DSpace Коллекция:https://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/1062024-03-28T02:30:23Z2024-03-28T02:30:23ZОсобливості термічного впливу на морфологічні зміни і механізм утворення рідкої фази у конденсованих однокомпонентних плівках (Pb, Sn, In, Bi) та у бінарних шаруватих плівках (Bi/Sn, Pb/Sn, Pb/In)Чурілов, І.Г.https://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/949732024-03-19T06:13:44Z2024-01-01T00:00:00ZНазвание: Особливості термічного впливу на морфологічні зміни і механізм утворення рідкої фази у конденсованих однокомпонентних плівках (Pb, Sn, In, Bi) та у бінарних шаруватих плівках (Bi/Sn, Pb/Sn, Pb/In)
Авторы: Чурілов, І.Г.
Реферат: Метою дисертаційної роботи є вирішення наукового завдання, яке
полягає у визначенні особливостей утворення рідкої фази, а також з’ясуванні
особливостей морфологічних змін, що відбуваються за участі рідкої фази у
одношарових полікристалічних плівках металів (Sn, Bi, Pb, In) та шаруватих
бінарних плівках (Bi/Sn, Pb/Sn, Pb/In).
Зразки для досліджень особливостей плавлення нанокристалічних
структур (внутрішнього розмірного ефекту) та отримання концентраційної
залежності кінетичних параметрів отримували конденсацією компонентів у
високому вакуумі на погано змочувані підкладки. Плівки, призначені для
визначення особливостей їх диспергування, конденсували на підкладку,
речовина якої визначалася завданнями експерименту. Застосування методів
змінного складу, змінного стану та їх комбінації дає можливість отримувати
великій набір зразків, що були препаровані в однакових умовах, проте
відрізняються заданим параметром. Дослідження зразків проводили з
використанням растрової електронної та оптичної мікроскопії. Для аналізу
отриманнях зображень використовувалося програмне забезпечення,
розроблене співавторами здобувача.
Варто відзначити, що розмірні ефекти температури плавлення були
передбачені більше ста років тому, та експериментально спостерігалися ще у
середині минулого століття. Проте, на сьогоднішній час увагу дослідників
привертають нанокомпозитні структури, які будучи фактично масивними зразками, завдяки внутрішній нанобудові демонструють унікальні
властивості, які прийнято називати внутрішніми розмірними ефектами.
Природа таких явищ не може бути прямо ототожнена з розмірними
ефектами, що спостерігаються на розрізнених частинках. На сьогодні вона
визначена ще не повністю.
У той же час внутрішні розмірні ефекти, які, відповідно до виконаних
досліджень, зокрема, забезпечують утворення рідкої фази при температурі,
нижчої за рівноважну температуру плавлення, мають суттєвий вплив на
умови збереження суцільності вакуумних конденсатів та на особливості
диспергування плівок. У свою чергу, питання термічної стабільності є
надзвичайно важливими для сучасної електроніки, яка потребує створення
тонких, надійних та подекуди багатокомпонентних функціональних шарів.
З іншого боку, необхідно відзначити, що термічне диспергування
суцільних плівок багатьма дослідниками розглядається як перспективний
метод створення впорядкованих функціональних масивів. Так на сьогодні
одно- та багатокомпонентні впорядковані масиви, завдяки прояву
колективних ефектів (зокрема плазмонного резонансу) розглядаються у
контексті можливості широкого прикладного застосування: від біологічних
сенсорів до функціональних компонентів відновлюваної енергетики.
У зв’язку з тим, що вакуумні методи можуть забезпечувати високу
хімічну чистоту зразків, атомарний контакт між шарами та відтворюваність
результатів, саме їх використання часто є доцільним для проведення
наукових досліджень, спрямованих на вивчення особливостей утворення
впорядкованих масивів. Завдяки процесам, що обумовлюють диспергування
плівки речовини, такі структури можуть формуватися безпосередньо під час
відпалу плівок, а дослідження кінетики їх утворення дає можливість
відповісти на актуальні загальнонаукові та прикладні питання.
Враховуючи викладене вище, обрана тема дослідження є актуальною, а
запропонований план роботи є необхідним для успішного виконання
поставленого наукового завдання. Структура обраного плану досліджень, який передбачає вивчення
особливостей утворення рідкої фази та дослідження процесів термічного
диспергування полікристалічних плівок, які у вихідному стані були
суцільними, зумовлена ключовою роллю рідкої фази (термодинамічно
рівноважної, тієї, що виникла за рахунок розмірних ефектів, або
метастабільної) у процесі формування впорядкованих масивів.
У дисертації розв’язана поставлена наукова задача, яке полягає у
визначенні особливостей утворення рідкої фази у одношарових
полікристалічних плівках металів (Sn, Bi, Pb, In) та в багатошарових бінарних
зразках (плівки Bi/Sn, Pb/Sn, Pb/In).
Основні наукові та практичні результати:
1. Встановлено, що пори, зростання яких забезпечує перетворення
початково суцільної полікристалічної плівки в острівцеву, утворюються на
потрійних стиках ще при конденсації, тобто до початку відпалювання.
2. Уперше експериментально встановлено, що наявність кінцевого
температурного інтервалу плавлення в полікристалічних плівках Pb, Sn, In,
Bi та Bi/Sn, Pb/Sn, є проявом дії внутрішнього розмірного ефекту.
3. Показано, що розмірні ефекти, пов’язані з внутрішніми границями, які
зникають при плавленні, можна кількісно описати виходячи з тих самих
міркувань, що і для розмірних ефектів, зумовлених зміною поверхневої
енергії при плавленні малих частинок.
4. Показано, що енергетичними чинниками початку утворення рідкої
фази в одношарових плівках Pb, Sn, In, Bi та бінарних системах Bi/Sn і Pb/Sn
є енергія міжзеренних та міжфазних меж.
