Element distribution imaging in rat kidney using a 2D rapid scan EDXRF device

• Autores: R.G. Figueroa, E. Lozano, G. Bongiovanni
• Localización: Revista Mexicana de Física, ISSN-e 0035-001X, Vol. 59, Nº. 4, 2013, págs. 292-295
• Idioma: inglés
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• Resumen
  • español

    La visualización de distribuciones elementales espaciales de tejido biológico está adquiriendo importancia en muchas disciplinas de la investigación biológica, forense y médica. Por otro lado, los mapas de elementos tienen una aplicación amplia en la arqueológica para el entendimiento de los pigmentos, modos de conservación y el contexto del medio ambiente. Dado que los principales avances con relación a colimadores y detectores han dado imágenes de micro escala, la cartografía química a través de análisis de espectrometría de micro-fluorescencia de rayos X (SR-microXRF) mediante radiación sincrotrón es ampliamente utilizada como técnica de microanálisis. Sin embargo, el tiempo de adquisición es una limitación común en el protocolo de imagen SR-microXRF, haciendo tedioso el análisis micro de las muestras de más de 1 cm y es muy difícil el estudio de muestras más grandes, como órganos de un animal, organismos completos, obras de arte, etc.

    Recientemente hemos desarrollado un dispositivo robótico de bajo costo para una obtención rápida de una imagen química en muestras de gran tamaño con niveles de concentración de partes por millón. Las imágenes múltiples de distribución de los elementos pueden obtenerse en superficies de hasta 100 mm por 100 mm y con una resolución espacial de hasta 0.2 mm, con un tiempo de captura espectral de hasta 1 ms por punto. Este sistema ha demostrado ser altamente eficaz para el mapeo FRX de elementos en muestras biológicas de gran tamaño, los resultados son comparables a los obtenidos por SR-microXRF. De este modo, fueron obtenidas imágenes de acumulación de As y Cu en la corteza renal de ratas expuestas a arsénico por ambas metodologías. El nuevo sistema de imágenes XRF permite el escaneo en pocos minutos, mientras que SR-microXRF requiere más de una hora. Se discuten estas y otras ventajas, así como las aplicaciones potenciales de este sistema.

  • English

    Visualization of elemental distributions of biological tissue is gaining importance in many disciplines of biological, forensic, and medical reseach. Furthemore, the maps of elements have wide application in archeology for the understanding of the pigments, modes of preservation and evironmental context. Since major advances in relation to collimators and detectors have yieldel micro scale images, the chemical mapping via synchrotron scanning micro-X-ray fluorescence spectrometry (SR-microXRF) is widely used as microanalytical techniques. However, the acquisition time is a limitation of current SR-microXRF imaging protocols, doing tedious micro analysis of samples of more than 1 cm and very dificult to study of larger samples such as animal organ, whole organisms, work of art, etc.

    Recently we have developed a robotic system to image the chemistry of large specimens rapidly at concentration levels of parts per million. Multiple images of distribution of elements can be obtained on surfaces of 100x100 mm and a spatial resolution of up to 0.2mm^(2) per pixel, with a spectral capture time up to 1 ms per point. This system has proven to be highly efficient for the XRF mapping of elements in large biological samples, achieving comparables results to those obtained by SR-microXRF. Thus, images of As and Cu accumulation in renal cortex of arsenic-exposed rats were obtained by both methodologies. However, the new imaging system enables de XRF scanning in few minutes, whereas SR-microXRF required several hours. These and other advantages as well as the potential applications of this system, will be discussed.