Mineraller ve Sebep Oldukları Hastalıklar

Mineraller ve Sebep Oldukları Hastalıklar, en önemli özellikleri alterasyon mineralleri olması ve kendi elektrik yük dengelerini bulundukları ortama göre ayarlayabilmeleridir

Tozun akciğerlerde tutulması ile ilgili yapılan araştırmalarda; 0.5 (µm)’den  küçük olan taneciklerin geri atılmasının tozun kimyasal yapısına ve özgül ağırlığına bağlı olduğu bildirilmiştir. Slikoz hastalığından ölen hastalar üzerinde yapılan bir araştırmada; akciğerde boyutu 5 µm’a kadar olan toz tanecikleri bulunmuştur. Nadir olarak 10 µm çapındaki tanecikler görülmüşse de bu durumun tamamen taneciklerin şeklinden kaynaklandığı düşünülmüştür. Akciğerde tutulan toz taneciklerinin büyüklüğü 0.2-2.0 µm arasında ve özellikle 1 µm civarındadır. 20 angströmden (0.002 µm) küçük olan taneciklere ise akciğerde rastlanmamıştır. Bu boyuttaki ince tozların akciğer sıvılarında taşındığı ve hemen çözündüğü düşünülmektedir. Bilindiği gibi tane boyutu küçüldükçe çözünmede artmaktadır.

Metabolizmaya giren toz inert olabilmektedir. Bu durumda tozun çok az veya hiç etkisi olmaz. Fakat toz biyolojik olarak aktif ise; toksik, allerjik, fibroblastik veya kimyasal olarak ara reaksiyonlara katılabilmekte ve altere olabilmektedir. Hastalıklara neden olan minerallerin en önemli özellikleri alterasyon mineralleri olması ve kendi elektrik yük dengelerini bulundukları ortama göre ayarlayabilmeleridir.

Mineraller ve Sebep Oldukları Hastalıklar

Pnömokonyozlar;

Silikosis:

Kuvars tozlarının akciğerlerde oluşturduğu bir hastalıktır. Silikozis deyimi ilk olarak Visconti ( 1871 ) tarafından rapor edilmiştir. Önceleri “Maden Tüberkülozu” olarak isimlendirilmiş olan hastalığın çok ince kuvars (SiO₂) içeren tozların solunmasından kaynaklandığı anlaşılmıştır. 0.5-5 µm çapındaki tozlar, 5-10 yıl gibi uzun bir süre ve tozların yoğun olduğu bir ortamda solunurlarsa hastalığa yol açabilmektedirler. Esas etki kömür tozu ile birlikte bulunan SİO₂ e aittir.

Asbestozisler :

Asbest Cisimleri: 10 mm dan uzun bütün asbest tipleri çekirdek olmak üzere, bunların üzerinde çubuklar veya boncuklar dizisine benzer şekilde biriken organik materyalin oluşturduğu cisimlerdir. Asbest cisimlerinin serpantin liflerinden ziyade amfibol lifleri ile oluştukları gözlenmiştir.  Talk, alüminyum silikatlar, zeolit gibi lif biçimli mineraller, organik lifler de asbest cisimlerinin oluşumuna neden olabilirler. Asbest grubu lifli mineraller solunum yolu ile alındıktan sonra mesotelial hücrelere direkt olarak toksik etkilerinden dolayı plevral inflamasyonu provake edebilirler. İnhale edilen asbest lifleri aynı zamanda akciğerden inflamatuar sitokinlerin ve büyüme faktörlerinin salınımına yol açarak indirekt olarakta plevral hasarlanmayı ortaya çıkarabilmektedir.

Plevral plaklar: Asbeste maruziyet nedeniyle oluşan subplevral hyalinize alanlardır. Boyutları değişik olduğu gibi genellikle her iki hemitoraksta birlikte gelişirler. Plevral plaklar incelendiğinde; plakların yapısında lifsel biçimli amfibollerin bol miktarda, serpantin asbest liflerinin çok az miktarda bulunduğu görülmüştür.

Plevral Effüzyon: Plevral effüzyonun çeşitli nedenleri vardır. Nedeni bilinmeyen plevral effüzyonlu hastaların geçmişlerinde direkt veya indirekt olarak asbestlerle karşı karşıya kaldıkları saptanmıştır

Plevral kalınlaşma: Asbest işçileri arasında en yaygın olan hastalıktır

Bronş Kanseri: Asbest lifleri akciğerde lokal doku reaksiyonu ve özellikle küçük bronşların epitelinde önce metaplazi, daha sonrada bronkojenik kanser gelişmesine sebep olabilmektedir. Asbestin işlenmesi esnasında asbestlere bulaşan eser elementlerin de bronş kanserinin nedeni olabileceği düşünülmektedir.