5. Уперше шляхом порівняльного аналізу масивів частинок, що
утворюються при плавленні плівок олова, які конденсовані за механізмом
пара-кристал, та тих, що виникають внаслідок конденсації безпосередньо у
рідку фазу, розкрито механізми морфологічної еволюції плівок різної
товщини. Встановлено, що для плівок, які конденсовані у рідку фазу,
характерні великі коефіцієнти заповнення. Для розплавлених плівок, що конденсовані у тверду фазу, такі коефіцієнти спостерігаються при деякій
масовий товщині, меншій за критичну.
Результати роботи поглиблюють існуючі загальнонаукові уявлення
щодо механізму твердо фазного розпаду плівок, суцільних у вихідному стані,
та є корисними для прогнозування термічної стабільності при розробці
функціональних шарів сучасної наноелектроніки.
Результати стосовно внутрішнього розмірного ефекту, який
спостерігається у фактично масивних зразках, розширюють теоретичні
уявлення про механізми еволюції морфології плівок під час їх диспергування
та про вплив міжзеренних і міжфазних меж на особливості фазових
перетворень у нанокристалічних структурах.
Отримані результати щодо впорядкування речовини, та умов, що
впливають на зміну морфології шарів при їх диспергуванні та при
конденсації речовини у рідку фазу, можуть бути використані при розробці
технологій формування функціональних наномасивів, які є складовою
частиною фото каталітичних генераторів, сенсорів, термоелементів тощо.
За темою дисертації здобувачем у співавторстві опубліковано 22 наукові
праці, серед яких 2 розділи у монографіях, опублікованих у Springer Nature,
10 статей (4 – у журналах, що індексуються у Scopus 5 – у фахових наукових
журналах України, 1 – яка додатково відображає результати роботи), 10 тез
доповідей на наукових конференціях.
Дисертаційна робота складається з вступу, 5 розділів, висновків, списку
використаних джерел та 1 додатку. Зміст досліджень викладено на 125
сторінках, включаючи 60 рисунків, обсяг основного тексту складає 100
сторінок. Список використаних джерел, викладений на 20 сторінках містить
171 бібліографічне найменування.; The purpose of the dissertation is to solve the scientific problem, which is to
determine the peculiarities of the formation of the liquid phase, as well as to clarify
the peculiarities of morphological changes that occur with the participation of the
liquid phase in single-layer polycrystalline films of metals (Sn, Bi, Pb, In) and
layered binary films (Bi/Sn, Pb/Sn, Pb/In).
Samples for studying the melting characteristics of nanocrystalline structures (
inner size effect) and determining the concentration dependence of kinetic
parameters were prepared by condensation of the components in a high vacuum on
poorly wetted substrates. Films intended for determining the peculiarities of their
dispersion were condensed on a substrate whose substance was determined by the
objectives of the experiment. The methods of variable composition, variable state,
and their combination make it possible to obtain a large set of samples that were
prepared under the same conditions but differ in a given parameter. The samples
were examined using scanning and optical microscopy. The software developed by
the applicant's co-authors was used to analyze the images.
It is worth noting that the size effects of the melting point were predicted more
than a hundred years ago and experimentally observed in the middle of the last
century. Today, however, researchers are attracted to nanocrystalline structures,
which, being actually massive samples, display unique properties due to their
internal nanostructure, commonly referred to as inner size effects. The nature of
such phenomena differs significantly from the size effects observed on separated
particles. To date, it has not been understood fully. At the same time, inner size effects, which, in particular, ensure the formation
of the liquid phase at a temperature below the equilibrium melting point, have a
significant impact on the conditions for maintaining the continuity of vacuum
condensates and on the features of film de-wetting. In turn, thermal stability issues
are extremely important for modern electronics, which requires the creation of thin,
reliable, and sometimes multicomponent functional layers.
On the other hand, it should be noted that thermal de-wetting of continuous
films is used by many researchers as a perspective method for creating ordered
functional arrays. Thus, today, single- and multi-component ordered arrays, due to
the manifestation of collective effects (in particular, plasmon resonance), are
considered in the context of the ability to extremely wide applications: from
biological sensors to functional components of alternative energy
Due to the fact that vacuum methods can ensure high chemical purity of
samples, atomic contact between layers, and reproducibility of results, they are
extremely promising for scientific research aimed at studying the peculiarities of the
formation of ordered arrays. Due to the processes that cause the de-wetting of a
substance film, such structures can be formed directly during the annealing of the
films, and the study of the kinetics of their formation makes it possible to provide
answers to topical general scientific and applied questions.
In view of the above, the chosen research topic is relevant, and the proposed
work plan is necessary for the successful completion of the research problem.
The structure of the chosen research plan, which involves studying the
peculiarities of the formation of the liquid phase and investigating the processes of
thermal de-wetting of polycrystalline films that were solid in the initial condition, is
due to the essential role of the liquid phase (thermodynamically equilibrium, the one
that arose due to size effects, or metastable) in the formation of ordered arrays.
The dissertation solves the scientific problem, which is to determine the
peculiarities of liquid phase formation in single-layer polycrystalline films of metals
(Sn, Bi, Pb, In) and in multilayer binary samples (Bi/Sn, Pb/Sn, Pb/In films). The main scientific and practical results:
1. It was found that the pores, whose growth ensures the transformation of
an initially continuous polycrystalline film into an island film, are formed at the
triple joints during condensation, i.e. before the start of annealing.
2. For the first time, it was experimentally determined that the presence of a
terminal melting temperature interval in polycrystalline films of Pb, Sn, In, Bi and
Bi/Sn, Pb/Sn, is a manifestation of the inner size effect.
3. It is shown that the size effects associated with inner boundaries that
disappear during melting can be quantitatively explained on the same basis as for the
size effects caused by changes in surface energy during melting of small particles.
4. It has been shown that the energy of grain boundaries and interfacial
boundaries are the energy factors of the liquid phase formation in single-layer films
of Pb, Sn, In, Bi and binary systems Bi/Sn and Pb/Sn.
