بخشی از مقاله
چکیده -
در این پژوهش از طیف سنجی فروشکست القایی لیزری - LIBS - برای مشاهده تاثیر مصرف ماده مخدر تریاک بر ترکیبات عنصری ناخن دست انسان استفاده شده است. ناخن دست دو گروه 30 نفره از افراد سالم و معتاد به تریاک، به عنوان نمونه های مرجع انتخاب شده اند. 41 خط طیفی مربوط به 11 عنصر Fe ، Ti ، Mg ، Si ، Al ، Ca ، H ، K ، O ، Na و C در طیف نمونه ناخن مشاهده میشوند. از این خطوط به عنوان متغیرهای آزمون آماری تحلیل تابع تشخیصی - DFA - ، برای تفکیک نمونههای سالم و بیمار استفاده میشوند.
-1 مقدمه
طیف سنجی فروشکست القایی لیزری یکی از روشهای نوین شناسایی عناصر در نمونههای مختلف است. توانایی این روش برای آشکارسازی عناصر سبکی مانند هیدروژن و اکسیژن باعث شده که در سالهای اخیر استفاده از این روش برای مطالعه نمونههای زیستی بسیار مورد توجه باشد 1]و .[2 از آنجایی که یکی از آثار و علائم بیماریها تغییر ترکیبات عنصری و مولکولی در بافتهای مختلف بدن است، با شناسایی این تغییرات می توان به وجود بیماری پی برد. ترکیباتی مانند ادرار و عرق و بافتهایی مانند مو و ناخن، در حالی که قسمت زیادی از عناصر سمی را از بدن دفع می کنند و به راحتی قابل دسترس هستند، میتوانند به عنوان نمونههایی برای شناسایی این تغییرات عنصری و مولکولی، مورد استفاده قرار گیرند.
از ناخن، مو و پوست، که اصلترین جزء تشکیل دهنده تمام آنها پروتئینی به نام کراتین است، میتوان به عنوان بافتهایی از بدن نام برد که تغییرات غلظت عناصر تشکیل دهنده آنها موقت نبوده و در مقایسه با بافتهای مایع بدن، مانند خون، اثرات دراز مدتی از "تاریخچه" بدن را نشان می دهند
ناخن، به عنوان یکی از این بافتهای کراتینی، با سرعت رشدی در حدود 0/1 میلیمتر در روز[4]، یک ذخیره کننده تغییرات عنصری در بدن است که میتواند آن را در درازمدت حفظ کند. با آشکارسازی این تغییرات می توان از آنها، که میتوانند ناشی از یک بیماری باشند، به عنوان یک نشانگر و یا علامت آن بیماری استفاده کرد. در این پژوهش سعی شده است تغییرات ناشی از مصرف ماده مخدر تریاک در غلظت عناصر تشکیل دهنده ناخن دست به وسیله طیفسنجی فروشکست القایی لیزری آشکار شود.
-2 چیدمان آزمایش
چیدمان آزمایشی استفاده شده در این کار در شکل 1 نشان داده شده است. لیزر Nd:YAG با طول موج 1064nm، طول پالس 10ns ، فرکانس 5Hz ، و انرژی 40mJ/pulse برای تولید پلاسما استفاده میشود. زمان تاخیری و زمان نورگیری به ترتیب 1 s و 20 V انتخاب می شوند. نمونه ها روی سطح جانبی استوانه ای که توسط یک stepmotor حول محور عمودی خود می چرخد، قرار می گیرند. با هر پله چرخش stepmotor، نمونهها حدود 600 m نسبت به محل تمرکز باریکه لیزر جابجا میشوند. به منظور بررسی تکرار پذیر بودن آزمایش، با چرخش stepmotor، از هر نمونه 5 طیف از جاهای مختلف آن گرفته می شود. در واقع با این کار 5 سری، هرکدام شامل 60 طیف، از نمونهها گرفته میشود.
شکل -1 چیدمان آزمایشگاهی
برای جلوگیری از برهمکنش نور لیزر با اتمهای هوای اطراف نمونهها، افزایش شدت طیفها و بیشتر شدن مقدار سیگنال به نوفه [5]، stepmotor و نمونهها درون محفظه ای که تا فشار 1 اتمسفر از گاز هلیوم پرشده است قرار میگیرند.
