Ανάλυση οστών με χρήση φασματοσκοπίας Raman
Ανάλυση οστών με χρήση φασματοσκοπίας Raman
Date
2008-02-12T12:29:50Z
Authors
Καλονάκης, Κωνσταντίνος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Περίπου το 60-70 % της οστεϊκής μάζας αποτελείται από ανόργανα μεταλλικά
άλατα και το υπόλοιπο είναι οργανικό υπόστρωμα και νερό. Το κύριο ανόργανο
συστατικό είναι ένα μη-στοιχειομετρικό ανάλογο του υδροξυαπατίτη, Ca10(PO4)6(OH)2,
(BioHAp) o οποίος απαντάται στην φύση και η οργανική φάση είναι κυρίως (90%)
κολλαγόνο τύπου I (COL) ενώ το υπόλοιπο 10 % απαρτίζεται από μια ποικιλία ενώσεων
όπως γλυκοπρωτεΐνες, λιπίδια και ένζυμα. Η μελέτη των οστών ως προς της χημική τους
σύσταση μπορεί να δώσει χρήσιμα στοιχεία σχετικά με τις ασθένειες των οστών όπως
οστεοπόρωση, οστεοπέτρωση, οστεομαλακία, κλπ. αλλά και να βοηθήσει στην αξιόπιστη
διάγνωσή τους.
Παραδοσιακές αναλυτικές τεχνικές έχουν χρησιμοποιηθεί για την ανάλυση της
χημικής σύστασης των οστών, όπως είναι η ηλεκτρονική μικροσκοπία, η
περιθλασιμετρία ακτίνων Χ αλλά και η κλασική χημική ανάλυση. Η χρήση αυτών των
τεχνικών έχει αποδειχτεί χρονοβόρα, δύσχρηστη και επιπλέον τις περισσότερες φορές
είναι καταστρεπτικές για το δείγμα. Η ιδανική αναλυτική τεχνική θα ήταν αυτή που θα
απαιτούσε την ελάχιστη προετοιμασία των δειγμάτων χωρίς να υπάρχουν απώλειες στην
ποιότητα των πληροφοριών που συλλέγονται από αυτή. Γι’ αυτούς τους λόγους, η
φασματοσκοπία Raman θεωρείται ένα πολύ χρήσιμο εργαλείο για τη «χαρτογράφηση»
και μελέτη της χημικής σύστασης των οστών.
Στην παρούσα εργασία διερευνήθηκε αν η φασματοσκοπία Raman, μια μη
καταστροφική δονητική τεχνική με δυνατότητα για σημείο-προς-σημείο ανάλυση ενός
υλικού, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για αυτό το σκοπό. Από κνημιαία βοοειδή οστά
λήφθηκαν φάσματα Raman από το συμπαγές (cortical) και από το σπογγώδες
(trabecular) τμήμα του οστού. Για τη μελέτη χρησιμοποιήθηκαν οι χαρακτηριστικές
Raman ενεργές δονήσεις στα 960 cm-1 (ν1 PO4
3-) και 2939 cm-1 ν(CH2) για το βιοαπατίτη
(BioHAp) και το κολλαγόνο (Col), αντίστοιχα. Τα φάσματα από το συμπαγές και το
σπογγώδες τμήμα δεν ήταν άμεσα συγκρίσιμα λόγω της ισχυρής παρουσίας
φωσφολιπιδίων και άλλων ουσιών του μυελού των οστών οι οποίες βρίσκονταν στο
δικτυωτό τμήμα του οστού. Αναπτύχθηκε πρωτόκολλο απομάκρυνσής τους χωρίς να
αλλοιωθεί χημικά το κολλάγονο ή ο βιο-απατίτης, το οποίο διαπιστώθηκε με τηνανάπτυξη πρωτοκόλλων απομόνωσης του βιο-απατίτη και του κολλαγόνου αντίστοιχα.
Μετά τον καθαρισμό, λήφθηκε ξανά το φάσμα Raman και χρησιμοποιώντας τους λόγους
των δονήσεων BioHAp/Col βρέθηκε ότι ο βιο-απατίτης ήταν περισσότερος στο συμπαγές
τμήμα από ότι στο σπογγώδες σε σχέση με το κολλαγόνο.
Για την επιβεβαίωση των παραπάνω αποτελεσμάτων μετρήθηκε το ασβέστιο και
τα φωσφορικά στα ίδια δείγματα χρησιμοποιώντας τη φασματοσκοπία ατομικής
απορρόφησης με χρήση της μεθόδου των σταθερών προσθηκών και τη
φασματοφωτομετρία υπεριώδους-ορατού, αντίστοιχα. Τα αποτελέσματα από τις δύο
παραπάνω τεχνικές επιβεβαίωσαν ότι το ποσοστό βιο-απατίτη στα συμπαγή οστά είναι
μεγαλύτερο σε σχέση με τα σπογγώδη.
Description
Keywords
Raman, Σύσταση οστού, Βιο-απατίτης, Κολλαγόνο