5. The mechanisms of morphological evolution of tin films of various
thicknesses were investigated for the first time by a comparative analysis of particle
arrays formed during the melting of tin films condensed by the paracrystalline
mechanism and those resulting from condensation directly into the liquid phase. It
was found that the films condensed into the liquid phase are typical of large filling
factors. For molten films condensed into the solid phase, such coefficients are
observed at a specific mass thickness less than the critical one.
The results of the work expand the existing general scientific understanding of
the mechanism of solid-phase de-wetting of films that are continuous in the initial
condition and are useful for predicting thermal stability in the development of
functional layers of modern nanoelectronics.
The results on the internal size effect observed in actually massive samples
further extend the theoretical knowledge of the mechanisms of film morphology
evolution during de-wetting and the influence of inter-grain and interfacial
boundaries on the peculiarities of phase transformations in nanocrystalline
structures.
The obtained results on the ordering of the substance and the conditions
affecting the morphology of the layers during their de-wetting and condensation of the substance into the liquid phase can be used in the development of technologies
for the formation of functional nanoarrays, which are an integral part of
photocatalytic generators, sensors, thermocells, etc.
The subject of the dissertation research by the applicant co-authored 22
scientific papers, including 2 chapters in monographs published in Springer Nature,
10 articles (4 in journals indexed in Scopus, 5 in professional scientific journals of
Ukraine, 1 that additionally reflects the results of the work), 10 abstracts at scientific
conferences.
The dissertational work consists of an introduction, 5 chapters, conclusion, list
of sources used and 1 appendix. The content of the research is presented on 125
pages, including 60 figures, the main text is 100 pages. The list of references, which
is 20 pages long, includes 171 bibliographic references.2024-01-01T00:00:00ZУправління якістю освітньо-наукової діяльності в системі державного регулювання національної економікиАртюхов, Артем ЄвгеновичArtiukhov, Artem Yevhenovychhttps://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/949652024-03-25T10:30:21Z2024-01-01T00:00:00ZНазвание: Управління якістю освітньо-наукової діяльності в системі державного регулювання національної економіки
Авторы: Артюхов, Артем Євгенович; Artiukhov, Artem Yevhenovych2024-01-01T00:00:00ZПатоморфологічна характеристика біомінералізації при злоякісних пухлинах яєчниківЧижма, Руслана АнатоліївнаChyzhma, Ruslana Anatoliivnahttps://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/949142024-02-29T09:27:28Z2024-01-01T00:00:00ZНазвание: Патоморфологічна характеристика біомінералізації при злоякісних пухлинах яєчників
Авторы: Чижма, Руслана Анатоліївна; Chyzhma, Ruslana Anatoliivna
Реферат: Зростання показників захворюваності та смертності на злоякісні пухлини
жіночої репродуктивної системи є актуальною проблемою сьогодення. Серед
злоякісних пухлин жіночої репродуктивної системи рак яєчників займає
четверте місце після новоутворень грудної залози, тіла та шийки матки. Однак,
незважаючи на те, що рак яєчників має нижчий рівень поширеності в
порівнянні з раком грудної залози, летальність при даній патології в три рази
вища.
Високий рівень смертності при злоякісних пухлинах яєчників
обумовлений безсимптомним перебігом, прогресуванням пухлинного процесу
та неефективністю скринінгових методів діагностики. Як правило, пухлини
яєчників виявляються на ІІІ-IV стадії захворювання, лише в поодиноких
випадках діагностуються на І-ІІ стадії. Це в свою чергу, відображається на
коефіцієнті п’ятирічної виживаності, який сягає 92 % та 28 % для І-ІІ та ІІІ-IV
стадії відповідно. Приблизно у 80 % жінок із пізньою стадією раку яєчників
спостерігається прогресування або рецидив пухлинного процесу. Це
призводить до зниження показників працездатності та повноцінності життя
жіночого населення, що становить медико-соціальну проблему світового
масштабу. Цілком ймовірно, що такі високі показники смертності зумовлені
труднощами в ранній діагностиці або/та часто є випадковою знахідкою раку
яєчників при діагностичному обстеженні з причини виникнення ускладнень
даної патології або зовсім інших захворювань.
Також, слід зауважити, що результати лікування раку яєчників залежать
від багатьох факторів, а саме стадії захворювання, типу пухлинного процесу, гістогенезу, а також ступеню диференціації. Тим самим, це вкотре свідчить про
цінність ранньої діагностики злоякісних новоутворень яєчників.
Дисертаційна робота присвячена актуальній проблемі, а саме покращенні
можливостей ранньої діагностики та прогнозуванню перебігу злоякісних
пухлин яєчників на тлі процесів патологічної біомінералізації. Для вирішення
даної проблеми, аналізу та обґрунтування отриманих результатів
використовуються наступні методи дослідження: гістологічні, гістохімічні,
імуногістохімічні, фізико-хімічні (сканувальна та просвічувальна електронна
мікроскопія, енергодисперсивна рентгенівська спектроскопія, флюоресцентна
мікроскопія та хімічний аналіз), морфометричні та інструментально діагностичні методи (ультразвукова діагностика), статистична обробка даних з
використанням параметричних та непараметричних критеріїв.
Для дослідження було вивчено 266 препаратів пухлинної тканини
злоякісних новоутворень яєчників. Матеріал був представлений
післяопераційними зразками. При цьому, було встановлено, що прояви
патологічної біомінералізації спостерігалися у 19.54 % досліджених зразків, які
всі були представлені серозними аденокарциномами. Для дослідження
методами макроскопічного огляду, ультразвукової діагностики та
гістологічного дослідження було відібрано 60 зразків пухлинної тканини: 30
зразків раку яєчників з ознаками біомінералізації (І група) та 30 зразків раку
яєчників без ознак біомінералізації (ІІ група).
