Kuusen, hiiren ja ihmisen kudos- ja solunäytteiden tutkiminen pehmeän röntgensäteilyn pyyhkäisyläpäisyröntgenmikroskopialla

Tämä fysiikan alan väitöskirja käsittelee kudos- ja solunäytteiden tutkimista pyyhkäisyläpäisyröntgenmikroskopialla (STXM) hyödyntäen matalaenergistä röntgensäteilyä (100 - 1000 eV). STXM perustuu röntgensäteilyn absorptioon. Näytteen läpi kulkeva säteily mitataan eri kohdissa energian funktiona. Röntgensäteilyn absorptio on riippuvainen materiaalista, jonka läpi se kulkee. Tätä hyödyntäen STXM:llä voidaan kartoittaa näytteen kemiallinen rakenne. Kemiallisen rakenteen erottelua voidaan hyödyntää monella tieteenalalla. Tässä väitöskirjassa tutkimus on kohdistunut biologisten materiaalien ja niissä muodostuvien kertymien tutkimiseen. Ensimmäinen tutkimuskohde oli lignaanien erottaminen ja paikantaminen kuusen puusolukossa, joka tehtiin yhteistyössä Luonnonvarakeskuksen (Luke) kanssa. Pystyimme paikantamaan lignaanit ja erottamaan ne muusta puuaineksesta. Lisäksi pystyimme erottelemaan soluseinän eri osat toisistaan biomolekyylien pitoisuuksien perusteella. Työn toinen osuus oli tutkia Sallan taudissa havaittavaa siaalihapon kertymistä kudoksissa ja soluissa. Tutkimus suoritettiin geenimuunneltujen hiirten kudoksilla sekä ihmispotilaiden soluilla. Tämä tehtiin yhteistyönä Oulun yliopiston Lastenneurologia ryhmän ja Biocenter Oulun kanssa. Pystyimme erottelemaan solujen rakenteet toisistaan, mutta emme pystyneet mittaamaan siaalihapon kertymiä soluissa. Tämä johtui todennäköisesti näytteenvalmistusmenetelmästä. Väitöstutkimuksen tulos oli, että STXM soveltuu biologisten materiaalien erottelemiseen soluissa ja kudoksissa, mutta perinteiset näytteenvalmistusmenetelmät poistavat vesiliukoisia materiaaleja, jättäen pääasiassa vain rakenteelliset materiaalit jäljelle. STXM on lupaava tekniikka biologisten näytteiden tutkimukseen, josta saadaan vielä enemmän hyötyä, kun näytteenvalmistustekniikat kehittyvät. Sitä voidaan käyttää lääketieteellisessä tutkimuksessa auttamaan tautien ja niiden mekanismien ymmärtämistä. Muita kohteita on esimerkiksi kasvien tutkiminen arvokkaiden biomolekyylien paikantamiseksi, mitä voidaan hyödyntää metsäteollisuudessa.