ATR Kullanarak Böbrek Taşı Analizi

Çoğu böbrek taşı, ana bileşenler olarak kalsiyum-fosfat, -oksalatlar, ürik asit veya sistin içerir. Tabii ki, bu maddelerin karışımları tipiktir ve düzinelerce başka malzemenin ortaya çıkması mümkündür. Bu nedenle, yalnızca özel analiz yöntemleri güvenilir sonuçlar verebilir. Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), böbrek taşlarının analizi için en güçlü ve uygun maliyetli yöntemlerden biridir. Çok hızlıdır ve klasik ıslak kimyasal yöntemler gibi herhangi bir kimyasal veya sarf malzemesi gerektirmez. X-ışını kırınımının aksine IR, amorf maddelerin analizine izin verir. 

Bu uygulama notunda sunulan ATR yöntemi, iletim veya dağınık yansımada çalışan FT-IR spektrometrelerinde olduğu gibi kapsamlı bir numune hazırlamaya gerek olmaması avantajına sahiptir. Analizi gerçekleştirmek için böbrek taşı örneğinin ATR ölçüm arayüzüne basılması yeterlidir.

Anahtar Kelimeler                                                    Araçlar ve yazılımlar

Ürolitiyazis                                                                  ALFA Böbrek Taşı Analizörü

Tıbbi tedavi                                                                OPUS spectroscopic software

Böbrek taşı analizi                                                    Böbrek taşı sihirbazı kullanıcı arayüzü

Kızılötesi Spektroskopi                                            Gerçek böbrek taşlarının spektral kütüphanesi

Bileşenlerin tanımlanması

Zayıflatılmış Toplam Yansıma (ATR)

Yöntem ve Enstrümantasyon

ALFA Böbrek Taşı Analizörü, böbrek taşlarının IR spektroskopik analizi için özel bir sistemdir. Bir elmas ATR (zayıflatılmış toplam yansıma) ölçüm modülü (Şekil 1), analiz prosedürü boyunca rehberlik eden özel bir sihirbaz yazılımı ve böbrek taşı tanımlaması için kapsamlı bir spektral kütüphane ile donatılmış kompakt ve sağlam ALFA FTIR spektrometresini içerir.

5000'den fazla otantik böbrek taşı örneği içeren bu kütüphane, ürolitiyazis araştırmaları konusunda tanınmış bir uzman olan Prof. Michel Daudon (Laboratoire Cristal, Hospital Necker, Paris) tarafından oluşturulmuş ve onaylanmıştır.

Şekil 1: Elmas ATR modüllü ALFA spektrometresi

ALFA Böbrek Taşı Analizörü, her türlü numuneyi ölçmenin çok kolay ve hızlı bir yolunu sağladığı için ATRİYAL tekniği kullanır. ATR elemanı, neredeyse eşit derecede sert tungsten karbürde lehimlenmiş saf bir elmas kristali olduğundan, ölçüm arayüzü son derece sağlam ve dayanıklıdır ve en sert numuneleri bile işleyebilir.

Şekil 2: Elmas ATR kristali üzerine bir böbrek taşı örneği bastırılıyor.

ATR ölçümleri çok küçük numune miktarları ile yapılabilir; Bir analiz için yaklaşık 1 mg'lık bir miktar numune yeterlidir.

Katı numunelerin sadece bir parmak basınç aplikatörü aracılığıyla ATR kristaline bastırılması gerekir (Şekil 2). Numune ATR kristali ile sıkı temas halinde olduğunda, IR radyasyonu yüzeyine hafifçe (birkaç mikron) nüfuz eder ve dahili olarak yansıtılır. FT-IR spektrometresinin IR detektörü daha sonra numuneden kaynaklanan dalga boyuna bağlı absorbansı ölçebilir.