Mezotelioma: Bu hastalığa neden olan mineraller amfibol grubundan krokidolit, amesit, antofillit, tremolit, aktinolit, serpantin grubundan krizotil, ayrıca çeşitli kil mineralleri ve bazı zeolit mineralleriyle, sillimanit, rutildir. Mineral tozlarıyla karşı karşıya kalmakla hastalık en az 3-5 yıl, ortalama olarak 30-40 yılda gelişmektedir.

Minerallerin Jinekolojik Hastalıklarla İlişkileri

Genital pudra kullanımı sonucu yumurtalık kanserine yakalanma sıklığının arttığı  öne sürülmektedir

Minerallerin Gastroenteroloji Hastalıkları ile İlişkiler

Kanser

Krizotil, aktinolit, tremolit, antofillit, krokidolit ve amosit minerallerin etkisi altında kalan insanlarda mide ve pankreas kanserlerinden ölüm oranının bu minerallerin etkisine maruz kalmayanlardan daha fazla olduğu bildirilmiştir.  Bu minerallerle karşı karşıya kalmanın iç organlardaki kanser riskini nasıl arttırdığı açıkça belirlenmemiştir. Ancak çalışmalar lifsel biçimle minerallerin bütün vücut dokularına yayılabildiğini göstermektedir. Mide kanserinin coğrafik yayılımı incelenirken genetik, iklim, görev, diyet, jeoloji gibi faktörler üzerinde durulmaktadır. Birçok araştırma jeolojik faktörün mide kanserine neden olan etkenler arasında belli bir ağılığa sahip olduğunu göstermektedir.

Safra kesesi taşları

Safra kesesi taşlarının büyük çoğunluğu organik materyalden oluşmaktadır. Bununla beraber organik materyalin yanı sıra kalsit, aragonit ve vaterit bulunduran veya tamamen bu üç karbonat mineralinden oluşan taşlar da belirlenmiştir.

Mineraller ile Ürolojik Hastalıklar Arasındaki İlişkiler

Kanser

Çeşitli minerallere maruz kalanlarda ürolojik kanserlerin görülme sıklığının arttığı bildirilmiştir

Üriner Taşlar

Böbrek taşları; idrarın tuzlara doyması ve küçük kristallerin ortaya çıkmasıyla oluşmaya başlar. Taş oluşumunda, beslenme, idrar miktarının azalması, idrar akışının engellenmesi, metabolizma bozuklukları, ilaçlar, travmalar, kronik kemik iltihapları ve idrar yolları iltihaplarından biri veya bir kaçının etken olduğu söylenebilir. Ülkemizde oksalat türü taş yapısının sık görülmesi beslenme alışkanlıkları ile ilgilidir, ürik asit ve ürat taşlarının oluşumu ise sıcak iklim koşullarına ve az sıvı alma eğilimine bağlı olarak açıklanmaktadır. Üriner sistem taşlarının kristal yapıları ülkeden ülkeye hatta aynı ülke içinde bölgeler arasında farklılık göstermektedir. Üriner sistem taşlarının başlıca özellikleri şunlardır;

1) Biyolojik-kimyasal bir sedimantasyon olayının ürünüdürler ve idrardan çökelme yolu ile oluşurlar. Bu çökelmenin başlıca nedenleri ise idrarın fiziksel, kimyasal ve bakteriyolojik özelliklerinde oluşan değişikliklerdir.

2) Üriner kayaçları karmaşık bileşimlidirler.

3) Bir veya birkaç fazdan oluşmuş agregatlar halindedirler.

Kalsiyum Oksalat Taşları

Böbrek taşlarının %60-70’i kalsiyum oksalat içerir. Kimyasal bileşimi ve kristal yapısı farklı iki çeşit kalsiyum oksalat taşı vardır. Bunlar, kalsiyum oksalat di hidrat (vedelit) ile kalsiyum oksalat mono hidrat (vevelit) mineralidirler.

Ürik Asit Taşlar

Metabolizma faaliyetlerinin son ürünü olarak böbreklerden atılmalarına rağmen üriner sistem taşlarında  %5-6 oranında görülmektedir.

Fosfat Taşları

Türleri karbonat, apatit, struvit, brusit ve vitlokit’dir. Taşların %5’ inde struvit, %2’sinden azında karbonat apatit bulunmaktadır.

