Bilgiustam
Türkiye'nin Bilgi Sitesi

Meme Kanserinde Eser Elementler Belirlenirken Kullanılan Yöntemler ve Materyaller

0 105

X-ışını Floresansı (XRF), numunelerdeki element bileşiminin fiziksel ve kimyasal formlarından bağımsız olarak nicel ve nitel olarak belirlenmesi için iyi kurulmuş, tahribatsız bir analitik tekniktir. XRF’de, uyarma kaynağı olarak kullanılan elektronlar veya fotonlar (X-ışınları/y-ışınları) numune üzerine gelir ve böylece numunede bulunan elementlerin atomlarını uyarır. Foton-atom etkileşim süreçlerinden kaynaklanan karakteristik X-ışınlarının ve saçılan fotonların yoğunluğu, enerji dağılımlı X-ışını floresan (EDXRF) spektrometreleri kullanılarak saptanır ve ölçülür.
EDXRF’de, karakteristik X-ışınları uzamsal olarak kırılmaz ve sinyal işleme elektroniğine sahip bir dedektör tarafından algılanır. EDXRF tekniğinde neredeyse aynı anda tüm bir spektrum elde edilebilir, böylece periyodik tablodaki elementlerin çoğunun tespiti birkaç saniye içinde mümkün olabilir. Esas olarak tahribatsız bir kimyasal analiz tekniğidir ve çok çeşitli taşınabilir olmayan ve taşınabilir deney düzenekleri mevcuttur. Taşınabilir olmayan spektrometrelerin üç eksenli geometrisi, ikincil hedefe bağlı olarak seçilen enerji aralığında radyasyonlara (tek renkli değil) izin verir. Si (Li) veya Ge dedektörleri, genellikle bu tür kurulumlarda kullanılır.
Taşınabilir spektrometreler söz konusu olduğunda, radyoaktif kaynaklar veya X-ışını tüpleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Gürültü seviyesini azaltmak için dedektörler Peltier etkisi ile soğutulur. Bu tip dedektörler zayıf hassasiyet sınırlamasına sahiptir, bu nedenle biyolojik numunelerin eser elementleri daha az çalışılmıştır. Dalga boyu dağılımlı X-ışını floresan (WDXRF) tekniği, çeşitli malzemelerin kalite kontrolü için rutin element analizi için çok önemlidir. Bu teknik, Bragg yasasına dayanır, n= 2d burada n, kırınım sırasına göre belirlenen bir tam sayıdır, saçılma açısıdır, d, kristal kafesin düzlemler arası mesafesidir ve  çarpan radyasyonun dalga boyudur. Meme Kanserinde Eser Elementler Belirlenirken Kullanılan Yöntemler ve Materyaller
Kristal bir numune üzerine geldiklerinde, yalnızca elektromanyetik radyasyon veya atom altı parçacık dalgaları atomik boşlukla karşılaştırılabilir dalga boyuna sahip olduğunda meydana gelen, yapıcı girişime maruz kalan atomlar tarafından tuhaf bir şekilde saçılırlar. Bu teknikte, Bragg koşuluna uyan tespit edilen X-ışınlarının yapıcı girişimi nedeniyle sinyalde amplifikasyon elde edilir. Kristal monokromatör, WD spektrometrelerindeki anahtar parçalardan biridir. WDXRF tekniği, çok yüksek bir çözünürlük derecesine sahip bir kristalden kırınım kullanarak yayılan ayrık X-ışını dalga boylarını ayırmak ve saymak için optimize edilmiş analizör kristalleri ve dedektörler kullanır.
Bu teknik, diğerlerine kıyasla kimyasal analiz yaparken bile analitik doğruluk ve kesinlik açısından daha kararlıdır. Toplam yansıma X-ışını floresansı (TXRF) ve mikro X-ışını floresansı (XRF), EDXRF’nin gelişmiş varyantlarıdır. TXRF, toplam dış yansıma özelliğini kullanır ve TXRF’de, X-ışını tüpünden gelen ince, paralel ve neredeyse paralel bir X-ışını ışını, kritik açının altında bir sıyırma açısında, birkaç nm kalınlığında ince bir tabaka şeklinde hedef numunenin pürüzsüz cilalı bir yüzeyine düşer. Bu koşul nedeniyle, tamamen yansıyan bir ışın, bir numunenin foton absorpsiyon matrisinde gelen ışının saçılmasını ve absorpsiyonunu azaltır. Meme Kanserinde Eser Elementler Belirlenirken Kullanılan Yöntemler ve Materyaller
