Détection de l`Ostéoporose par spectroscopie RAMAN
Transcription
Détection de l`Ostéoporose par spectroscopie RAMAN
Détection de l’Ostéoporose par spectroscopie RAMAN Par Alexandra, Arnaud et Kévin Plan L’ostéoporose Matériaux analysés La spectroscopie RAMAN L’ostéoporose • Constitution de l’os: - Éléments organiques: collagène, acide hyaluronique, eau… - Éléments minéraux (70% du poids sec de l’os): sulfate de calcium, hydroxyapatite… • - Ostéoporose: Diminution de la masse osseuse du squelette Fragilité osseuse Altération de la microarchitecture osseuse Evolution de la masse osseuse avec l’âge L’ostéoporose : causes • • • • • • • • L’âge Les origines ethniques La sédentarité Facteurs génétiques Fragilisation due à une fracture Alcools, drogues, café Carences en vitamines D, calcium, sels minéraux Maladies hormonales, insuffisances rénales L’ostéoporose : diagnostic • Diagnostic s’il y a une répétition de fractures • Souvent réalisé par un médecin généraliste qui peut s’appuyer pour confirmer son diagnostic sur des techniques d’analyses des minéraux osseux L’ostéoporose : traitement • Traitements et prévention: apports contrôlés en phosphates, calcium, vitamine D + Kinésithérapie. Le sport et les injections hormonales (femmes) dans un cadre préventif. L’ostéoporose en chiffres • 50 000 fractures du col du fémur • 40 00 fractures du poignet • + de 100 000 fractures des vertèbres (difficilement diagnostiquables) • 4 femmes sur 10 et 1 homme sur 8 de plus de 50 ans • 10 à 14% des hommes et 5% des femmes en meurent Les Apatites : constituant de l’os • Ce sont des nano cristaux, de forme générale Ca10(PO4)6X • Dans les os hydroxyapatites : Ca10(PO4)6OH2 • Les apatites carbonatées sont à prendre en considération car jouant un rôle clés dans la détection par méthode spectroscopique des maladies osseuses. • Deux types d’apatites carbonatées : - de type A : substitution de OH- par CO32- de type B : substitution de PO43- par CO32- Les Apatites : structure cristallographique du Ca10(PO4)6OH2 • Groupe spatial : P63/m OH PO4 • Paramètres de maille: a=b= 9,41844 Å c=6,88374 Å Ca Unité cellulaire de l’apatite Spectrocopie RAMAN : Découverte • Principe découvert en 1928 par le physicien Chandrashekhara Venkata Râman en Inde, • Il obtint le prix Nobel de physique en 1930 Spectroscopie RAMAN • Irradiation d’un échantillon avec une source laser monochromatique via une fibre optique • Diffusion RAMAN = diffusion inélastique → diminution de l’énergie → augmentation de la longueur d’onde (λ) • Δλ proportionnel à la structure et à la nature chimique de l’échantillon Spectre RAMAN • Raie Rayleigh : Δλ = 0 → diffusion Rayleigh (élastique) • Raie Stokes → Excitation d’un électron Spectre Raman type sur un seul élément • Raie anti-Stokes →Désexcitation d’un électron Spectroscopie RAMAN : avantages • Echantillon de l’ordre du micromètre • Méthode non destructive et non intrusive • L’eau et le verre diffusent très peu en RAMAN • Pluralité des informations obtenues (structures cristallines ou amorphes, liaisons moléculaires) Spectroscopie RAMAN : inconvénients • Le coût !! • La fluorescence peut masquer la diffusion Rayleigh • L’échauffement peut détériorer l’échantillon et celui peut également émettre un corps noir Apatites et spectroscopie Raman Groupes CO32- et PO43- visibles d’où importance apatites carbonatées La modification de la demi-largeur des bandes indique une modification de la cristallinité. Exemple : pour le pic ν1PO4 - Dents et os : 20-18 cm-1 - émail : 14 cm-1 Applications dans la recherche de maladies impliquant la détérioration de l’os dont l’ostéoporose. Spectre de Raman typique d’un os sain Conclusion • L’ostéoporose est une maladie difficilement décelable à cause de l’absence de symptômes • La spectroscopie RAMAN, détectant des groupements spécifiques de l’apatite, est une technique efficace mais peu utilisée