За результатами наукового дослідження проведено аналіз захворюваності
на злоякісні пухлини яєчників в Сумській області за період спостереження
(2014 – 2021 років). Проведений порівняльний аналіз даних показників із
загальнонаціональними.
У ході дослідження встановлено, що розвиток біомінералізації
починається на ранніх етапах канцерогенезу, що може мати важливе значення в
ранній діагностиці пухлин яєчників. Біомінерали розміром більше 200 мкм
візуалізуються за допомогою ультразвукового дослідження. Аналіз зображень гістологічного дослідження продемонстрував наявність
патологічних біомінералів у вигляді псаммомних тілець (ПТ) у пухлинній
тканині яєчника з варіацією кількості від 1 до 200 одиниць. ПТ переважно
локалізувались у основі папілярних розростань серозної карциноми яєчників та
детриті пухлинної тканини. Значна кількість ПТ знаходилася у товщі сполучної
тканини пухлинних вузлів, а також прилеглої інтактної тканини яєчників.
Виявлялись як у вигляді поодиноких утворень, так і скупчень, а також
рівномірного «висіювання» по всій пухлинній тканині.
Аналіз морфометричних характеристик мінералів на основі зображень
гістологічних та імуногістохімічних методів досліджень демонстрував
коливання розмірів від 12.6 до 493.7 мкм. Біомінерали за своєю будовою
складалися з ламел та міжпластинчастого шару, які розташовані у
послідовному порядку. Зазначена послідовність може свідчити про циклічність
процесів формування кальцифікованих частинок. При тому, середня товщина
міжпластинчастого шару становила 3.7 мкм, а середня товщина ламел
дорівнювала 0.65 мкм. Встановлено, що товщина міжпластинчастого шару має
прямий сильний кореляційний зв'язок з розмірами мінералів (r = 0.79; p <
0.001), що може свідчити про етапність формування даних тілець.
Комплексне гістохімічне дослідження зразків (забарвлення алізариновим
червоним S, за методом фон Косса, PAS-реакцією та Ван Гізоном) дозволило
візуалізувати наявність сполук кальцій фосфату як мінеральної основи усіх
досліджених біомінеральних частинок та наявність глікопротеїнів, фосфоліпідів
та глікозамінокліканів. Це в свою чергу, візуалізувало структурні особливості
ПТ, виділяючи ламели та міжпластинчасті шари. При імуногістохімічному
дослідженні було встановлено накопичення остеопонтину (OPN) та білка
амілоїду (ОС) на поверхні патологічних біомінералів. OPN покривав поверхню
кальцифікатів з більш інтенсивним накопиченням по краях та між ламелами
ПТ. На основі цього, ми можемо говорити про наявність гідроксиапатиту в
структурному складі кальцифікатів. Накопичення OC візуалізувалось у
структурі патологічних біомінералів, а саме у міжпластинчастих шарах ПТ, що свідчить про вміст білкового компоненту в структурі даних мінералів. Також,
при аналізі імуногістохімічного дослідження у зразках групи раку яєчників з
патологічною біомінералізацією встановлено достовірно вищу експресію
маркерів OPN (p < 0.001), SPARC (p < 0.01) та Casp3 (p < 0.05). Зазначені
результати можуть вказувати як на важливість механізму остеобластичної
трансформації клітин пухлини та мікрооточення, так і на помітну роль
дистрофічних змін у формуванні патологічних біомінералів.
Не отримано достовірної різниці за критерієм Стьюдента між першою та
другою досліджуваними групами при використанні антитіл проти OPG та
RANKL. Це свідчить про те, що OPG та RANKL не мають безпосереднього
взаємозв’язку з патологічною біомінералізацією. Це пов’язане з тим, що
патологічна біомінералізації починає свій розвиток на ранніх етапах
канцерогенезу, а OPG та RANKL взаємодіючи між собою на етапах
метастазування. Також, не було встановлено достовірної різниці між
досліджуваними групами при використанні антитіла проти CD68 та СD163.
За допомогою використання сканувальної електронної мікроскопії (СЕМ)
було встановлено, що кальцифікати являють собою часточки різного розміру,
круглої форми з візуалізацією пластинчастих структур, так званих нашарувань.
Варіація розмірів нанокристалів біомінеральних депозитів сягала від 8 до 540
нм. Найбільш ймовірні були кристали від 40 до 50 нм, в оточенні дрібних
кристалічних часточок. Це в свою чергу свідчить про полідисперсну
морфологію нанорозмірних кристалів патологічного депозиту. В EDX спектрах
були лінії Ca та P. Співвідношення інтенсивності яких відображало характерні
ознаки гідроксиапатиту. За даними карт розподілу елементів встановлено
накопичення кальцію (Са), фосфору (Р) та кисню (О) в місцях
локалізаціїкальцифікованих частинок. Відмічався рівномірний розподіл
вуглецю (С) по полю сканованого зразка з відсутніми ознаками накопичення в
місцях локалізації біомінералів. Дослідження мінералізованої тканини РЯ за
допомогою рентген-дифракції та просвітлювальної електронної мікроскопії з електронною дифракцією було встановлено наявність слідів присутності фази
кальциту, про що раніше не повідомлялося.
Проведено хімічний аналіз зразків раку яєчників І групи, а саме
порівняльний аналіз елементного складу біомінеральних депозитів (група 1) та
прилеглої пухлинної тканини раку яєчників (група 2). Було досліджено, що
основним елементом в першій групі було залізо (Fe), а другої групи – магній
(Mg).
Так як, дані біомінерали формуються на ранніх етапах канцерогенезу, це
дозволить виявляти злоякісні новоутворення яєчників на початкових стадіях
розвитку. Це в свою чергу, підтверджує можливість застосування
діагностичних інструментальних методів з високою роздільною здатністю для
ранньої діагностики раку яєчників.