-3 جمع آوری نمونه
نمونههای ناخن از 60 نفر، 30 - نفر عضو گروه سالم و 30 نفر عضو گروه بیمار - گرفته شدند . افراد گروه سالم - گروه اول - از بین تعدادی از دانشجویان دانشگاه شهید بهشتی و اعضاء گروه بیمار - گروه دوم - از بین تعدادی از افراد معتاد به تریاک در یک مرکز بازپروری انتخاب شدند. تمام افراد انتخاب شده در دو گروه،کاملاً به صورت داوطلبانه برای دادن نمونه ناخن خود و اطلاعات شخصی مانند سن، الگوی غذایی، سابقه بیماری، نوع ماده مخدر و مدت زمان مصرف آن، اعلام آمادگی کردند. با توجه به اینکه هدف این تحقیق بررسی تاثیر تریاک بر ساختار ناخن است، در انتخاب این 60نفر سعی بر آن بود که دو گروه کاملاٌ همگن انتخاب شوند به طوری که تنها تفاوت آنها اعتیاد گروه دوم به ماده مخدر تریاک باشد.
میانگین سنی افراد گروه اول 25 2 و میانگین سنی افراد گروه دوم 28 6 است. هیچیک از افراد سابقه بیماری خاصی نداشتند و همگی از یک الگوی غذایی تقریباً یکسان پیروی می کردند. تمام افراد گروه دوم حداقل از 7 سال قبل از جمعآوری نمونه، به طور متوسط روزی 3 گرم تریاک مصرف کردهاند.
-4 روش آماری تحلیل تابع تشخیصی - DFA -
در این روش با استفاده از مقادیر متغیرهای چند نمونه که عضویت گروهی آنها مشخص است، عضویت گروهی یک نمونه مجهول تعیین می شود. برای این کار تابعی به نام تابع تشخیص به صورت ترکیب خطی از متغیرهای مورد مطالعه ساخته میشود. با جایگذاری مقادیر متغیرهای هر نمونه مجهول در تابع تشخیص و محاسبه مقدار آن، با احتمال مشخصی عضویت گروهی نمونه تعیین میشود
-5 نتایج و بحث
شکل 2 قسمتی از یک طیف گرفته شده از نمونه ناخن را در بازه طول موجی 240nm تا 310nm نشان میدهد که شامل قلههای مربوط به عناصر Al ، Si ، Mg ، C و Fe است.
شدت عناصر مختلف در طیف هر نمونه ناخن به عنوان مقدار متغیرهای آن نمونه در نظر گرفته میشوند. با داشتن 30 طیف از نمونههای سالم و 30 طیف از نمونههای بیمار، مقدار شدت گونههای اتمی و یونی Fe II
،Ti I ،Mg II ، Mg I، Si I ، Al I ، Ca II ، Ca I ، H I ،IK ،O I ،Na I و C I در هر طیف محاسبه میشوند. مقادیر این شدتها به عنوان متغیرهای نمونههای معلوم در برنامه DFA از نرم افزار SPSS وارد می شوند. با استفاده از این مقادیر معلوم و اطلاع از عضویت گروهی هر طیف، تابع تشخیص توسط DFA طوری ساخته می شود که مقدار آن برای نمونههای سالم و بیمار بیشترین اختلاف ممکن را داشته باشند. با گرفتن طیف یک نمونه مجهول، محاسبه مقدار شدت عناصر مختلف، جاگذاری آنها در تابع تشخیص و محاسبه آن می توان با احتمال مشخصی به عضویت گروهی نمونه مجهول پی برد. با توجه به اینکه آزمایش 5 بار تکرار شده، تحلیل نمونهها و تفکیک آنها در دو گروه سالم و بیمار 5 بار انجام میشود.
تفکیک و تشخیص عضویت گروهی نمونهها به این صورت است که یکی از آنها به عنوان یک نمونه مجهول فرض میشود و تابع تشخیص به وسیله 59 نمونه دیگر که عضویت گروهی آنها کاملا ً مشخص است ساخته می شود. به وسیله این تابع، گروه نمونه مجهول تعیین می شود و با گروه واقعی آن مقایسه می شود. این فرایند برای تمام نمونهها تکرار میشود.