Bu, büyük ölçüde geliştirilmiş bir tepe-arka plan oranına, önemli ölçüde değiştirilmiş floresan verimine ve sonuç olarak ultra eser seviyelerde bile mevcut elementlere karşı çok daha iyi hassasiyetlere yol açar. TXRF’nin geliştirilmiş algılama limitleri, onu iz ve ultra eser element analizi için değerli bir araç haline getirir. Tahribatsız EDXRF, WDXRF ve TXRF teknikleri ile elde edilen normal ve anormal meme dokusu/kan örneklerinin X-ışını emisyon spektrumlarını göstermektedir. İçinde XRF, X-ışını tüpü tarafından üretilen X-ışınları ~10 küçük bir bölgede birleşir.
Küçük içi boş cam tüpler dizisinde çoklu toplam dış yansıma fenomeninden yararlanan polikapiler lens (bir X-ışını odaklama sistemi) ile numune yüzeyindedir. Polikapiller lens, numuneye yayılan X-ışınlarının yoğunluğunu ve uzaysal çözünürlüğünü arttırır. Ayrıca, numunenin yalnızca hedef konuma odaklanmış mikro X-ışınları ile ışınlanması, bitişik alanlardan üretilen floresan X-ışınlarını azaltarak sinyal-arka plan oranını arttırır. Foton mikroprobu, maddedeki çok düşük birikim ve etkileşim çeşitliliği nedeniyle, malzeme bilgisi için geleceğin en iyi tekniğidir. Bu teknik, X-ışını floresansının çeşitli element haritalama uygulamalarında kullanılabilir.
Senkrotron kaynaklı X-ışını floresansı (SIXRF), senkrotron radyasyonu güçlü bir X-ışını kaynağı olarak kullanıldığından, diğer XRF tekniklerine göre belirgin avantajlar sunar. Senkrotron radyasyon kaynağı, yüksek derecede polarizasyon ve darbe yüksekliği, yüksek kolimasyon, düşük emisyon, monokromatize emisyon ile enerjide güvenilirlik ile karakterize edilir. Çeşitli araştırma alanlarında önemli bir araç haline gelmiştir.
Senkrotron kaynağı, SIXRF alanındaki deneylerin büyük başarısı için çok önemli olan yüksek akı ve düşük sapma kombinasyonunu sağlar. Senkrotron radyasyonunun önemli bir özelliği, Compton saçılmasından üretilen arka plan seviyesindeki önemli bir azalma nedeniyle SIXRF kurulumunun eser seviyelerde bulunan belirli elementlerin konsantrasyonlarını algılamasına izin veren doğrusal polarizasyondur. Compton saçılımının neredeyse tamamen bastırılması, dedektörün polarizasyon düzleminde senkrotron ışınına göre 90°’ye yerleştirilmesiyle sağlanabilir. Bu nedenle, senkrotron radyasyonu kullanılarak geliştirilmiş algılama sınırı elde edilebilir. Senkrotron radyasyonunun yönlülüğü ve parlaklığı, mikro ışın analizi için üstün bir yetenek sağlar.
Parçacık kaynaklı X-ışını emisyonu (PIXE), element analizi ve elementlerin yüksek kesitleri için iyi bilinen bir tekniktir. Son yıllarda, bilim adamlarının çoğu bu tekniği biyolojik örnekler için kullanılmaktadır. Düşük düzeyde süreklilik arka planı nedeniyle, diğer tekniklerden daha iyi sonuçlar vermiştir. PIXE, mikro ölçekte düşük Z elementlerinin ölçümlerinin mümkün olduğu biyolojik numuneler alanında yeni bir çağ açmaktadır. Mikrobeam PIXE’nin yüksek hassasiyetle ppm düzeyinde sonuç veren bir teknik olduğu ve ışın boyutunun biyolojik numune hücre boyutlarından daha küçük olduğu da iyi bilinmektedir.