Отже, даний спосіб оптимізації діагностики злоякісних новоутворень
яєчників, ґрунтується на структурних властивостях біомінеральних депозитів
пухлинної тканини, що дозволить збільшити точність ранньої діагностики, а
також інформативність кінцевого результату на до- і післяопераційних етапах,
що не тільки може покращити прогноз, а й зберегти якість життя пацієнток.; The increase in morbidity and mortality rates for malignant tumors of the
female reproductive system is an urgent problem today. Among malignant tumors of
the female reproductive system, ovarian cancer ranks fourth after neoplasms of the
mammary gland, body, and cervix. Although ovarian cancer has a lower prevalence
rate compared to breast cancer, the mortality rate for this pathology is three times
higher.
The high mortality rate in malignant ovarian tumors is due to the asymptomatic
course, the progression of the tumor process, and the ineffectiveness of screening
diagnostic methods. As a rule, ovarian tumors are detected at the III-IV stage of the
disease; only in isolated cases are they diagnosed at the I-II stage. This is reflected in
the five-year survival rate, which reaches 92 % and 28 % for stages I-II and III-IV,
respectively. Approximately 80 % of women with late-stage ovarian cancer
experience progression or recurrence of the tumor process. This leads to a decrease in
indicators of working capacity and quality of life of the female population, which
constitutes a medical and social problem on a global scale. It is likely that such high
mortality rates are due to difficulties in early diagnosis and are often accidental
findings of ovarian cancer during a diagnostic examination due to complications of
this pathology or completely different diseases.
It should be noted that the results of ovarian cancer treatment depend on many
factors, namely the stage of the disease, the type of tumor process, histogenesis, and
the degree of differentiation. Thus, this again proves the value of early diagnosis of
malignant neoplasms of the ovaries.
The dissertation work is devoted to an actual problem, namely improving the
possibilities of early diagnosis and forecasting the course of malignant ovarian
tumors against the background of pathological biomineralization processes. The following research methods are used for research, analysis, and justification of the
obtained results: histological, histochemical, immunohistochemical, physicochemical
(scanning and transmission electron microscopy, energy dispersive X-ray
spectroscopy, fluorescence microscopy and chemical analysis), morphometric and
instrumental diagnostic methods (ultrasound diagnostics), statistical data processing
using parametric and non-parametric criteria.
For the study, 266 preparations of tumor tissue of malignant neoplasms of the
ovaries were studied. It was established that manifestations of pathological
biomineralization were observed in 19.54 % of the examined samples, all represented
by serous adenocarcinomas. Sixty samples of tumor tissue were selected for the
study: 30 samples of ovarian cancer with signs of biomineralization (group I) and 30
samples of ovarian cancer without signs of biomineralization (group II).
Based on the results of a scientific study, an analysis of the incidence of
malignant ovarian tumors in the Sumy region during the observation period (2014-
2021) was carried out. A comparative analysis of these indicators with national
indicators was carried out.
It was established that the development of biomineralization begins at the early
stages of carcinogenesis, which can be important in the early diagnosis of ovarian
tumors. Biominerals larger than 200 μm are visualized using ultrasound.
The analysis of histological examination images demonstrated the presence of
pathological biominerals in the form of psammoma bodies (PBs) in the tumor tissue
of the ovary with a variation in the amount from 1 to 200 units. PBs were localized at
the base of papillary growths of ovarian serous carcinoma and tumor tissue detritus.
A significant amount of PBs were located in the thickness of the connective tissue of
the tumor nodes, as well as in the adjacent intact tissue of the ovaries. They were
manifested both in the form of single formations and clusters, as well as uniform
"seeding" throughout the tumor tissue.
Analysis of the morphometric characteristics of minerals based on the images
of histological and immunohistochemical research methods showed size fluctuations
from 12.6 to 493.7 μm. By their structure, biominerals consist of lamellae and an interlamellar layer, which are located in a sequential order. The specified sequence
may indicate the cyclical nature of the formation processes of calcified particles. At
the same time, the average thickness of the interlamellar layer was 3.7 μm, and the
average thickness of the lamellae was equal to 0.65 μm. It was established that the
thickness of the interlaminar layer has a direct strong correlation with the size of the
minerals (r = 0.79; p < 0.001), which may indicate the staged formation of these
bodies.
A complex histochemical study of the samples (staining with alizarin red S,
according to the von Koss method, PAS-reaction, and Van Gieson) made it possible
to visualize the presence of calcium phosphate compounds as the mineral basis of all
the investigated biomineral particles and the presence of glycoproteins,
phospholipids, polysaccharides, and glycosaminoglycan’s. This, in turn, visualized
the structural features of PBs, highlighting lamellae and interlamellar layers.
Immunohistochemical examination revealed the accumulation of osteopontin (OPN)
and amyloid protein (OS) on the surface of pathological biominerals. OPN covered
the surface of calcifications with a more intensive accumulation at the edges and
between the layers of PB. Based on this, we can talk about the presence of
hydroxyapatite in the structural composition of calcifications. Accumulation of OS
was visualized in the structure of pathological biominerals, namely in the
interlamellar layers of PB, which indicates the content of a protein component in the
structure of these minerals. Also, in the analysis of the immunohistochemical study,
significantly higher expression of OPN (p < 0.001), SPARC (p < 0.01), and Casp3 (p
< 0.05) markers were established in the samples of the ovarian cancer group with
pathological biomineralization. These results may indicate the importance of the
mechanism of osteoblastic transformation of tumor cells and the microenvironment,
as well as the significant role of dystrophic changes in the formation of pathological
biominerals.
No significant difference was obtained from the student's test between the first
and second studied groups when antibodies against OPG and RANKL were used.
This suggests that OPG and RANKL do not directly relate to pathological biomineralization. This is because pathological biomineralization begins its
development at the early stages of carcinogenesis, and OPG and RANKL interact
with each other at the stages of metastasis. Also, no significant difference was
established between the studied groups when antibodies against CD68 and CD163
were used.
Scanning electron microscopy (SEM) showed that the calcifications are
particles of different sizes, round in shape, with visualization of lamellar structures.
