Μελέτη ανθρωπίνων νυχιών με φασματοσκοπία φθορισμού ακτίνων-Χ με χρήση ακτινοβολίας synchrotron
Creators: name: Μαυρομάτη, Αικατερίνη Δημητρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2007
Subjects: Φθορισμός
Σύγχροτρον
Νύχι
Στοιχειακή ανάλυση
Κανονικοποίηση
Χαρτογράφηση
Fluorescence
Synchrotron
Nail
Elemental analysis
Normalisation
Mapping

description: Στην παρούσα εργασία εφαρμόζεται η φασματοσκοπία φθορισμού ακτίνων Χ (XRF) και η μικροσκοπική φασματοσκοπία φθορισμού ακτίνων Χ(μ-XRF) για τη μελέτη των ανθρώπινων νυχιών. Ειδικότερα , διερευνάται η εξέρτηση της συγκέντρωσης και της κατανομής στα ανθρώπινα νύχια, των ουσιωδών για τον οργανισμό στοιχείων, S, Fe, Ca, Zn, Cu, με ασθένειες των νυχιών και πιο συγκεκριμένα με τη μυκητίαση και την ψωρίαση. Η XRF είναι μία φασματοσκοπική μέθοδος η οποία είναι εφαρμόσιμη σε όλα τα υλικά ανεξαρτήτως φυσικής τους κατάστασης και παρέχει πληροφορίες τόσο για το είδος των στοιχείων που περιέχονται σε ένα δείγμα όσο και για τη συγκέντρωσή τους, Η χρήση της ακτινοβολίας Synchrotron ως πηγή διέγερσης για την εφαρμογή της XRF, βελτιώνει σημαντικά το όριο ανιχνευσιμότητας και παρέχει τη δυνατότητα της μικροχαρτογράφησης λόγω της υψηλής ροής φωτονίων και της μικρής διατομής της δέσμης. Η εργασία περιλαμβάνει θεωρητική εισαγωγή σχετικά με την τεχνική XRF, την ακτινοβολία Synchrotron και τη λειτουργία των διατάξεων που χρησιμοποιούνται. Επίσης παρατίθενται οι μέθοδοι φασματικής ποιοτικής και ποσοτικής ανάλυσης των φασμάτων XRF. Κατόπιν, γίνεται λόγος για τη δομή του ανθρώπινου νυχιού και τη σύσταση αυτού όσον αφορά στα βασικότερα συνιστώσα αμινοξέα και ουσιώδη στοιχεία. Επιπλέον, σχολιάζεται ο ζωτικός ρόλος των ουσιωδών(μειζόνων και ιχνοστοιχείων) στοιχείων στον ανθρώπινο οργανισμό καθώς και οι ασθένειες που συνδέονται με την έλλειψη ή την περίσσεια αυτών. Στο πειραματικό μέρος της εργασίας περιγράφονται τα υπό μελέτη δείγματα, οι πειραματικές συνθήκες καθώς και οι μέθοδοι ποσοτικής ανάλυσης των φασμάτων. Τα δείγματα νυχιών τα οποία μελετήθηκαν παραχωρήθηκαν από το Νοσοκομείο Δερματολογικών και Αφροδοσιακών Νοσημάτων θεσσαλονίκης. Η συγκέντρωση διαφόρων στοιχείων π.χ. S, Ca, Fe, Cu, Zn σε νύχια προσβεβλημένα από μυκητίαση και ψωρίαση συγκρίνεται με τη συγκέντρωσή τους σε υγιή νύχια. Παρόμοια σύγκριση γίνεται και για λόγους μεταξύ στοιχείων π.χ. Ca/K, Zn/Cu, K/CI, Zn/Fe τα οποία προσδιορίζονται με μικρότερη αβεβαιότητα. Η συμβατική XFR έδειξε ότι τα νύχια που είναι προσβεβλημένα από μύκητες, εμφανίζουν μικρότερη περιεκτικότητα σε S. Από τις στοιχειακές XRF χαρτογραφήσεις επιλεγμένων ομοειδών δειγμάτων, προκύπτει ότι υπάρχουν διαφορές μεταξύ των δειγμάτων στην κατανομή των ανόργανων στοιχείων, οι οποίες όμως δεν μπορούν να συσχετιστούν με συγκεκριμένη ασθένεια. Το σημαντικότερο αποτέλεσμα που προκύπτει από τις στοιχειακές χαρτογραφήσεις, είναι η τάση του Fe να σχηματίσει συσσωματώματα διαμέτρου 15-30μm σε όλα ανεξαιρέτως τα δείγματα που μελετήθηκαν, γεγονός που προκείπτει να διερευνηθεί περισσότερο μελλοντικά σε συνδυασμό με μετρήσεις λεπτής υφής απορρόφησης ακτίνων Χ
description: In the present work, the conventional and micro X-ray fluorence spectroscopies (XRF and μ-XRF, respectively) are applied for the study of human nails. More specifically, the relation of the concentration and distribution of the essential elements S, Fe, Ca, Zn and Cu with nail diseases(onychomycosis and psoriatis) is investigated. The XRF spectroscopy is applicable on any sample independently of its physical state and is used for the detection of almost all the elements of the periodic table, providing quantitative and qualitative information on the sample's composition. The use of Synchtrotron Radiation as excitation source for the application of the XRF spectroscopy, provides lower detection limits and offers the option to map the elemental distribution due to the higher photon flux and the smaller beam size. The thesis is consisted of three parts. The introduction contains the essential theoretical information for the comprehension of the method and the related instrumentation. The advantages of the use of Synchrotron Radiation as an excitation source are also discussed. Moreover, the methods for the qualitative and quantitative analysis that are used for the determination of the concentration of various elements in the human nails are presented. The vital role of major and trace elements in the human organism is discussed in connection with the element content of the human body are also reported. In the second part of the thesis, information on the samples and the experimental conditions are provided. Finally, the third part contains the quantitative analysis of the XRF spectra using the inelastic scattering intensity as an internal standard as well the results of the analysis of the spectra and the elemental maps. The studied samples were provided by the Hospital of Dermatological and Venereal Diseases of Thessaloniki. The concentration of various elements e.g.S, Ca, Fe, Cu, K, Zn in nails that are affectes by onychomycosis and psoriasis is compared with the corresponding concentration in healthy nails. Similar comparison is done for critical ratios of elements, e.g. Ca/K, Zn/Cu, K/CI, Zn/Fe that can be determined with better accuracy. The conventional Synchrotron Radiation XRF has shown that fungal nails contain less S compared to healthy various elements in the matrix of selected nails, which can not be correlated with a specific nail disease. The most interesting result regarding the distribution of the elements in the human nails, is the tendency of Fe to form clusters with diameter of about 15-30μm in all the studied samples. This finding is going to be studied further in combination with X-ray absorption fine structure measurements
description: Σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Γκρενόμπλ (Γαλλία), το ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος, και το CNRS (Centre National de la Researche Scientifique, Γαλλία)