PIXE’de, aktif protonlar (MeV), X-ışını üreten iç kabuk bozunma süreci ile X-ışını spektrumunu üretmek için hedef atomları uyarır. PIXE spektrumundan elde edilen normal ve anormal meme kanserli dokusunu göstermektedir. X-Işını absorpsiyon spektroskopisi, bir çekirdek elektronun, sırasıyla X-Işını Absorpsiyon yakın kenar spektroskopisi (XANES) ve genişletilmiş X-ışını absorpsiyon ince yapısı (EXAFS) olarak bilinen boş bir LUMO ve süreklilik durumuna uyarıldığı bir tekniktir. Meme Kanserinde Eser Elementler Belirlenirken Kullanılan Yöntemler ve Materyaller
X-Işını kaynağı olarak çoğunlukla senkrotron kullanılır, ancak laboratuvar tabanlı ticari sistemler de mevcuttur. XANES spektrumu, metal bölgesinin ortalama oksidasyon durumunu, yerel koordinasyon ortamını, kimyasal türleşmesini ve simetrisini ortaya koyarken, EXAFS, komşu veya bitişik atomların uyarılmış atomdan kimliğini, sayısını, mesafesini tanımlar. XAS teknikleri, bir element etrafındaki yerel yapısal bilginin tozlar ve çözeltiler gibi düzensiz örneklerden bile çözülebilmesi anlamında X-Işını kristalografik tekniklere göre üstünlük kazanır. XANES spektroskopisi, normal ve primer invaziv meme kanseri dokularında Zn, Fe ve Cu’nun oksidasyon durumunu incelemek için kullanılmıştır.
Meme dokusu örnekleri genellikle mastektomilerden, lumpektomilerden ve meme küçültme ameliyatlarından alınır. Sağlıklı popülasyon arasında eser element seviyelerinde önemli bir varyasyon bulunduğundan, genellikle malign dokulara/neoplastiklere uzak bölgelerden sağlıklı dokular da karşılaştırma için aynı bireyden toplanır. Doğrudan ıslak dokular üzerinde gerçekleştirilecek SIXRF gibi ölçümler için, toplanan doku Örnekleri, herhangi bir kan lekesini çıkarmak için mili-Q su ile yıkanır ve oda sıcaklığında formalin içinde (suda %10 formaldehit) saklanır veya < 40°C analize kadardır.
EDXRF ölçümleri için, doku örnekleri -60 °C’de ve düşük basınçta, yaklaşık 10  atm’de liyofilize edilir; burada düşük sıcaklık, Arsenik (As) ve Cıva (Hg) gibi uçucu elementlerin tutulmasını sağlar. Bu kurutulmuş doku numuneleri, sıvı nitrojen ile soğutulan dondurucu değirmende öğütülür ve daha fazla kimyasal işlem veya katkı maddesi olmadan pelet haline preslenir. İnce kesitler gerektiren TXRF teknikleri için doku örnekleri küçük parçalar halinde kesilir ve sıvı nitrojen ile soğutulduktan sonra silindirik parçalar halinde kesilir.
Eksize edilen doku daha sonra ince kesitler elde etmek için soğutulmuş bir mikrotom ile kesilir. İnce kesit alkolik silikon çözeltisi ile hidrofobik olmayan numune taşıyıcının ortasına yerleştirilir ve ardından kurutulur. İnce kesitlere dahili standart solüsyon eklenir ve tekrar kurutulur. Çeşitli araştırmacılar ayrıca eser elementlerin belirlenmesi için meme kanserli kan ve kan serumu kullanmışlardır. İnsan kan örneklerinde eser element tayini için 4 ml kan 1350 mg selüloz ile karıştırıldı ve dondurularak kurutuldu.
Bu karışımın ince bir tozu pelet haline getirildi ve WD-XRF ölçümleri için kullanılmıştır. Kan serumu örnekleri de liyofilize edilir ve çalışmada SIXRF için kullanılan küçük bir pelet yapılır . Bu serum numunelerinin PIXE analizi için numuneyi iletken hale getirmek için grafit tozu da eklenir ve peletlenir.

Kaynakça:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/xrs.2968
https://www.hindawi.com/journals/jbp/2013/192026/

Yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu

Cevap bırakın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.