Badanie procesów nukleacji i wzrostu kryształów struwitu w kontekście powstawania kamieni moczowych

Kamica moczowa jest chorobą rozpowszechnioną od wieków, charakteryzującą się powstawaniem w układzie moczowym krystalicznych złogów. Choroba ta dotyka od 1 do 5% populacji, co świadczy o tym, że kamica moczowa jest problemem społecznym. Co więcej w okresie ostatniego ćwierćwiecza częstość występowania kamicy zwiększyła się o 60-75% . W kamieniach moczowych, których powstawanie uwarunkowane jest zaburzeniami metabolicznymi organizmu, oprócz macierzy organicznej występują głównie kryształy szczawianu wapnia i fosforanu wapnia, których krystalizacja jest w dużym stopniu poznana.

Proponowana w niniejszym projekcie tematyka dotyczy tzw. kamieni infekcyjnych, których powstawanie uwarunkowane jest zakażeniem dróg moczowych drobnoustrojami mającymi zdolność rozkładania mocznika, np. drobnoustrojami z rodzaju Proteus. Głównym komponentem takich kamieni jest fosforan amonowo-magnezowy (struwit) i, w mniejszym stopniu, węglan fosforowo-wapniowy (węglan apatytu). Powstawaniekamieni infekcyjnych jest procesem biofizycznym, którego mechanizm jest znacznie bardziej złożony niż w przypadku kamieni szczawianowych. Kamienie infekcyjne rosną bardzo szybko i są poważnym problemem medycznym ponieważ brak odpowiedniego leczenia może skutkować nawet utratą nerki.

Celem projektu jest wyznaczenie podstawowych parametrów fizycznych określających przebieg procesów nukleacji i krystalizacji kryształów struwitu – komponentu infekcyjnych kamieni moczowych – oraz wpływu drobnoustrojów z rodzaju Proteus na te procesy. Planowaną drogą do tego celu jest: a) hodowla wymienionychkryształów z roztworu syntetycznego moczu w obecności drobnoustrojów Proteus; b) hodowla tychże kryształów w obecności wybranych makrocząsteczek, mogących wykazywać działanie promujące lub hamujące wzrost; c) analiza procesów nukleacji metodami spektroskopii absorpcyjnej; d) analiza otrzymanych kryształów metodami mikroskopii optycznej i elektronowej oraz metodą dyfrakcji promieni rentgenowskich; e) analiza różnych form wzrostowych otrzymanych kryształów oraz identyfikacja poszczególnych płaszczyzn krystalograficznych; f) określenie typu tych płaszczyzn; g) komputerowe modelowanie wzrostu wspomnianych kryształów przy użyciu pakietów SHAPE i Materials Studio (Accelrys). Przeprowadzone badania i analiza teoretyczna powinny dostarczyć bazy dla opracowania bardziej kompletnego modelu wzrostu badanych kryształów ze szczególnym uwzględnieniem inhibitorów i promotorów wzrostu. Pomyślne rozwiązanie postawionych problemów może pomóc w likwidowaniu przyczyn kamicy moczowej, a nie tylko jej skutków.