma brasiliensis by different DTUs of T. cruzi. The standardization of the calibration model included the use of fourth and fifth instars of T. brasiliensis, which were infected with different DTUs of the parasite (TcI, TcII, TcIII or mixed infection) at a concentration of 40,000 parasites / ml of blood. Followed 15 and 30 days after infection (DAI), infrared spectra were collected from the abdomen of each insect; 30 DAI, intestinal wastes were collected and later used for kDNA analysis. The standardization of the calibration model showed that the application of the mild-infrared using the ATR-FTIR distinguished the triatomines that were not infected and experimentally infected with T. cruzi. In addition, the technique was able to identify the DTUs used, separating the 5 distinct groups only with the exploratory data analysis through the application of Principal Component Analysis (PCA), which differentially identified protein clusters, nucleic acids and to a lesser extent, lipids. The kDNA analysis confirmed 92.5% of the infected insects, while the ATR-FTIR correctly identified all samples. Thus, biospectroscopy applied with the use of ATR-FTIR was efficient in the identification of the T. brasiliensis infection by T. cruzi, and could be used as a diagnostic tool for the future, assisting in the entomological surveillance of the infection by this parasite.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This thesis presents a study of Visible Near-infrared spectroscopy technique applied to predict soil properties. The purpose was to develop quantitative soil information due to the demand of digital soil mapping, environmental monitoring, agricultural production and for increasing spatial information on soil. Soil spectroscopy emerge as an alternative to revolutionize soil monitoring, allowing rapid, low-cost, non-destructive samples sampling, environmental-friendly, reproducible, and repeatable analysis. To improve the efficiency of soil prediction using spectral data, several spectral preprocessing techniques and multivariate models were exploited. A graphical user interface (GUI) in R, named Alrad Spectra, was developed to perform preprocessing, multivariate modeling and prediction using spectral data. Hereby, the objectives were: The objectives were: i) to predict soil properties to improve soil information using spectral data, ii) to compare the performance of spectral preprocessing and multivariate calibration methods in the prediction of soil organic carbon, iii) to obtain reliable soil organic carbon prediction, and iv) to develop a graphical user interface that performs spectral preprocessing and prediction of the soil property using spectroscopic data. A total of 595 soil samples were collected in central region of Santa Catarina State, Brazil. Soil spectral reflectance was obtained using a FieldSpec 3 spectroradiometer with a spectral range of 350–2500 nm with 1 nm of spectral resolution. The outcomes of the thesis have demonstrated the great performance of predicting soil properties using Vis-NIR spectroscopy. Apparently, soil properties that are directly related to the chromophores such as organic carbon presented superior prediction statistics than particle size. Spectral preprocessing applied in the soil spectra contribute to the development of high-level prediction model. Comparing different spectral preprocessing techniques for soil organic carbon (SOC) prediction revealed that the scatter–corrective preprocessing techniques presented superior prediction results compared to spectral derivatives. In scatter–correction technique, continuum removal is the most suitable preprocessing to be used for SOC prediction. In the calibration modeling, excepting for random forest, all of methods presented robust prediction, with emphasis on the support vector machine method. The systematic methodology applied in this study can improve the reliability of SOC estimation by examining how techniques of spectral preprocessing and multivariate methods affect the prediction performance using spectral analysis. The development of easy-to-use graphical user interface may benefit a large number of users, who will take advantage of this useful chemometrics analysis. Alrad Spectra is the first GUI of its kind and the expectation is that this tool can expand the application of the spectroscopy technique. / Esta tese apresenta um estudo da técnica de espectroscopia do visível ao infravermelho próximo aplicado à predição de propriedades do solo. O proposito foi de desenvolver informações quantitativas sobre o solo, devido à demanda do mapeamento digital de solos, monitoramento ambiental, produção agrícola e aumento das informações espaciais do solo. A espectroscopia surge como uma alternativa para revolucionar a monitorização do solo, permitindo uma amostragem rápida, de baixo custo, não destrutiva, ambientalmente amigável, reprodutível e repetitiva. Para melhorar a eficiência da predição do solo usando dados espectrais, várias técnicas de pré-processamento espectral e modelos multivariados foram explorados. Uma interface gráfica de usuário (GUI) no R, denominada Alrad Spectra, foi desenvolvida para realizar pré-processamento, modelagem multivariada e predição usando dados espectrais. Os objetivos foram: i) predizer as propriedades do solo para melhorar a informação do solo usando dados espectrais, ii) comparar os desempenhos dos pré-processamentos espectrais e métodos de calibração multivariada na predição do carbono orgânico do solo, iii) obter predições confiáveis do carbono orgânico do solo, e iv) desenvolver uma interface gráfica de usuário que realize o pré-processamento espectral e a predição do atributo solo usando dados espectroscópicos. Um total de 595 amostras de solo foram coletadas na região central do estado de Santa Catarina, Brasil. A reflectância espectral do solo foi obtida utilizando um espectrorradiômetro FieldSpec 3 com uma alcance espectral de 350-2500 nm com 1 nm de resolução espectral. Os resultados da tese demonstraram o grande desempenho da predição de propriedades do solo usando espectroscopia do vísivel ao infravermelho próximo. As propriedades do solo que estão diretamente relacionadas aos cromóforos, como o carbono orgânico, apresentaram predições superiores comparados com o tamanho de partículas. O pré-processamento espectral aplicado nos espectros do solo contribui para o desenvolvimento de um modelo de predição de alto nível. Comparando diferentes técnicas de pré-processamento espectral para a predição de carbono orgânico revelou que as técnicas de pré-processamento de correção de dispersão apresentaram resultados de predição superiores em comparação com as técnicas de derivação espectrais. Na técnica de correção de dispersão, a remoção do contínuo é o pré-processamento mais adequado a ser usado para a predição de carbono. Na modelagem de calibração, com exceção da floresta aleatória, todos os métodos apresentaram uma elevada predição, sendo destaque o método máquina de vetores de suporte. A metodologia sistemática aplicada neste estudo pode melhorar a confiabilidade da estimativa do carbono orgânico ao examinar como as técnicas de pré-processamento espectral e métodos multivariados afetam a performance da predição usando a análise espectral. O desenvolvimento da GUI de fácil utilização pode beneficiar um grande número de usuários, os quais podem tirar proveito desta análise quimiométrica. Alrad Spectra é a primeira GUI desse tipo e a expectativa é que esta ferramenta possa expandir a aplicação da técnica de espectroscopia.