Применение комплекса физико-химических методов для изучения мочевых камней и мочи и установления связи между ними (1091749), страница 9
Текст из файла (страница 9)
диаметром0,32 мм и толщиной слоя жидкой неподвижной фазы (5% фенилполисилоксана и95% диметилполисилоксана) – 0.5 мкм. Используемый расход газа-носителя:водород - 20 мл/мин; воздух - 200 мл/мин; азот - 0,7 мл/мин, сброс - 21 мл/мин,расщепление потока - 1:30; линейная скорость азота через колонку при 40 ˚С 25,286 см/сек. Нагрев колонки: 40 ˚С - изотерма 5 мин., далее нагрев до 300 ˚С соскоростью 10 ˚С/мин (Δr = 7 %).Измельченные в ступке пробы помещались в незаполненную стекляннуютрубку-пробоотборник от штатного устройства для ввода проб воздуха вхроматограф (внешний дозатор крепился к испарителю).
На конец трубкикрепились заглушки из стекловаты, предварительно продутые около 1 часа азотомпри 300 ˚С. Ввод пробы осуществлялся в два приема:1. Проба термостатируется 1 мин при 100 ˚С или 150 ˚С, азот поступает вколонку минуя пробоотборник.552. Через трёхходовой кран азот поступает в пробоотборник и далее вколонку. Одновременно с переводом направления азота производится запускпрограммы хроматографа.При исследовании состава уратного мочевого камня в пошаговом режиме (по4 точкам от центра к периферии) при двух температурах десорбции (100°С и150°С) оказалось, что наиболее подходящей является десорбция до 100°С, т.к.
приповышении температуры более летучие компоненты (ацетон, этанол, 2-пропанол)не детектируются.Количественный анализ ацетальдегида, ацетона и 2-пропанола проводился пометоду внешнего стандарта: площадь пиков, характерных для этих веществ нахроматограмме мочевого камня сравнивалась с площадью пиков этих веществ нахроматограмме стандартной смеси, содержащей по 10 мкг/г каждого компонента.С применением метода (ГХ-ПИД) в составе мочевых камней найденыацетальдегид, ацетон, 2-пропанол, 1-бутанол, пропионовая кислота, уксуснаякислота, этанол, причем 1-бутанол присутствует во всех видах камней (табл. 10).Из табл.
10 видно, что для оксалатов характерно отсутствие 2-пропанола(ведделлит) и пропионовой кислоты (вевеллит). В безводной мочевой кислотеприсутствует весь набор компонентов, кроме пропионовой кислоты, а в дигидратемочевой кислоты обнаружены все, кроме 2-пропанола. Для фосфатов выявленытолько 2-пропанол и 1-бутанол.В результате исследования уратного мочевого камня по 4 точкам, крайние изкоторых центр и периферия, установлено, что содержание компонентов по объемуобразца (от периферии к центру) меняется неравномерно: на периферии камняпреобладают изобутанол и ацетальдегид, а в центре – 1-бутанол, ацетон и 2пропанол.
На рис. 21 представлено изменение количества ацетальдегида, ацетона и2-пропанола от периферии к центру.Как видно из полученных данных, в процессе роста уратного камнязначительно увеличивается количество ацетальдегида, а количество ацетона и 2пропанола уменьшается.56Рис. 21. Изменение содержания ацетона, ацетальдегида и 2-пропанола в уратноммочевом камне (мочевая кислота) от периферии к центру.Обнаруженные в мочевых камнях небелковые органические вещества вотличие от белка по-иному распределяются по камням разного вида (рис. 22), анаибольшее их количество (в частности, ацетальдегид, ацетон, 2-пропанол)содержится в уратах (рис.
22).При выборе диеты для метафилактики мочекаменной болезни учитываютсяпричины формирования камней различного состава, связанные с питанием. Наосновании результатов анализа камней на содержание небелковых органическихкомпонентов (ацетальдегид, ацетон, 2-пропанол, 1-бутанол, пропионовая кислота,уксусная кислота, этанол) можно регулировать режим питания и выбиратьмедикаментозное лечение для предотвращения повторного камнеобразования.Масс. %Рис. 22.
