Μελέτη αμινοξέων και ανθρώπινων ονύχων με φασματοσκοπία Raman
Creators: name: Πάσχου, Αμαλία-Μαρία Κωνσταντίνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2011
Subjects: Ανθρώπινα νύχια
Αμινοξέα
Raman
Human nails
Amino acids

description: Το θέμα της παρούσας διπλωματικής ήταν ο χημικός και δομικός χαρακτηρισμός άλφα αμινοξέων και ανθρώπινων ονύχων με φασματοσκοπία Raman. Πιο συγκεκριμένα, κατεγράφησαν και μελετήθηκαν τα φάσματα Raman δεκαεφτά αμινοξέων, της κυστίνης και δέκα αποκομμάτων ανθρώπινων ονύχων. Το πρώτο μέρος της εργασίας αποτελεί μια θεωρητική εισαγωγή. Στο πρώτο κεφάλαιο της θεωρητικής εισαγωγής εξηγείται η δομή των άλφα αμινοξέων, των πρωτεϊνών και ειδικότερα των ενδιάμεσων ινιδίων κερατίνης. Επιπλέον, αναφέρεται η μικρο-δομή του ανθρώπινου νυχιού, καθώς και η περιεκτικότητα του σε αμινοξέα και λιπίδια. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφεται η αρχή λειτουργία της φασματοσκοπίας Raman και γίνεται μια βιβλιογραφική επισκόπηση της μελέτης αμινοξέων και ονύχων με φασματοσκοπία Raman. Το δεύτερο μέρος της εργασίας (3ο και 4ο κεφάλαιο) περιλαμβάνει το πειραματικό μέρος της διπλωματικής. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφονται τα χαρακτηριστικά των δειγμάτων. Ειδικότερα, τα δεκαεφτά αμινοξέα και η κυστίνη ήταν δείγματα αναφοράς από την Accustandard υψηλής καθαρότητας, ενώ τα ανθρώπινα νύχια συλλέχθηκαν από ιατρούς της Πνευμονολογικής Κλινικής του ΑΠΘ στο Νοσοκομείο Παπανικολάου. Προέρχονταν από τρεις γυναίκες και εφτά άντρες, ηλικίας μεταξύ 34 και 81 ετών. Πέντε από τους δότες ήταν υγιείς ενώ πέντε είχαν διαγνωστεί με καρκίνο του πνεύμονα. Τα φάσματα Raman λήφθηκαν σε γεωμετρία οπισθοσκέδασης, χρησιμοποιώντας την πράσινη γραμμή του laser Ar+ στα 514 nm και έναν CCD ανιχνευτή ψυχωμένο με υγρό άζωτο. Η ισχύς της δέσμης στα δείγματα αμινοξέων και νυχιών ήταν 20 mW και 3 mW αντίστοιχα, ενώ εστιάστηκε με την βοήθεια μικροσκοπίου με αντικειμενικό φακό  και 100, αντίστοιχα. Το τέταρτο κεφάλαιο περιέχει τα αποτελέσματα της επεξεργασίας των φασμάτων και τα συμπεράσματα. Τα φάσματα των αμινοξέων προσομοιώθηκαν με λορεντζιανές καμπύλες και κανονικοποιήθηκαν ως προς τη συνολική ένταση του φάσματος Raman. Η ταυτοποίηση των κορυφών πραγματοποιήθηκε με δεδομένα από τη βιβλιογραφία. Όσο αφορά τα φάσματα των νυχιών, προσομοιώθηκαν με γκαουσιανές καμπύλες. Η ενεργειακή θέση των κορυφών διατηρήθηκε σταθερή στα διάφορα δείγματα, ενώ μεταβαλλόταν το εύρος τους. Με βάση τους προηγούμενους πίνακες από τα αμινοξέα και την διαθέσιμη βιβλιογραφία για τις χαρακτηριστικές κορυφές των λιπιδίων καθώς και των τρόπων δόνησης των πεπτιδικών δεσμών, αντιστοιχήθηκαν σε τρόπους δόνησης αμινοξέων, λιπιδίων ή πεπτiδικών δεσμών. Στη συνέχεια, διεξάχθηκε στατιστική ανάλυση των σχετικών εντάσεων των κορυφών στα διαφορετικά δείγματα με σκοπό την διερεύνηση πιθανής συσχέτισης με τα χαρακτηριστικά του δότη. Υπολογίστηκαν σχετικές εντάσεις μεταξύ διαφόρων κορυφών, προσδιορισμένες ως ο λόγος των εμβαδών κάτω από τις αντίστοιχες καμπύλες στο ίδιο φάσμα. Από την κατάταξη των δειγμάτων σε αύξουσα σειρά σχετικής έντασης (ranking) παρατηρήθηκε η συσχέτιση τεσσάρων εκ των λόγων με τον καρκίνο, ενώ έξι με την ηλικία. Τέλος, τα φάσματα κανονικοποιήθηκαν με το εμβαδό της κορυφής του αμιδίου της άλφα έλικας για την άμεση σύγκριση των εμβαδών μεταξύ των διαφορετικών δειγμάτων. Εν κατακλείδι, πραγματοποιήθηκε διεξοδική ταυτοποίηση του φάσματος του ανθρώπινου νυχιού και παρατηρήθηκε ότι οι μεταβολές των εντάσεων συγκεκριμένων κορυφών πιθανότατα να μην είναι «τυχαίες», αλλά να σχετίζονται με τα χαρακτηριστικά του δότη.
description: The subject of the present study was the chemical and structural characterization of alpha–amino acids and human fingernails using Raman spectroscopy. The Raman spectra of seventeen alpha–amino acids, cystine and ten human fingernails were collected. The amino acids were produced by AccuStandard as reference substances in powder form, whereas the human fingernails were gathered by doctors from Pulmonary Clinic of Aristotle University in Papanikolaou Hospital. In the first part of the thesis the basic terms are discussed. More specifically, in Chapter 1 the structure of alpha–amino acids, proteins, especially keratins, and the nail plate are discussed. Chapter 2 is related to the theory and instrumentation of Raman spectroscopy, as well as, the spectra of biological molecules and tissues, such as amino acids, proteins, lipids and nails. In the second part of the thesis the data acquisition and analysis are presented followed by results and the respective conclusions. Assignments of the Raman bands for each amino acid and the nail spectra are included. Statistical analysis among the different nail spectra was performed in order to detect any existing relationship of the observed alterations with sex, age or disease.
description: Σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Γκρενόμπλ (Γαλλία), το ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος, και το CNRS (Centre National de la Researche Scientifique, Γαλλία)