Nadir Taşlar

Sistin taşları, taş hastalarının %1’inde görülmektedir. Sistin proteinin temel yapı maddesi olan kükürtlü bir amino asitten oluşur. Amonyum ürat taşları, enfeksiyonlarla ilgili olarak başlangıçta antibiyotiklerden meydana gelebileceği kabul edilmektedir. Ksantin taşları ise, çok nadir olarak bulunur. Doğumsal bir metabolizma hastalığı sonucu ortaya çıkarlar.

Eczacılık Teknolojisinde Kullanılan Mineraller

Eczacılık teknolojisinde, bentonit, montmorillonit ve talktan büyük ölçüde yararlanılmaktadır. Bunların İnsan sağlığına olumlu katkıları olduğu gibi olumsuz etkileri de vardır

Tozların (Minerallerin) Analiz Yöntemleri

Mineraller; doğal bir şekilde oluşan, belirli bir kristal içyapısı ve kimyasal bileşime sahip olan, kendine özgü fiziksel ve kimyasal özellikler içeren katı maddelerdir. Minerallerin analizinde; fizik-kimya-matematik gibi temel disiplinlerden yararlanılmaktadır.

Mineral tozlarının analizi, kristallografi ve tanımlamalı mineraloji olmak üzere iki ana yöntemle yapılmaktadır.

Kristal; kendisini meydana getiren atom veya moleküllerin iç strüktürel yapısının sonucu olarak, düz yüzeylerle sınırlanmış katı cisimdir. Bir yönden mineral kristale eşdeğerdir. Kristallografi; mineralleri oluşturan atom veya moleküllerin iç strüktür yapılarının X-ışınları ile üç boyutlu (uzayda)  olarak dizilimlerini incelemektedir. Kristalleşme sıvı bir çözeltide erimiş maddeler ve gazlardan, buharlaşma veya basınç ve sıcaklığın azalması ile başlar. Sıvı soğuyunca atomların hareketi yavaşlar, sonuç olarak kristalin veya amorf katılara dönüşürler. Atomlar üç boyutlu geometrik bir kafes oluştururlar. Bu kafes üç boyutlu yönde eşdeğer düğüm noktalarının dizilimi şeklindedir. Her düğüm noktası bir atom, iyon veya molekülün ağırlık merkezi olarak kabul edilmektedir.

Minerallerin ve tozlarının kimyasal bileşimlerini bulmak için çeşitli teknikler kullanılmaktadır.

X-Işınlarının Difraksiyon Analizi

Bir kristal üzerine X-ışınları düştüğünde, kristali oluşturan atomlar saçılır. Difrakte ışının oluşması için düzgün olarak sıralanmış olan bu atomlardan saçılan dalgaların birbirlerini kuvvetlendirmesi gerekir. İki dalganın birbirini kuvvetlendirmesi içinde aynı fazda olmaları veya faz farkının dalga boyunun tam katlarına eşit olmalıdır. Mineral tozlarının analizinde numune 1 damla aseton ile karıştırılarak bir tarafı kapalı cam içine yerleştirilir. Numune yerleştirilirken, üzerine ikinci düz bir cam ile bastırılır. X-ışınları kamerası tarafından farklı θ açılarına göre difraksiyonlar pikler halinde alınır. Toz numunesinde yüzeyleri taranarak elde edilen pik boyları ölçülür. Mineral karakteristik cetvellerinden kristal tayini yapılır

X-ışınları difraksiyon yöntemleri ile herhangi bir kristaldeki birim hücrenin kesin boyutlarını ölçmek, hücredeki atom sayısını bulmak ve kristal yapısındaki atomların düzenini saptamak mümkündür. Aynı tür minerale ait çeşitli kristallerde, belirli bir yüzün düzlem açısı, bu yüzlerin gelişimleri nasıl olursa olsun sabittir. Kristallerde, sertlik, ısı, elektrik iletkenliği, ısısal genleşme gibi özellikler vardır. Bu özellikler doğrultu ile devamlı değişmektedir.

Herhangi bir doğrultuda belirli bir değerleri vardır ve grafik olarak düzgün, yuvarlak ve kapalı bir yüzey şeklinde gösterilebilir. X-ışını toz difraksiyon tekniğini en çok kullanılan diğer iki teknikle karşılaştırıldığında X- ışını hata payının % 2 gibi çok düşük değerde kaldığı görülür. En iyi analiz yöntemi olarak ta önerilmektedir. Özellikle üriner sistem taşlarının analizinde X-ışını toz difraksiyonu ( XRD ) tekniği kullanılmaktadır.

Kristalokimyasal Analiz

Kristal yüzeylerinin dış şekillerine göre, kristale özgü yapıyı tanımlamak ve gelişmiş yüzeylerin tanımına dayanmaktadır. Bu yüzeyler, elementer yüzeylerin maksimum yoğunluktaki düzlemlerine eşdeğerdirler. Bu analiz metodu, kristalin kimyasal bileşimi ile iç ve dış yapı şekilleri, çeşitli fiziksel özellikleri arasındaki ilişkileri ortaya çıkarmakta bir köprü görevini üstlenen yeni bir bilim dalıdır.

