Atomik kuvvet mikroskobu kullanılarak sıcaklık, nem ve zamana bağlı olarak eritrositlerin degradasyon düzeylerinin belirlenmesi ve kan lekesi yaşının tahmini
Determination of degradation levels of red blood cells depending on temperature, humidity and time using atomic force microscope and estimate the age of blood stains
Yazar: EMRAH BAYRAM
Danışman: PROF. DR. ÖZKAN AKSAKAL
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kriminalistik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Adli Tıp = Forensic Medicine

Özet:
Amaç: Bu çalışmada zaman, sıcaklık, nem gibi farklı çevresel koşullara maruz kalan kan lekelerindeki kırmızı kan hücreleri kullanılarak kan lekesi yaşı tayini için atomik kuvvet mikroskobunun (AFM) etkinliğinin incelenmesi amaçlanmıştır.
Yöntem: Çalışmanın ilk aşamasında 20 ila 40 yaşları arasında uygun bir örneklemden rastgele dört donör (2 erkek ve 2 kadın) seçilmiştir. Her donörden 5 mL kan alınmış ve 24 saat önce saf sudan geçirilmiş, pürüzsüz bir lam üzerine 1µL damlatılmıştır. Kanlar 10°C, 20°C, 30°C ve 40°C sıcaklık ve %60, %70, %80 ve %90 nem oranına sahip etüvlerde 30 gün boyunca muhafaza edilmiştir. Uygulamayı takip eden 1, 7, 15 ve 30. günlerde kan örnekleri alınarak AFM ile görüntülenmiştir. Her zaman aralığı için, rastgele seçilen alanlardan kan örneklerinin topografik görüntüleri elde edilmiş, görselleştirme ve niteliksel değerlendirme için tüm görüntüler, gerekli yazılımlar kullanılarak incelenmiştir.
Bulgular: Görselleştirme sonucunda elde edilen verilere göre zamana bağlı olarak eritrositlerin bikonkav şekillerinin bozulduğu, enine kesit düzlemlerinde farklılaşmaların olduğu gözlemlenmiştir. 1. gün'de eritrositlerin en derin kısımlarının ortalama 350 ± 80 nm olduğu, 7.gün 180  ± 40 nm, 14.gün 110 ± 20 nm, 30.gün ise 50 ± 30 nm olduğu ölçülmüştür. Buna bağlı olarak zar yüzeylerinde meydana gelen gerilmeleri kontrol etmek için young modülü (Kuvvet eğrisi analizi) ölçümü yapılmıştır. 1.gün'de eritrositlerin zarlarındaki gerilme young modülünün ortalama 180 ± 100 MPa olduğu, 7.gün 345 ± 40 MPa, 14.gün 760 ± 50 MPa, 30.gün ise 1630 ± 300 MPa olduğu ölçülmüştür. Çalışma sonucunda zamana bağlı olarak eritrositlerin zar yapılarında yüzey geriliminin arttığı ve deformasyonların gerçekleştiği gözlemlenmiştir.
Sonuç: Bu çalışmada, zaman, sıcaklık ve nem gibi faktörlere bağlı olarak kırmızı kan hücrelerinin morfolojilerinde meydana gelen değişikliklerin atomik kuvvet mikroskobu ile tespit edilebileceği gösterilmiştir. Bununla birlikte, bir suç mahallinde bulunan kan lekelerinin yaşının belirlenmesinde AFM'nin kullanımı için daha kapsamlı ek çalışmalara ihtiyaç olduğu belirlenmiştir. 

Anahtar Kelimeler:  Atomik güç mikroskobu, degradasyon, eritrosit, olay yeri

Abstract:
Purpose: This study aimed to examine the effectiveness of atomic force microscopy (AFM) for blood spot age determination using red blood cells in blood spots exposed to different environmental conditions such as time, temperature and humidity.
Method: First stage of the studying,  four donors (2 men and 2 women) were randomly selected from a convenience sample aged 20 to 40 years.5 mL of blood was taken from each donor and passed through pure water 24 hours before, and 1µL was dropped onto a smooth slide. The blood was stored in incubators with temperatures of 10°C, 20°C, 30°C and 40°C and humidity of 60%, 70%, 80% and 90% for 30 days. Blood samples were taken on the 1st, 7th, 15th and 30th days following the application and imaged with AFM. For each time interval, topographic images of blood samples were obtained from randomly selected areas, and all images were examined using the necessary software for visualization and qualitative evaluation.
Findings: According to the data obtained as a result of the visualization, it was observed that the biconcave shapes of the erythrocytes deteriorated and there were differentiations in the cross-sectional planes depending on the time. It was measured that the deepest parts of the erythrocytes were on average 350 ± 80 nm on the 1st day, 180 ± 40 nm on the 7th day, 110 ± 20 nm on the 14th day, and 50 ± 30 nm on the 30th day. Accordingly, Young's modulus (Force curve analysis) was measured to control the stresses occurring on the membrane surfaces. It was measured that the average tensile Young's modulus in the membranes of erythrocytes was 180 ± 100 MPa on the 1st day, 345 ± 40 MPa on the 7th day, 760 ± 50 MPa on the 14th day, and 1630 ± 300 MPa on the 30th day. As a result of the study, it was observed that the surface tension in the membrane structures of erythrocytes increased and deformations occurred over time.
Results: In this study, it has been shown that changes in the morphology of red blood cells depending on factors such as time, temperature and humidity can be detected by atomic force microscopy. However, it was determined that additional, more comprehensive studies were needed for the use of AFM in determining the age of blood stains found at a crime scene.

Keywords:  Atomic force microscope, degradation, erythrocyte, crime scene