Μελέτη και χαρακτηρισμός βιοορυκτών με ορυκτολογικές μεθόδους έρευνας

Περίληψη

Τα ορυκτά είναι σημαντικά σε κάθε ζωντανό οργανισμό που κατοικεί στην επιφάνεια της Γης. Κατ’ επέκταση, το ανθρώπινο σώμα έχει τη δικιά του οικογένεια ορυκτών που ονομάζονται βιοορυκτά και χωρίζονται σε δύο τύπους: σε αυτά που είναι απαραίτητα για τον οργανισμό και σε αυτά που προκαλούνται από παθολογικές παθήσεις. Αποθέσεις παθολογικής φύσεως στο ανθρώπινο σώμα βρίσκονται σε διάφορα όργανα, όπως το ήπαρ, τα νεφρά, τη χολή, τους σιελογόνους αδένες κ.ά. Η Ιατρική Γεωλογία είναι η επιστήμη που μελετάει τα βιοορυκτά και τις επιπτώσεις τους στην υγεία των ανθρώπων και απαιτεί τη συνεργασία των γεωεπιστημόνων και των ερευνητών της Βιοϊατρικής για την επίλυση προβλημάτων υγείας που προκαλούνται ή επιδεινώνονται από αυτά. Η παρούσα Μεταπτυχιακή Διπλωματική Εργασία αφορά τις ορυκτές αποθέσεις στη χολή και τη μελέτη τους με μεθόδους εφαρμοσμένης ορυκτολογίας. Τα επιλεγμένα δείγματα μελετήθηκαν μακροσκοπικά, στερεοσκοπικά, μικροσκοπικά με το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM), φασματοσκοπικά με τη μέθοδο ενεργειακής διασποράς (EDS) και φασματοσκοπίας υπερύθρου (FTIR) και ορυκτολογικά με τη μέθοδο της περιθλασιμετρίας ακτίνων-Χ (XRD). Συνολικά, μελετήθηκαν περίπου 50 δείγματα χολολίθων διαφόρων διαστάσεων που κυμαίνονται από 1 έως 5 mm περίπου και με μια διακύμανση στο χρώμα από κιτρινόλευκο έως σκούρο καστανοκόκκινο. Τρία από τα δείγματα που μελετήθηκαν με το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM) εμφάνισαν ακτινωτή συμμετρία και οι μικροαναλύσεις της λευκής φάσης έδειξαν μέση περιεκτικότητα σε P από 45,03 έως 45,99 % κ.β. και σε Ca από 52,52 έως 53,31 % κ.β. Το τέταρτο μελετόμενο δείγμα εμφάνισε συγκεντρική συμμετρία και περιείχε κυρίως Ca με μέσο όρο περιεκτικότητας 97,43 % κ.β. Η μελέτη των δειγμάτων με το φασματοσκόπιο υπερύθρου (FTIR) αποκάλυψε τη συμμετοχή της χοληστερόλης ως κύρια φάση, καθώς επίσης και ίχνη χολερυθρίνης, ασβεστίτη, παλμιτικού ασβεστίου και υδροξυαπατίτη. Η μελέτη με τη μέθοδο της περίθλασης ακτίνων-Χ (XRD) επιβεβαίωσε την ύπαρξη κυρίως χοληστερόλης και την ύπαρξη χολερυθρίνης σε ίχνη. Τα δείγματα μπορούν να ταξινομηθούν στην κατηγορία των λίθων χοληστερόλης.

Minerals are essential to every living organism on the Earth’s surface. Consequently, the human body has its own family of minerals, called biominerals, divided into two different types: those which are essential to the organism, and those caused by pathological conditions. In the human body, deposits of pathological nature can be encountered in various organs, like the liver, the kidneys, the gall, the salivary glands, and etcetera. Medical Geology refers to the particular scientific field which studies these biominerals and their effect on humans’ health. In addition, the cooperation of geoscientists and biomedical researchers is required, in order to deal with health issues generated or exacerbated by geological materials. The present specialization thesis refers to mineral deposits in the gall and their study with the use of mineralogical research methods. The selected samples have been macroscopically, stereoscopically and microscopically studied, with the use of a Scanning Electron Microscope (SEM). They have also undergone spectroscopic study, using the Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) method, the Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) method and the X-Ray Diffraction (XRD) method. In total, a number of approximately 50 samples of various size gallstones have been studied, ranging in size from 1 to about 5 mm length, and with a fluctuation in colour ranging from creamy white to dark maroon. Three of the samples studied under the Scanning Electron Microscope (SEM) revealed ciliary symmetry, whereas the white phase microanalysis procedures yielded a P content from 45,03 to 45,99 % w/w and a Ca content from 52,52 to 53,31 % w/w. The fourth sample under study revealed mostly concentric symmetry, while the average content of Ca, which was the element mainly examined, was 97,43 % w/w. The use of the Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) method to study the samples revealed the participation of cholesterol as the major phase, in addition to traces of bilirubin, calcite, Ca-palmitate and hydroxyapatite. Finally, the use of the X-Ray Diffraction (XRD) method confirmed the presence of mainly cholesterol, as well as traces of bilirubin. The samples are eligible for classification in the category of cholesterol stones.