Общее количество небелковых органических компонентов (масс. %) вмочевых камнях различного вида.57Так, ураты образуются при нарушениях белкового обмена (часто приупотреблении большого количества мяса и рыбы), следовательно, из рационабольного исключаются продукты богатые белками. При оксалатных мочевыхкамнях не рекомендуются продукты, содержащие соли щавелевой кислоты ижирные кислоты (жиры). Пациентам с фосфатными камнями разрешеноупотребление пищи, содержащей большое количество белков, а жирные кислоты иуглеводы исключаются [62].1.3.1.6. Электронная микроскопия с рентгеноспектральным микроанализом(изучение микроструктуры и количественный элементный анализ)Для исследования микроструктуры и определения элементного составакамней нами использовалась сканирующая электронная микроскопия (СЭМ)совместно с рентгеноспектральным микроанализом (РСМА) (ПРИЛОЖЕНИЕ 1).Изучение микроструктуры проведено на электронном микроскопе высокогоразрешения с автоэмиссионным катодом 7500F фирмы JEOL (Япония).
Образцынаносили на проводящий углеродный скотч и загружали в высоковакуумнуюкамеру (2.6×10-8 Ра) электронного микроскопа. Изображения микроструктурымочевых камней получены в режиме низкоэнергетических вторичных электронов(20 кВ), обеспечивающем наиболее высокое разрешение. С целью исключенияэффектов зарядки поверхности образцов, а также их разрушения под воздействиемэлектронного пучка, применяли следующие методические подходы:-исследования проводили при низком токе электронного пучка (3×10–11А), что обеспечивалось наличием автоэмиссионного катода с холоднойполевой эмиссией;-применяли специальный режим Gentle Beam, при котором электронызонда замедлялись непосредственно у поверхности образца, в результате, содной стороны, энергия первичных электронов уменьшалась до ультранизких значений (2 кВ), что приводило к снижению зарядовых эффектов иисключению разрушения образца, с другой стороны, диаметр электронногозонда оставался небольшим, что способствовало сохранению высокогоразрешения;58Таблица 10.
Содержание небелковых органических компонентов в камнях различного состава.Состав камняВевеллитНебелковыеорганическиекомпоненты,мкг/гОксалатВедделлитацетальдегид~ 1.56ацетон ~1.021-бутанолпропионовая кислотауксусная кислотаэтанолацетальдегид ~ 0.24ацетон ~1.272-пропанол ~ 0.051-бутанолФосфатКарбонатгидроксилапатит (43%) +Струвит (57%)*2-пропанол ~ 0.851-бутанолуксусная кислотаЭтанолУратМочевая кислота (68%) + Дигидратмочевой кислоты (32%)*ацетальдегид ~ 5.56ацетон ~ 2.982-пропанол ~ 0.181-бутанолпропионовая кислотауксусная кислотаэтанол* состав мочевого камня определен рентгенографическим методом (см.
1.2.1).59- на поверхность скола наносили методом магнетронного напыленияметаллическую пленку платины (толщина около 5 нм, режимы процесса:электрический ток — 30 мкА, время напыления — 40 сек, расстояние отмишени до образца — 40 см, давление — 5 Па).Количественный и качественный РСМА выполнен на энергодисперсионномрентгеновскоммикроанализатореINCAPentaFETx3фирмыOXFORD(Великобритания), установленным в той же высоковакуумной камере микроскопа.Калибровка прибора (6 итераций) осуществлялась по двум линиям К-сериистандартного образца кобальта. Количественный анализ элементов с атомнымномером N3.
проведен с использованием программы INCA Penta FET (Δr = 0.5 %).Нарисунке23представленыфотографиимикроструктурыодно-идвухфазных мочевых камней.абвгдежзи60клРис. 23. Фотографии микроструктуры мочевых камней: вевеллит (а); ведделлит (б);безводная мочевая кислота (в); дигидрат мочевой кислоты (г); урат аммония (д);струвит, карбонатапатит (е); карбонатапатит (ж); гидроксилапатит (з);карбонатгидроксилапатит (и); брушит (к); цистин (л) Стрелками показан видкристаллита, характерный для конкретной фазыКак видно из табл. 11 и рис.
23, для каждого вида мочевых камней характернообразование кристаллитов или некристаллических образований определеннойформы и размера.Таблица 11. Характеристики мочевых камней (по данным СЭМ).Вид камняВевеллитТочечнаягруппа2/mЛитературные данныеНаши данныеВедделлит4/mБипирамидальныекристаллы [9, 19]Призматическиекристаллы, размером ~50мкм (рис. 23б)Безводная мочевая кислота2/mПризматическиеобъемные кристаллы [24, 9, 19, 78]Дигидрат мочевой кислотыmmmВ литературе не описаныТаблитчатые кристаллыромбовидной формы,размером ~10 мкм* (рис.23в)Кристаллиты в формепризмы от ~1 до ~5 мкм(рис.
