Μελέτη ζωϊκών ιστών με φασματοσκοπία απορρόφησης ακτίνων Χ
Creators: name: Μακρυγιάννη, Στυλιανή Ιωάννη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2016
Subjects: Φασματοσκοπία ακτίκων Χ λεπτής υφής
Αντινοβολία Synchrotron
Μελέτη ζωϊκών ιστών
X ray absorption fine structure (XAFS)
Synchrotron radiation
Animal tissues

description: Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται η μελέτη βιολογικών δειγμάτων (ιστών) με τη χρήση των φασματοσκοπιών φθορισμού ακτίνων Χ (Χ-ray fluorescence -XRF) και λεπτής υφής απορρόφησης ακτίνων Χ (X-ray absorption fine structure -XAFS). Οι ιστοί που μελετήθηκαν προέρχονται από ζώα συντροφιάς που εγχειρίστηκαν στην Κλινική Ζώων Συντροφιάς της Κτηνιατρικής Σχολής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης. Από κάθε ζώο μελετήθηκαν καρκινικοί και παρακείμενοι υγιείς ιστοί. Με τη φασματοσκοπία XRF στόχος ήταν να προσδιοριστούν οι λόγοι των συγκεντρώσεων ουσιωδών στοιχείων (όπως Ca,Fe,Zn) στους καρκινικούς και υγιείς ιστούς, να συγκριθούν με αποτελέσματα που έχουν δημοσιευθεί στη διεθνή βιβλιογραφία και να συναχθούν, όπου είναι δυνατόν, τα αντίστοιχα συμπεράσματα. Για τη μελέτη της δεσμικής γειτονίας του Zn και του Fe έγινε εκτενής χρήση της φασματοσκοπίας XAFS. Στο φάσμα XAFS διακρίνονται δύο φασματικές περιοχές, που είναι γνωστές ως λεπτή υφή ακμής απορρόφησης ακτίνων Χ (X-ray absorption near edge structure -XANES) και εκτεταμένη λεπτή υφή απορρόφησης ακτίνων Χ (Extended X-Ray Absorption Fine Structure -EXAFS). Η πρώτη είναι ιδιαίτερα χρήσιμη για τον εντοπισμό της θέσης της ακμής απορρόφησης των στοιχείων ενδιαφέροντος. Ειδικότερα, μελέτες έχουν δείξει ότι η θέση της ακμής απορρόφησης των Zn και Fe σχετίζεται με την κατάσταση οξείδωσης του στοιχείου μέσα στο δείγμα αλλά και με τη δεσμική τους γειτονία. Επιπροσθέτως, η φασματοσκοπία EXAFS έχει συνδράμει σημαντικά στον καθορισμό του είδους του στοιχείου που δεσμεύεται με το στοιχείο που απορροφά, αλλά και του αριθμού των ατόμων. Ο προσδιορισμός αυτός είναι σημαντικός καθώς παρατηρείται διαφοροποίηση στο δεσμικό περιβάλλον των ουσιωδών στοιχείων σε υγιείς και πάσχοντες ιστούς. Συνεπώς η μέθοδος αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για διαγνωστικούς σκοπούς παρέχοντας πληροφορίες σε ατομικό επίπεδο. Με στόχο τον προσδιορισμό της δομής γύρω από το άτομο Fe στα δείγματα, έγινε ανάλυση της κορυφής πριν την ακμή απορρόφησης του Fe –η οποία είναι χαρακτηριστική των μεταβατικών στοιχείων- ώστε να εξαχθούν συμπεράσματα για την τετραεδρική ή οκταεδρική συναρμογή του Fe. Ο Fe εμφανίζεται τρισθενής, συναρμοσμένος με 5 -6 άτομα Ν ή Ο σε αποστάσεις που κυμαίνονται από 1.97 έως 1.99 Å με τα οποία σχηματίζει παραμορφωμένα οκτάεδρα. Οι τιμές που προκύπτουν είναι σε πολύ κάλή συμφωνία με τιμές της βιβλιογραφίας από μετρήσεις ενώσεων που περιέχονται σε πρωτεΐνες του αίματος. Τέλος, ο Zn βρέθηκε τετραεδρικά συναρμοσμένος με άτομα N και Ο ναι οι αποστάσεις κυμαίνονται από 1.97 έως 2.06 Å.
description: In the present study, characterization of biological samples (tissues) is performedusing X-ray Fluorescence (XRF) and X-ray Absorption Fine Structure (XAFS) spectroscopies. The studied tissues were obtained from companion animals during operations in the Companion Animal Clinic of the School of Veterinary Medicine of the Aristotle University of Thessaloniki. Malignant and adjacent healthy tissues from each animal were studied. The objective in XRF Spectroscopy was to identify the ratios of the essential element concentrations (Ca,Fe,Zn) in cancerous and healthy tissues, which are compared with published results in the international literature. For the study of the bonding geometry of Fe and Zn, XAFS spectroscopy was extensively used. In the XAFS spectrum, two spectral regions are distinguished, and they are known as X-ray Absorption Near Edge Structure (XANES) and Extended X-Ray Absorption Fine Structure (EXAFS). The former is particularly useful for detecting the absorption edge position of the elements of interest. More specifically, studies have shown that the position of the absorption edge of Fe and Zn is related to the oxidation state of the element in the sample and also to their structural environment. Additionally, EXAFS Spectroscopy has contributed significantly to the establishment of the kind of element and number of atoms which are bonded to the absorbing element.. This determination is important, because differentiation is observed in the bonding environment of the essential elements in healthy and affected tissues. Thus, this method can be used for diagnostic purposes by providing information at the atomic level. Finally, in order to determine the type of the coordination polyhedron around the Fe atom, the peak before its absorption edge (pre-edge peak) -which is characteristic of transition elements- was analyzed. It is found that Fe is trivalent in the tissues, both healthy and malignant and it is coordinated with 5-6 O and/or N atoms forming distorted octahedra. The distances between Fe and its first neighbors vary from 1.97 to 1.99 Å. As far as the Zn atom is concerned, it is found that it is tetrahedrally coordinated with O and/or N atoms at distances that range from 1.97 to 2.06 Å.
description: Σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Γκρενόμπλ (Γαλλία), το ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος, και το CNRS (Centre National de la Researche Scientifique, Γαλλία)