The size variation of nanocrystals of biomineral deposits ranged from 8 to 540 nm.
The most likely were crystals from 40 to 50 nm, surrounded by small crystal
particles. This, in turn, indicates the polydisperse morphology of the nanosized
crystals of the pathological deposit. In the EDX spectra, there were Ca and P lines.
The ratio of their intensities reflected the characteristic features of hydroxyapatite.
According to the data of the element distribution maps, the accumulation of calcium
(Ca), phosphorus (P), and oxygen (O) in the places of localization and calcified
particles were established. There was a uniform distribution of carbon (C) over the
field of the scanning sample with no signs of accumulation in the locations of
biominerals. The study of the mineralized tissue of the ROC using X-ray diffraction
and transmission electron microscopy with electron diffraction established the
presence of traces of the calcite phase, which was not previously reported.
A chemical analysis of ovarian cancer samples of the first group was carried
out, namely a comparative analysis of the elemental composition of biomineral
deposits (group 1) and adjacent tumor tissue of ovarian cancer (group 2). It was
investigated that the main element in the first group was iron (Fe), and in the second
group - magnesium (Mg).
Since these biominerals are formed in the early stages of carcinogenesis, it will
allow the detection of malignant neoplasms of the ovaries in the initial stages of
development. This confirms the possibility of using diagnostic instrumental methods
with high resolution for early diagnosis of ovarian cancer.
Therefore, this method of optimizing the diagnosis of malignant neoplasms of
the ovaries is based on the structural properties of biomineral deposits of tumor tissue, which will allow for increasing the accuracy of early diagnosis, as well as the
informativeness of the final result at the pre-and postoperative stages, which can not
only improve the prognosis but also preserve the quality of life female patients.2024-01-01T00:00:00ZОсобливості сімейного туберкульозу в умовах Сумської областіБондаренко, Леонід АнатолійовичBondarenko, Leonid Anatoliiovychhttps://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/949132024-02-29T09:12:50Z2024-01-01T00:00:00ZНазвание: Особливості сімейного туберкульозу в умовах Сумської області
Авторы: Бондаренко, Леонід Анатолійович; Bondarenko, Leonid Anatoliiovych
Реферат: Туберкульозна інфекція за даними численних наукових досліджень
існувала тисячі років. Це підтверджується археологічними дослідженнями, які
виявляють елементи туберкульозної гранулеми у артефактах археологічних
розкопок та мікобактерії туберкульозу у гробницях Єгипетських фараонів. До
відкриття мікобактерій туберкульозу Р. Кохом у 1882 році за інфекційне
походження захворювання здогадувались, за що свідчать індуські писемні
пам’ятки Веди, у яких, зокрема, повідомлялося про заборону вступати у сімейні
відносини з особами, у яких виявлені ознаки захворювання, подібного до
туберкульозу. З огляду на це лікувати таке захворювання було надзвичайно
тяжко. Після відкриття Р. Коха до лікування почали долучати протимікробні
засоби. Тривалий час здавалося, що інфекція може бути поборена. Проте з кінця
80-х років минулого століття зафіксовано ріст захворюваності на туберкульоз
легень і позалегеневий туберкульоз у країнах усіх континентів, особливо у
країнах, що розвиваються. На превеликий жаль поміж цих країн опинилася і
наша держава. Найбільший рівень захворюваності було зафіксовано у південно-східних регіонах Малої Азії та на Африканському континенті. ВООЗ вимушена
була проголосити туберкульоз глобальною проблемою світового масштабу і
зафіксувати епідемію цієї хвороби.
Особливостями епідеміологічної ситуації з туберкульозу в Україні є
збільшення захворюваності на поширені форми інфекції, ріст резистентності
мікобактерій туберкульозу до антибактеріальних препаратів, значні міграційні
процеси співвітчизників і закордонних громадян. Окрім первинної стійкості мікобактерій, яка знаходиться на рівні 30–35 %, поширюється тенденція до
розвитку вторинної резистентності, за типом мультирезистентності, яка
спостерігається на тлі антибактеріальної терапії після 5–6 місяців лікування у
45–65 % хворих. За цим показником Україна «займає» перше місце в Європі і
входить до 5 таких країн у світі.
Особливо потрібно зазначити, що ефективність лікування хворих на
мультирезистентний туберкульоз не досягає 60 %, а в Україні вона не
перевершує 40–45 %. За рекомендаціями ВООЗ з метою призупинення
подальшої інтенсифікації резистентності такі хворі за Протоколом МОЗ мусять
переводитися і переводяться на паліативне лікування, яке має проводитися в
амбулаторних умовах. Оскільки такі хворі у більшості випадків не є соціально
відповідальними, вони ведуть життя за своїми «уподобаннями», без обмежень
переміщуючись на тій чи іншій території (магазини, суспільний транспорт і
т. ін.), що збільшує для суспільства небезпеку інфікуватися як первинно, так і
вторинно та ще й масивно і, що особливо бентежить, інфікування резистентними
штамами мікроорганізмів. Найбільш турбує перебування таких хворих у
сімейних умовах, де відбувається більш тісний контакт з членами сім’ї і
відповідними наслідками. У світі щороку у віці до 15 років хворіє 1,1 млн. дітей.
Не можна спокійно сприймати той факт, що більше 225 тис. цих дітей помирає
(Л. В. Веселовський, 2018). В Україні і Сумській області в останні 5–10 років
спостерігається ріст захворюваності дітей усіх вікових категорій. Де ж беруться
ці хворі діти? Зрозуміло, що всі вони живуть у сім’ях, а у деяких з них мешкають
хворі не лише на туберкульоз легень, чи інші форми, а й хворі на
хіміорезистентний туберкульоз, тобто, де осередок туберкульозної інфекції
перетворився у осередок сімейного туберкульозу.