23г)Урат аммония1В литературе не описаныСтрувитmm2Призматическиемногогранные кристаллы[2-4, 9, 19] (рис. 23е)Карбонатапатит6/mПлоские кристаллы, собранные в розетку, размером ~1 мкм* (рис. 23а) [2-4, 9, 19, 78]Полосчатые, вытянутые водном направлении,образования, размером~10 мкм**(рис. 23д)Ромбовидныекристаллиты размером~0.5 мкм* (рис.
23е)Сросшиеся друг с другом игольчатые глобулыразмером от ~1 до ~3 мкм [2-4, 9, 19, 78] (рис. 23е)61Пластинчатыекристаллиты размером~1мкм** (рис. 23ж)Гидроксилапатит6/mГлобулы, состоящие измикропластин [78]Сросшиеся игольчатыеобразования 1 мкм(рис. 23з)Карбонатгидрокислапатит6/mВ литературе не описаныОкруглые формы,сросшиеся друг с другом,~5 мкм(рис. 23и)БрушитmВ литературе не описаныЦистин622В литературе не описаныБесформенные сросшиесяобразования от 0.1 до 1мкм(рис. 23к)Плоские кристаллитыпрямоугольной формы,размером от 10 мкм**(рис.
23л)* Такая форма кристаллитов не исключает образование текстуры с осью,перпендикулярной плоскости, что и было найдено нами (раздел 1.3.1)** Возможность образования текстурированных образцовВ результате исследования внешней и внутренней частей мочевых камней сиспользованием СЭМ и данных рентгенографии найдены не описанные влитературе образования, характерные для оксалатных, фосфатных и уратныхкамней (табл. 11).В табл. 12. представлен элементный состав оксалатного мочевого камня,состоящего из вевеллита и ведделлита.
Микроструктура этого камня представленаплотным переплетением кристаллических образований как в центре, так и напериферии (ПРИЛОЖЕНИЕ 1).Таблица 12. Результаты рентгеноспектрального микроанализа оксалатногомочевого камня.Периферия, масс %Ca-17.6±0.1P-0.6±0.1O-37.9±0.1C-31.3±0.1N-5.6±0.1Co-3.2±0.1Na-0.9±0.1Mg-0.5±0.1Центр, масс %Ca-12.8±0.1P-0.4±0.1O-36.3±0.1С-38.6±0.1N-6.5±0.1Co-2.7±0.1Na-0.8±0.1Mg-0.5±0.162Al-0.9±0.1Si-0.5±0.1Cl-0.5±0.1Al-0.6±0.1Si-0.5±0.1Cl-0.2±0.1Как видно из табл. 12, составы центра и периферии сравнимы между собойкачественно, хотя и отличаются по количественному содержанию.Для уратного мочевого камня, представленного в ПРИЛОЖЕНИИ 1,характерно разнообразие элементного состава в центральной части по сравнению спериферией (табл.переплетением13). Его микроструктура на периферии представленакристаллическихобразований,авцентре–отдельнымикристаллами.Таблица 13. Результаты РСМА уратного мочевого камня.Периферия, масс %Центр, масс %С-42.40±0.1N-32.59±0.1O-24.94±0.1Na-0.06±0.1-C-41.48±0.1N-31.98±0.1O-22.96±0.1Al-0.25±0.1Zn-0.77±0.1Co-1.94±0.1Mg-0.29±0.1Cl-0.12±0.1P-0.21±0.1Как видно из таблицы, периферия представлена меньшим количествомкомпонентов, чем центр.
Для этого камня характерны и различия в видемикроструктуры внешней и внутренней частей.На фотографии микроструктуры мочевого камня (рис. 23 е) видно, что наповерхностиструвита(поданнымРФА)изромбовидныхкристаллитовнаблюдается образование частиц карбонатапатита (по данным РФА) округлойформы. Кристаллиты можно идентифицировать в том числе по внешней огранке иточечной группе симметрии, как, например, струвит с точечной группой mm2 (рис.23 е).
Из таблицы 14 видно, что элементный состав центра и перифериифосфатного камня отличаются по содержанию углерода, фосфора, кальция, меди,хлора и калия.63Таблица 14. Результаты рентгеноспектрального микроанализа фосфатногомочевого камня, состоящего из струвита и карбонатапатита (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
