Rentgenová fluorescenční analýza biologických vzorků

Abstract

Rentgenová fluorescenční analýza (XRF) je nedestruktivní metoda dobře zavedená v mnoha oborech, která se prosazuje i v oblastech biologie. Existuje značné množství z ní odvozených technik nabízejících mnohá pozitiva, například 3D mapování prvků ve vysokém rozlišení. Biologické vzorky vyžadují specifickou přípravu v závislosti na svém charakteru. Z rešerše bylo zjištěno, že většina aplikací XRF na biologických vzorcích se dá rozdělit do následujících skupin: Medicína; Zemědělství a kontrola potravin; Environmentální studie, energetika a průmysl a Chemie rostlin. Tyto skupiny se mohou vzájemně prolínat. V Praktické části práce bylo dokázáno, že provádět přesnou analýzu biologických vzorků je schopna také aparatura přítomná na KDAIZ FJFI ČVUT v Praze a bylo nalezeno její nejvhodnější uspořádání. Byly diskutovány specifické potřeby a charakter rentgenové fluorescenční analýzy biologických vzorků, a to v kontextu zmíněné aparatury. V závěru práce byly představeny výsledky 2D skenování horizontálních řezů kmenem plísní napadené vrby a borovice s dobře viditelnými letokruhy. Ve všech měřených vzorcích byly zjištěny změny koncentrací vybraných prvků v závislosti na vzdálenosti od středu kmene, letokruzích nebo napadené a zdravé části dřeva.

X-ray fluorescence analysis is a non-destructive method well established in various fields, currently increasing in biological studies. There is an abundance of XRF-related techniques, each offering various beneficial possibilities, such as high-resolution 3D elemental mapping. Biological samples require specific preparation methods depending on their character. Recherche study results contribute to the possibility of dividing XRF analysis of biological samples applications into the following groups: Medicinal; Agrar and food controls; Environmental studies, energy and industry and Chemical research in botany. Borderlines between these groups may be blurry. It was verified in the Experimental section that the XRF spectrometer located in DDAIZ FNSPE CTU in the Prague laboratory is capable of appropriate biological samples measurements, and its most appropriate setup was found. Several specific needs and features of XRF analysis on biological samples were discussed regarding the used spectrometer. Finally, XRF elemental maps of horizontal stem cuts with biodeterioration and cuts with good annual-ring visibility were introduced. Strong elemental concentration alterations throughout stem were observed, showing a decay and clear-wood zones dependence or annual-ring and distance from core dependence in all analysed samples, both or separately.