Mikroskop Analizi

Polarizen mikroskopta mineral üzerine düşen ışığı yansıtma gücü mikrometrik oküler aracılığı ile ölçülür. Bu özellik; minerallerin sertlik, renk, reaktiflere karşı gösterdiği direnç gibi özelliklerle beraber tanımlanmaktadır. Mikroskop verileri mineralleri tanımlama tabloları veya özel olarak hazırlanmış mineral tayin abakları ile karşılaştırılarak sonuca gidilmektedir.

Isısal Analiz

Mineral toz numunelerin ısınma eğrisini elde ederek, sıcaklığın artması halinde kimyasal (suyunu kaybetme, oksidasyon, redüksiyon, diğer bir polimorfik şekle dönüşüm) ve fiziksel özelliklerinin dönüşümüne bağlı olarak endotermik veya ekzotermik olduğunu tespit etme yöntemidir. Mineral tozlarının analizinde yaygın olarak kullanılan metotların başında gelmektedir. Çok az miktardaki toz numunelerin analizini bu metotla yapmak mümkündür.

Kimyasal Analiz

Toz numuneleri öncelikle kimyasal analiz için hazırlanmaktadır. Binoküler mikroskop altında veya mineral zenginleştirme metotları ile numune yabancı artıklardan arındırılır. Veriler % ağırlık olarak ifade edilerek atomik veya moleküler miktarlara dönüştürülmektedir.

Spektral Analiz

Elementlerin alevde karakteristik bir renk verme esasına dayanan bir analiz yöntemidir. Bu analiz yöntemi her elementin kendine özgü bir ışık çizgisi olduğu prensibine dayanır. Sezyum elementi bu yöntem sayesinde keşfedilmiştir. Mineral tozları üzerine gönderilen ışık izleri hassas kağıt veya fotoğraf kağıdı üzerine kaydedilerek şiddeti ölçülmektedir. Spektral analiz yönteminin diğer bir özelliği ise çok hızlı ve kesin sonuç alınabilmesidir. Bir günde 30 değişik mineral toz analizi yapmak mümkündür.

Radyokimyasal Analiz

Mineral tozları antikatot üzerine yerleştirildikten sonra, X-ışınları gönderilerek ışık çizgileri belirlenmektedir. Spektral analizden farkı X-ışınları tüpünün elektronlarının alınabilmesinin yeterli düzeyde olmasıdır. Bu analiz yöntemi özellikle minerallerdeki nadir toprak alkalilerin tanımı için çok gereklidir. Çünkü bu tür elementlerin kimyasal analizi uzun, yorucu ve problemli çalışmaları gerektirmektedir.

Lüminesans Analiz

Sıcaklık ve basınç altında kristalleştirilen mineral tozlarının katodik ışınların dalga boylarının elde edilmesi esasına dayanmaktadır.

Çamur Analizi

Tozlanma esnasında kimyasal reaksiyona duyarlı kuvars, magnetit, zirkon, turmalin, rutil, kassiterit, altın, platin gibi mineraller bozulmadan kalırlar. Bu yöntem için alınan numuneler yıkanarak konsantreleri elde edilmektedir. Minerallerin gravimetrik, manyetik, mikrokimyasal reaksiyonlar, spektral inceleme, parlatma, mikroskobik özellikler yardımı ile analizleri yapılabilmektedir.

Elektronik Mikroskop Analizi

Dalga boyu daha küçük olan ültraviyole ışıkta geniş immersiyonlu objektifler kullanılır. Boyutu 0.2 µm kadar olan mineral tozları  bu yöntemle analiz edilebilmektedir.

Deneysel Analizler

Yapay minerallerin laboratuarda kimyasal ve fizikokimyasal yöntemlerle elde edilmesiyle birlikte bunları doğada oluşum ve kristalleşme koşullarının ortaya konulması açısından son derece önemlidir.

Sonuç olarak; insan sağlığına etki eden minerallerin bilinmesi ve analiz edilebilmesi, jeolojik ve epidemiyolojik araştırmalara imkan verdiği gibi, hastalıklardan korunma ve tanı koymada da yardımcı olmaktadır.

Kaynaklar;

Morales Suarez-Varela M, Llopis Gonzales A, Tejerizo perez ML, Ferrandiz Ferragud J. Concentration of nitrates in drinking water and its relationship with bladder cancer. J Environ Pathol Toxicol Oncol