Χαρακτηρισμός νανοδομής λίθων του ουροποιητικού συστήματος και των οστών
Authors: Βορδός Νικόλαος 
Published: September 2021

Η βέλτιστη διαχείριση των ασθενειών απαιτεί εκτός της γνώση της ανατομίας, της παθοφυσιολογίας και της λειτουργίας του εκάστοτε ιστού και την γνώση της δομής του σε βάθος. Τα οστά και οι λίθοι του ουροποιητικού αποτελούν ιστούς με ιδιαίτερο ενδιαφέρον για διαφορετικούς λόγους. Η γνώση της νανοδομής τους αφενός και η μελέτη της νανοδομής κατά την διάρκεια μηχανικών φορτίσεων αφετέρου, δύναται να παρέχουν κρίσιμες πληροφορίες για την ορθότερη αντιμετώπιση ασθενειών όπως η ουρολιθίαση ή η οστεοπόρωση.Η παρούσα διδακτορική διατριβή χωρίζεται σε δύο ενότητες οι οποίες είναι i) ο νανοχαρακτηρισμός των λίθων του ουροποιητικού και ii) ο νανοχαρακτηρισμός των οστών με τη μέθοδο της σκέδασης ακτίνων Χ σε μικρές γωνίες. Εμβιομηχανική μελέτη υλοποιήθηκε και στις δύο ενότητες με σκοπό την διερεύνηση αλλαγών της νανοδομής των δειγμάτων κατά την διάρκεια μηχανικών φορτίσεων.Στην πρώτη ενότητα χαρακτηρίστηκαν τριάντα λίθοι του ουροποιητικού με τρεις κοινές τεχνικές χαρακτηρισμού και δύο “νέες” τεχνικές για τον χαρακτηρισμό των ουρολίθων. Η ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης, η περίθλαση κόνεως ακτίνων – Χ και η φασματοσκοπία υπερύθρων αποτελούν την ομάδα των κλασσικών μεθόδων με την τεχνική της σκέδασης σε μικρές γωνίες και τη ποροσιμετρία αζώτου να αποτελούν τις “νέες” τεχνικές. Μεταξύ των αποτελεσμάτων που προέκυψαν από τις διαδεδομένες τεχνικές υπάρχει εξαιρετική συσχέτιση, ενώ με τη χρήση της μεθόδου της σκέδασης ακτίνων – Χ σε μικρές γωνίες ταυτοποιήθηκαν παράμετροι της νανοδομής των ουρολίθων, όπως το μέσο πάχος των κρυστάλλων, το μέγεθος των συσσωματώσεων, οι μορφοκλασματικοί συντελεστές και το μέγεθος των βασικών σωματιδίων. Το μέσο μέγεθος και ο όγκος των πόρων, καθώς και η ειδική επιφάνεια ταυτοποιήθηκαν με τη τεχνική της ποροσιμετρίας αζώτου. Το μέσος πάχος των κρυστάλλων κυμαίνεται από 2,2 έως 28nm και το μέσο μέγεθος της ακτίνων των πόρων από 1,5 έως και 16,2nm.Στην δεύτερη ενότητα υλοποιήθηκε εμβιομηχανική μελέτη με ταυτόχρονο χαρακτηρισμό της νανοδομής των οστών. Δείγματα ωλένης κόνικλων στα οποία είχε χορηγηθεί φαρμακευτικό σκεύασμα αλάτων στροντίου και δείγματα ωλένης κόνικλων που αποτελούσαν τα δείγματα ελέγχου, δύο και τεσσάρων εβδομάδων, αναλύθηκαν με τη μέθοδο της σκέδασης των ακτίνων Χ σε μικρές γωνίες. Τα πειράματα που υλοποιήθηκαν, ήταν επί τόπου (in situ) πειράματα συμπίεσης, στρέψης και κάμψης τεσσάρων σημείων. Επιπλέον, διενεργήθηκαν πειράματα μηχανικής υστέρησης. Η παράμετρος που αναλύθηκε, είναι το μέσο πάχος των κρυστάλλων υδροξυαπατίτη των οστών. Τα κύρια αποτελέσματα που προέκυψαν από την ανάλυση των αποτελεσμάτων, είναι η αύξηση του μέσου πάχους των κρυστάλλων του υδροξυαπατίτη στην επίφυση των οστών μετά από τέσσερις εβδομάδες και η μείωση του μέσου πάχους με την ταυτόχρονη αύξηση της πίεσης. Ένα εξίσου σημαντικό αποτέλεσμα είναι η αναδιάταξη των κρυστάλλων κατά τον λυγισμό των δειγμάτων.Τα αποτελέσματα των εμβιομηχανικών μελετών που προέκυψαν στην παρούσα διδακτορική διατριβή, παρέχουν για πρώτη φορά πληροφορίες για την νανοδομή των λίθων του ουροποιητικού και την αλλαγή του μέσου πάχους των κρυστάλλων υδροξυαπατίτη κατά την διάρκεια μηχανικών φορτίσεων. Η χρησιμότητα των αποτελεσμάτων έγκειται είτε στην ανάπτυξη νανοφαρμάκων για την ορθότερη διαχείριση των ασθενειών, είτε στην ανάπτυξη υλικών με παρόμοιες δομές και παρόμοια μηχανική συμπεριφορά.