Özel olarak tasarlanmış bir yazılım sihirbazının yardımıyla, kullanıcının ölçümü başlatmak için tek bir fare tıklamasına ihtiyacı vardır. Ölçümden sonra spektrum araması otomatik olarak yapılır ve sonuç ekranda görüntülenir (Şekil 3). Toplamda, ölçüm ve arama işlemi yaklaşık bir dakika sürer; bu, tek başına numune KBr peletinin hazırlanması için en az on dakikaya ihtiyaç duyan klasik iletim yöntemine kıyasla çok daha hızlıdır.

Şekil 3: Analiz edilen böbrek taşının tanımlama sonucunu gösteren ALFA Böbrek Taşı Analizörünün yazılım kullanıcı arayüzü.

ALFA Böbrek Taşı Analizörü, hızlı ve fazla çaba harcamadan bir analiz yapılmasına izin verdiğinden, aynı taştan farklı fraksiyonların çoklu analizini de kolaylaştırır. Böbrek taşlarının tipik olarak oldukça homojen olmayan yapısı nedeniyle bu seçenek, örneğin homojenize taşı analiz etmekten çok çekirdek ve dış katmanların bileşimi hakkında daha ayrıntılı bir resim elde edilmesine yardımcı olur.

Uygulama örneği:

Böbrek taşı örneklerinin tanımlanması

Bir numunenin ölçümünden sonra, yazılım otomatik olarak bir spektrum araması gerçekleştirir. Bu işlem sırasında, ölçülen spektrum otomatik olarak bir referans spektrum veritabanıyla karşılaştırılır. Sorgu spektrumu ile veritabanı spektrumları arasındaki benzerlik, isabet kalitesi noktaları olarak ifade edilir. Benzerlik ne kadar yüksek olursa, veritabanı spektrumu o kadar çok isabet kalitesi puanı alırken, maksimum sayı 1000 puan olur.

Aşağıdaki şekillerde farklı böbrek taşı örneklerinin arama sonuçları gösterilmiştir. Şekil 4, 941 puanlık mükemmel isabet kalitesine sahip ana bileşen olarak sisteinli bir taşın analizini göstermektedir. Ek olarak, “karbonat apatit" maddesi ikinci bir bileşen olarak tespit edilmiştir. Bununla birlikte, saf sistin, 940'lık neredeyse eşit bir isabet kalitesiyle, hedef listesinin ikinci konumunda yer aldığından, apatit içeriği %5'ten oldukça küçük görünmektedir. Sonuç ekranının üst alanı, bileşik adların eş anlamlıları gibi seçilen kitaplık girişi hakkında ek bilgiler gösterir.

Şekil 4: ALFA Böbrek Taşı Analizörü ile ölçülen böbrek taşı örneğinin arama sonucu. Böbrek taşının ana bileşeni açıkça sistein olarak tanımlanır.

Şekil 5, ikinci bir örneğin arama sonucunu göstermektedir. Yine, ilk isabet 962 puanlık mükemmel bir isabet kalitesi gösterir ve numuneyi bir taş taşı (kalsiyum oksalat) ve ürik asit karışımı olarak tanımlar.

İkinci vuruşun vuruş kalitesi 961'e neredeyse eşit olduğundan, protein izlerinin varlığı da göz ardı edilemez.

Şekil 5: Böbrek taşı örneğinin arama sonucu. Böbrek taşı, ürik asit ve taş taşı karışmı içerir.

Özet

ALFA Böbrek Taşı Analizörü, diamond-ATR ölçüm arayüzüne ve gerçek böbrek taşlarından oluşan kapsamlı bir spektral kütüphaneye sahip sağlam ve kompakt bir sistemdir. ATR yöntemi, klasik iletim yöntemine kıyasla çok daha hızlı bir analize olanak tanıyarak daha yüksek numune verimi ve çok daha uygun bir ölçüm prosedürü sağlar. Özel sihirbaz ve birlikte verilen spektral kütüphane yardımıyla böbrek taşlarının tanımlanması yaklaşık bir dakika içinde çok rahat bir şekilde gerçekleştirilebilir.