За даними обласного центру контролю і профілактики хвороб у Сумській
області лідируючу позицію по захворюваності у 2022 році посідає
Шосткинський район з показником 50,08 випадків на 100 тисяч населення. На
другому місці знаходиться Роменський район з показником 46,75 на 100 тисяч населення. Але до цього мусимо додати, що з області емігрувала значна кількість
населення, а для інших умов – умов для обстеження просто не залишилося.
Тим не менше питання протидії туберкульозу залишається одним із
декларованих державою пріоритетних напрямків політики у сфері охорони
здоров’я і соціального розвитку та предметом міжнародних зобов’язань. Уряд
запропонував Концепцію Загальнодержавної цільової програми протидії
захворюванню на туберкульоз на 2018–2021 роки. Значних результатів від даної
програми поки що не видно. Більше того, збільшення захворюваності дітей
протягом останніх років є найбільш виразним показником епідемічного
неблагополуччя стосовно тягаря туберкульозу в нашій країні.
З огляду на це наше дисертаційне дослідження присвячене вивченню
особливостей діагностики і ефективності лікування саме цієї форми
туберкульозу, що може вплинути на всі ланцюги епідемічного процесу при
туберкульозі, детально вивчені нашим епідеміологом-співвітчизником
Л. Громашевським.
Провідними ланцюгами в епідемічному процесі переважають джерело
туберкульозу, яким залишається хворий на сухоти, хоча можуть бути і деякі
домашні тварини. Другою ланкою цього процесу залишаються шляхи передачі
інфекції, які в умовах домашнього осередку туберкульозу грають надважливу
роль, особливо в разі наявності збудників мультирезистентного типу. Постійне
морально-психологічне навантаження та економічні негаразди значно
послаблюють імунний статус контактерів і робить їх сприйнятливими до
пошесних інфекцій взагалі, а до туберкульозу – зокрема.
Особливості діагностики туберкульозу сімейного типу нами висвітлені
попередньо. Тож дана праця переважно зосереджує увагу на ефективності
лікування сімейного туберкульозу.
У процесі дослідження ми вивчили дві групи хворих, які відносилися до
цієї форми туберкульозу:
– група порівняння – це хворі, які виявлені першими за даною адресою
і стали джерелом туберкульозу, «заснувавши» таким чином осередок туберкульозу, який ми вважаємо за доцільне іменувати «осередком сімейного
туберкульозу»;
– основна група складалася з осіб, які мешкали сумісно з хворою
особою (джерелом туберкульозної інфекції), – і виявилися контактерами.
Оскільки у глобальному вимірі туберкульоз залишається основною
причиною смертності дорослого населення поміж усіх інфекційних захворювань
разом узятих, актуальність вивчення особливостей саме сімейного туберкульозу
є незаперечною.
Метою дослідження було встановити особливості і ефективність
діагностичного процесу джерел туберкульозу та контактерів, порівнявши їх
тривалість, яка, на нашу думку, може суттєво вплинути на початок лікування та
дослідити ефективність лікування цієї групи хворих з наступними
рекомендаціями щодо профілактичного впливу на певні ланки епідемічного
процесу, поміж яких особливості лікування хворих – джерел туберкульозу та
особливості лікування контактерів, разом з тим угодити відношення до
хірургічних методів лікування та термінів їх застосування.
Встановлено, що джерела інфекції при сімейному туберкульозі у 42,6 %
хворих були носіями мультирезистентних мікобактерії туберкульозу, а
контактери мали такі збудники у 39,4 % (p = 0,074). Отже, різниця у частоті таких
збудників не є достовірною, що може свідчити за їхнє тотожне походження. За
рекомендаціями ВООЗ лікування таких хворих повинно розпочинатися негайно.
Нами встановлено, що туберкульозний процес верифікувався між осіб – джерел
туберкульозу головним чином (73,3 %) після 20 днів обстеження, а у контактерів
(84,6 %) – до 10 днів. Звідси у значній мірі і різниця в ефективності лікування
(абацилювання, залишкові зміни, рецидиви, летальність, соціальна реабілітація).
З метою зменшення тягаря туберкульозу в нашій країні діють 5 законів
України, 3 розпорядження Кабінету міністрів, 23 Накази Міністерства охорони
здоров’я України, та 44 Міжнародні рекомендації щодо профілактики,
діагностики та лікування хворих на туберкульоз, але темпи зменшення
захворюваності і хворобливості бажають кращого, що підтверджується даними ВООЗ, за якими у нашій країні недовиявляється щорічно біля 25 % нових хворих,
а вони, окрім усього іншого (низька ефективність лікування, недостатня
економічна забезпеченість населення, війна з російським окупантом)
поповнюють базу джерел туберкульозної інфекції. Особлива роль у цьому
ланцюгу епідемічного процесу, на нашу думку, належить сімейному
туберкульозу. Вивченню деякої частки причин такого положення присвячене
виконане нами дослідження.; The tuberculosis infection, according to numerous scientific studies, has existed
for thousands of years. This is confirmed by archaeological studies that reveal elements
of tuberculosis granuloma in the artifacts of archaeological excavations and
mycobacterium tuberculosis in the tombs of Egyptian pharaohs. Before the discovery
of mycobacterium tuberculosis by R. Koch in 1882, the infectious origin of the disease
was assumed, as evidenced by the Hindu written monuments of the Vedas, which, in
particular, reported the prohibition of entering into family relations with individuals
who showed signs of a disease similar to tuberculosis. Considering this, it was
extremely difficult to treat such a disease. After R. Koch's discovery, antimicrobial
agents began to be added to the treatment. For a long time it seemed that the infection
could be overcome. However, since the end of the 80s of the last century, an increase
in the incidence of pulmonary tuberculosis and extrapulmonary tuberculosis has been
recorded in countries of all continents, especially in developing countries. Unfortunately, our state was among these countries. The highest incidence rate was
recorded in the south-eastern regions of Asia Minor (Anatolia) and on the African
continent. The WHO was forced to declare tuberculosis a global problem and record
an epidemic of this disease.
