UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PISA
FACOLTÀ DI SCIENZE MATEMATICHE FISICHE E NATURALI
Corso di Laurea Specialistica in Chimica
Indirizzo Analitico
LA SECONDARY ION MASS
SPECTROMETRY (SIMS) PER
APPLICAZIONI IN CAMPO BIOMEDICO
RELATORE INTERNO Prof. Roger Fuoco
RELATORE ESTERNO Dott.sa Maria Betti
CONTRORELATORE Prof. Lorenzo Di Bari
CANDIDATO Ilaria Marchetti
Anno Accademico 2005-2006
RINGRAZIAMENTI
Il presente lavoro di tesi è stato svolto durante un periodo di stage presso l’Istituto
degli Elementi Transuranici a Karlsruhe (Germania) e in parte presso l’Istituto di
Fisiologia Clinica di Pisa.
Per aver creduto in me e avermi dato la possibilità di vivere questa bellissima
esperienza, il mio ringraziamento va al prof. Roger Fuoco, alla dott.sa Maria Betti e
al dott. Piero A. Salvadori.
Per la disponibilità e il tempo che mi hanno dedicato, voglio ringraziare Luca
Menichetti, Claudia Kusmic, Fabio Bernini e tutti coloro che mi hanno aiutato nella
preparazione dei campioni.
Ringrazio inoltre Gabriele Tamborini e Olivier Bildstein per il supporto e l’assistenza
con cui mi hanno sempre seguito nell’utilizzo della SIMS, Laura Aldave de las
Herras e Ramon Carlos per la gentilezza e la disponibilità nell’utilizzo dell’ICP-MS.
Grazie infine a Roberto Simili, per aver realizzato gli oggetti che hanno semplificato
tanto il mio lavoro.
I campioni biologici analizzati nel corso del presente lavoro di tesi sono stati
preparati presso l’Istituto di Fisiologia Clinica di Pisa. Tutti gli esperimenti su
animali sono stati condotti da personale specializzato e nel rispetto del diritto di ogni
INDICE
1. INTRODUZIONE………...pag. 2 1.1. BNCT: BORON NEUTRON CAPTURE THERAPY ………...pag. 4 1.2. STUDIO DEI MECCANISMI ASSOCIATI ALLA COSTRIZIONE DELLA
MICROCIRCOLAZIONE CORONARICA DURANTE ISCHEMIA.…………pag. 8 1.2.1. IL MODELLO LANGENDORFF………..pag. 9 2. APPLICAZIONI BIOMEDICHE DELLA SECONDARY ION MASS
SPECTROMETRY……….………..pag 12 2.1. PREPARAZIONE DI CAMPIONI BIOLOGICI PER LA MICROSCOPIA
IONICA………pag. 14 2.1.1. REQUISITI PER I CAMPIONI DA SOTTOPORRE AD ANALISI
SIMS……….pag. 14 2.1.2. CLASSIFICAZIONE DELLE METODICHE DI PREPARAZIONE DEL
CAMPIONE………...pag 16 2.1.3. LA PREPARAZIONE "FROZEN FREEZE-DRIED" PER CELLULE E
TESSUTI………...pag. 17 2.1.4. RIDISTRIBUZIONE IONICA: IL PROBLEMA DELLA
DIFFUSIONE………...pag. 18 3. PARTE SPERIMENTALE………..pag. 23 3.1. MATERIALI………pag. 23 3.2. SPETTROMETRIA DI MASSA A IONIZZAZIONE SECONDARIA
(SIMS)………..pag. 24 3.3. INDUCTIVELY COUPLED PLASMA MASS SPECROMETRY
(ICPMS)………...pag. 32 3.4. SCANNING ELECTRON MICROSCOPY (SEM)………pag. 35 4. METODOLOGIE D'ANALISI………...pag. 37 4.1. PROCEDURE DI PREPARAZIONE DEI CAMPIONI………pag. 37
4.1.1. PREPARAZIONE DEI CAMPIONI CEREBRALI………pag. 37 4.1.2. PREPARAZIONE DEI CAMPIONI CARDIACI………....pag. 38 4.1.3. TAGLIO………pag. 39 4.1.4. LIOFILIZZAZIONE……….pag. 41 4.1.5. CONSERVAZIONE E TRASPORTO………..pag. 41
4.2. OTTIMIZZAZIONE DEI PARAMETRI PER L’ANALISI SIMS………pag. 42 4.2.1. CALIBRAZIONE DI MASSA……….pag. 42 4.2.2. SELEZIONE DELLA ZONA ANALIZZATA………pag. 44 4.2.3. INFLUENZA DELLA MATRICE………...pag. 45 4.2.4. ACQUISIZIONE DELLE IMMAGINI………pag. 47 4.2.5. RISOLUZIONE DI MASSA………pag. 51 4.2.6. SOFTWARE PER IL CALCOLO DEI RAPPORTI ISOTOPICI A PARTIRE
DALLE IMMAGINI SIMS………..pag. 54 4.2.7. ANALISI QUANTITATIVA TRAMITE SIMS………...pag. 55 4.2.8. ANALISI STATISTICA………...pag. 57 4.3. ANALISI MEDIANTE ICP-MS………..pag. 61 4.4. ANALISI MEDIANTE SEM………...pag. 63 5. RISULTATI E DISCUSSIONE………...pag. 64 5.1. IL TECNEZIO NEI CAMPIONI CARDIACI………pag. 64
5.1.1. PRESERVAZIONE DEL TESSUTO………...pag. 64 5.1.2. TRATTAMENTO DELLA SUPERFICIE: PRE-SPUTTERING………pag. 66 5.1.3. CAMPIONI STANDARD………pag. 68 5.1.4. INTERFERENZE ISOBARICHE………pag. 69 5.1.5. CAMPIONI STANDARD PREPARATI PER IMBIBIZIONE………...pag. 72 5.1.6. CAMPIONI STANDARD PREPARATI PER DEPOSIZIONE………..pag. 75 5.1.7. CAMPIONI DI STUDIO………..pag. 77 5.2. IL BORO NEI CAMPIONI CEREBRALI………..pag. 81 5.2.1. IMBIBIZIONE PER CAMPIONI STANDARD………..pag. 81 5.2.2. CONFRONTO ICP-MS/SIMS SU CAMPIONI STANDARD………….pag.84 5.2.3. CAMPIONI DI STUDIO E CONFRONTO……….pag. 85 5.2.4. PROFILO IN PROFONDITA (DEPTH PROFILE)……….pag. 87 5.3. CONCLUSIONI………...pag. 88 6. BIBLIOGRAFIA………..pag. 90
