Title: Distribution of Zinc and other trace elements in pathological human bone and in histological transition zones : An approach with micro and nano resolution elemental imaging by synchrotron XRF
Other Titles: Verteilung von Zn und anderen Spurenelementen in pathologischen menschlichen Knochen und histologischen Übergangszonen - Ein Ansatz mittels synchrotronstrahlungsinduzierter Mikro- und Nano-Röntgenfluoreszenzspektrometrie
Language: English
Authors: Rauwolf, Mirjam 
Qualification level: Doctoral
Advisor: Streli, Christina  
Issue Date: 2018
Citation: 
Rauwolf, M. (2018). Distribution of Zinc and other trace elements in pathological human bone and in histological transition zones : An approach with micro and nano resolution elemental imaging by synchrotron XRF [Dissertation, Technische Universität Wien]. reposiTUm. https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-119329
Number of Pages: 123
Qualification level: Doctoral
Abstract: 
Um geeignete Messanordnungen für synchrotronstrahlungsinduzierte (SR) Röntgenfluoreszenzanalyse (XRF) von Spurenelementen in Knochen zu finden, wurden, im Rahmen dieser Dissertationsschrift, unterschiedliche Messaufbauten getestet. Es zeigte sich, dass für Messungen mit einer Auflösung im Bereich von etwa 15 m ein konfokaler Aufbau (FLUO Beamline, ANKA) besser geeignet ist all eine Vollbildanordnung (BAMline, BESSY II). Für Auflösungen unterhalb von einem Mikrometer erwies sich der XRF-Aufbau an der B16 Bending Magnet Test Beamline an der Diamond Synchrotronstrahlungsquelle als eine gute Wahl. Im Rahmen dieser Arbeit wurden drei unterschiedliche Knochenprobensets gemessen. In den Proben von Patienten mit einem Osteosarkom, einem primär bösartigen Knochentumor, wurden im mineralisierten Tumorgewebe höhere Zinkwerte als im umliegenden, gesunden, mineralisierten Gewebe festgestellt. Bei Untersuchungen von aus kalzifizieren und nicht kalzifizieren Gelenkknorpel bestehenden Proben konnten in der dünnen Grenzlinie zwischen den beiden Gebieten (der sogenannten Tidemark) erhöhte Zinkund Bleiwerte festgestellt werden. Diese Grenzline war für Zink 3 bis 11 m und für Blei 3,5 bis 14,5 m dick. In Proben von Patienten mit Osteomalazie, einer unzureichende Mineralisierung der Knochensubstanz, schienen sich die Zinkund Strontiumwerte klar von denen der gesunden Kontrollproben zu unterscheiden. Jedoch konnte kein eindeutiger Trend festgestellt werden.

In the scope of this thesis, different synchrotron radiation (SR) induced X-ray fluorescence (XRF) setups were tested to find suitable arrangements for the detection of trace elements in bone. It was shown that a confocal SR-XRF (FLUO beamline, ANKA) is preferable to detect trace elements in the tens of micrometer range compared to a full-field setup (BAMline, BESSY II). For sub-micrometer resolution, the XRF setup at the B16 bending magnet test beamline at the Diamond light source proved to be a good fit. Three different bone sample sets were analyzed during the course of this work. In the samples of patients with osteosarcoma, a primary malignant bone tumor, a higher Zn content was discovered in the mineralized tumor compared to the adjacent healthy mineralized bone tissue. The investigation of thin samples containing non-calcified and calcified articular cartilage with a sub-micrometer resolution showed higher Zn and Pb content in thin structure interjacent those two tissues, the tidemark region. The thickness of the found tidemarks ranged from about 3 to 11 m for Zn and 3.5 to 14.5 m for Pb. In samples from patients with osteomalacia, a condition defined by inadequate bone mineralization, the Zn and Sr levels appeared to be different compared to the Zn and Sr content in the also measured healthy controls. However, no clear trend was identified.
Keywords: Mikro-XRF; Nano-XRF; menschliche Knochen; Spurenelementverteilung
Micro-XRF; Nano-XRF; human bone; trace element distribution
URI: https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-119329
http://hdl.handle.net/20.500.12708/7934
Library ID: AC15223703
Organisation: E141 - Atominstitut 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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