คณะนักวิจัยจากสถาบันวิจัยแห่งชาติประเทศอียิปต์: Shaltout AA, Ali SSM
คณะนักวิจัยจากสถาบันแสงซินโครตรอน ดร.วราภรณ์ ตัณฑนุช, ดร.สมชาย ตันชรากรณ์, ดร.วุฒิไกร บุษยาพร
Shaltout AA, Ali SSM, Das G, Aquilanti G, Imam N, Almalawi DR, Tanthanuch W, Tancharakorn S, Busayaporn W. (2025). Investigation of the occurrence and sources of calcium (Ca) in urinary stones using synchrotron radiation based X-ray fluorescence and X-ray absorp-tion spectroscopy (XAS). Anal Methods. Dec 11;17(48):9870-9881. doi: 10.1039/d5ay01402f. PMID: 41347338
โรคนิ่วในระบบทางเดินปัสสาวะ (Urinary stones) เป็นปัญหาสาธารณสุขที่พบได้ 1–15% ของประชากรทั่วโลก โดยก้อนนิ่วส่วนใหญ่กว่า 80–90% มีแคลเซียมเป็นองค์ประกอบหลัก อยู่ในรูปแคลเซียมออกซาเลตและแคลเซียมฟอสเฟต การเสียสมดุลของกระบวนการขับแคลเซียมในปัสสาวะจนเกิดภาวะอิ่มตัวยวดยิ่ง นำไปสู่การเกิดผลึกและการรวมกลุ่มกันเป็นก้อนนิ่ว ที่สร้างความเจ็บปวดและเสี่ยงต่อการอุดกั้นทางเดินปัสสาวะ การระบุการกระจายตัวเชิงพื้นที่และสถานะทางเคมีเฉพาะของแคลเซียมในระดับอะตอมจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเข้าใจdการกำเนิดของโรคและการวางแนวทางป้องกัน
คณะนักวิจัยจากสถาบันวิจัยแห่งชาติประเทศอียิปต์ ร่วมกับคณะนักวิจัยสถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) ศึกษานิ่วจากผู้ป่วยในประเทศซาอุดีอาระเบียจำนวนจำนวน 28 ราย ซึ่งครอบคลุมทั้งกลุ่มที่มีปริมาณแคลเซียมสูง กลาง และต่ำ ทำการวิเคราะห์เชิงปริมาณด้วยเทคนิค Total Reflection X-ray Fluorescence (TXRF) ยืนยันการตรวจพบแคลเซียมคงอยู่ในนิ่วทุกชนิด แม้ในนิ่วกลุ่มที่ไม่ใช่ออกซาเลต เช่น นิ่วกรดยูริกหรือซิสทีน ขณะที่เทคนิค Synchrotron Radiation micro-X-ray Fluorescence (SR-µXRF) จากสถาบันแสงซินโครตรอน Elettra เผยให้เห็นแผนที่การกระจายตัวของธาตุเชิงพื้นที่ โดยพบลักษณะการกระจายเป็นวงของแนวแถบบริเวณที่มีแคลเซียมสูงสลับกับแนวแถบแคลเซียมต่ำ สะท้อนความไม่สม่ำเสมอขององค์ประกอบภายในก้อนนิ่ว ซึ่งเป็นแคลเซียมออกซาเลตในนิ่วกลุ่ม Ca สูง รวมถึงการเรียงตัวเป็นวงรีซ้อนกันของ Ca, Na, Mg, P และ S ตามแนวการเติบโตของก้อนนิ่วกลุ่ม Ca ต่ำ นอกจากนี้ การวิเคราะห์สถานะทางเคมีและโครงสร้างโมเลกุล ด้วยเทคนิค X-ray Absorption Spectroscopy (XAS: XANES และ EXAFS) ณ ระบบลำเลียงแสง BL8 สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) ประเทศไทย ร่วมกับการจำลองแบบ Linear Combination Fitting (LCF) ระบุว่า ก้อนนิ่วประกอบด้วยสารประกอบแคลเซียมหลักผสมผสานกับเฟสทุติยภูมิในสัดส่วนที่ต่างกัน ได้แก่ Calcium oxalate monohydrate (COM), a -TPC, CaHPO4 และ Ca5(PO4)3OH โดยสเปกตรัม EXAFS ใน R-space สะท้อนความแตกต่างของระยะพันธะ Ca–O แสดงว่าอะตอมออกซิเจนรอบแคลเซียมจัดเรียงตัวแตกต่างกัน สอดคล้องกับโครงสร้างของแคลเซียมออกซาเลตและแคลเซียมฟอสเฟตที่พบในนิ่วแสงซินโครตรอนจึงเป็นเครื่องมือสำคัญที่ช่วยอธิบายในเชิงโครงสร้างและองค์ประกอบทางเคมีของนิ่วได้ชัดเจน แม้ในบริเวณที่มีความเป็นผลึกต่ำหรือมีเฟสผสมซับซ้อน ซึ่งผลการวิเคราะห์ที่ได้ อาจนไปประยุกต์ใช้เป็นแนวทางในการแนะนำการบริโภค และการควบคุมอาหารอย่างสมดุลโดย เพื่อยับยั้งการดูดซึมออกซาเลตอิสระเข้าสู่ร่างกาย
รูปที่ 1 แผนที่การกระจายตัวของแคลเซียมด้วยเทคนิค µXRF ณ Elettra Sincrotrone Trieste ประเทศอิตาลี แสดงการกระจายตัวของแคลเซียมในตัวอย่างนิ่ว U30 ซึ่งมีแคลเซียมประมาณ 8.6% และประกอบด้วยแคลเซียมออกซาเลตผสมกับสารประกอบชนิดอื่น ๆ
รูปที่ 2 สเปกตรัม XANES บริเวณขอบการดูดกลืนรังสีเอกซ์ของธาตุแคลเซียม (Ca K-edge) ของตัวอย่างนิ่วทางเดินปัสสาวะและสารมาตรฐาน (ก) และสเปกตรัม EXAFS ในปริภูมิ R (ข) โดยทำการทดลอง ณ BL8 สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) ประเทศไทย
รูปที่ 3 ผลการแปลงเวฟเล็ตของสเปกตรัม EXAFS ของตัวอย่างนิ่วทางเดินปัสสาวะและสารมาตรฐาน (ก) ตัวอย่างนิ่วที่มีโครงสร้างคล้าย α-TCP ได้แก่ U31 และ U34 และ (ข) ตัวอย่างนิ่วที่มีแคลเซียมออกซาเลตเป็นองค์ประกอบหลัก