Features of the epidemiological situation with tuberculosis in Ukraine are an
increase in the incidence of common forms of infection, the growth of resistance of
mycobacterium tuberculosis to antibacterial medication, significant migration
processes of compatriots and foreign citizens. In addition to the primary resistance of
mycobacteria, which is at the level of 30–35 %, there is a tendency to develop
secondary resistance, which is observed against the background of antibacterial therapy
after 5–6 months of treatment in 45–65 % of patients. According to this indicator,
Ukraine takes the first place in Europe and is among the 5 such countries in the world.
It should be especially noted that the effectiveness of treatment of patients with
multidrug-resistant tuberculosis does not reach 60 %, and in Ukraine it does not exceed
40–45 %. According to the recommendations of the WHO, in order to stop the further
intensification of resistance, such patients should be transferred and are transferred to
palliative treatment, which should take place in outpatient settings, according to the
Protocol of the Ministry of Health.
Since such patients in most cases are not socially responsible, they lead life
according to their «preferences», moving without restrictions in one or another territory
(shops, public transport, etc.), which increases the danger for society of becoming
infected with the primary, secondary and even massive infection, and, which is
especially disturbing, the infection with resistant strains of microorganisms. The most
disturbing is the stay of such patients in family settings, where there is closer contact
with family members and the corresponding consequences. Every year, 1,1 million
children under the age of 15 get infected in the world. The fact that more than 225 000
children of this category die can not be taken lightly (L. V. Veselovskyi, 2018). In
Ukraine and the Sumy region, in the last 5–10 years, there has been an increase in the
incidence of children of all age categories. Where do these sick children come from?
It is clear that they all live in families, some members of which may be infected with not only pulmonary tuberculosis, or other forms, but also with chemoresistant
tuberculosis, that is, where the center of tuberculosis infection has turned into a center
of domestic tuberculosis.
According to the regional center for disease control and prevention in the Sumy
region, the leading position in terms of morbidity in 2022 will be occupied by Shostka
district with an indicator of 50,08 cases per 100 000 population. In second place is
Romny district with an indicator of 46,75 per 100 000 population. But it must be added
that a significant amount of the population emigrated from the region, and in terms of
others - there are simply no conditions left for the survey.
Nevertheless, the issue of combating tuberculosis remains one of the state declared priority areas of policy in the field of health care and social development and
a subject of international obligations. The Government has proposed the Concept of
the National Targeted Program to Combat Tuberculosis for 2018–2021. Significant
results from this program are not yet visible. Moreover, the increase in the incidence
of children in recent years is the most expressive indicator of the epidemic
disadvantage in relation to the burden of tuberculosis in our country.
In view of this, our thesis paper is devoted to the investigation of the peculiarities
of the diagnosis and the effectiveness of the treatment of this particular form of
tuberculosis, which can affect all the chains of the epidemic process in tuberculosis,
which were studied in detail by our compatriot epidemiologist L. Gromashevsky.
The leading chains in the epidemic process are dominated by the source of
tuberculosis, which remains the tuberculosis patient, although some domestic animals
may also be considered. The second link of this process remains the ways of
transmission of the infection, which play a crucial role in case of a domestic center of
tuberculosis, especially in the presence of pathogens of the multiresistant type.
Constant moral and psychological stress and economic troubles significantly weaken
the immune status of contacts and make them susceptible to common infections in
general, and to tuberculosis in particular. The peculiarities of diagnosis of domestic tuberculosis have been previously
covered by us. Therefore, this work fully focuses on the effectiveness of the domestic
tuberculosis treatment.
In the course of the research, we studied two groups of patients who belonged to
domestic tuberculosis:
– the comparison group – the patients who were found first at the given address
and became the source of tuberculosis, thereby «founding» a tuberculosis center, which
we consider appropriate to call a «domestic tuberculosis center»;
– the main group consisted of people who lived together with an ill person (the
source of tuberculosis infection) – and turned out to be contacts.
Since, globally, tuberculosis, among all infectious diseases combined, remains
the main cause of death among the adult population, the relevance of studying the
characteristics of domestic tuberculosis is undeniable.
The purpose of the study was to establish the features and effectiveness of the
diagnostic process of tuberculosis sources and contacts, comparing their duration,
which, in our opinion, can significantly affect the start of treatment, and to investigate
the effectiveness of treatment of this group of patients with the recommendations
regarding the preventive effect on certain links of the epidemic process, among which
are the features of treatment of patients – sources of tuberculosis and features of
treatment of contacts, at the same time agree on the relationship to surgical methods of
treatment and terms of their use.
It was established that the sources of infection in family tuberculosis in 42,6 %
of patients were carriers of multiresistant tuberculosis mycobacteria, and contacts had
such pathogens in 39,4 % ((p = 0,074). Therefore, the difference in the frequency of
such pathogens is not reliable, which may indicate their identical origin. According to
WHO recommendations, the treatment of such patients should be started immediately.
We established that the tubercular process was verified among persons – sources
of tuberculosis mainly (73,3 %) after 20 days of examination, and among contacts
(84,6 %) – up to 10 days. Hence the difference in the effectiveness of treatment
(abacilation, residual changes, relapses, lethality, social rehabilitation). In order to reduce the burden of tuberculosis in our country, there are 5 laws of
Ukraine, 3 orders of the Cabinet of Ministers, 23 Orders of the Ministry of Health of
Ukraine, and 44 International recommendations on the prevention, diagnosis and
treatment of patients with tuberculosis, but the rates of reduction of morbidity leave
much to be desired, which is confirmed by WHO data, according to which about 25 %
of new patients are not detected annually in our country, and they, among other things
(low treatment efficiency, insufficient economic security of the population, war with
the Russian occupier), replenish the base of sources of tuberculosis infection.
A special role in this chain of the epidemic process, in our opinion, belongs to
family tuberculosis. Our study is devoted to the investigation of some reasons for this
situation.2024-01-01T00:00:00Z