NIR-Vis Up-Conversion Luminescence in the Yb3+,Er3+ Doped Y2O2S, ZrO2, and NaYF4 Nanomaterials

Since the discovery of the up-conversion phenomenon, there has been an ever increasing interest in up-converting phosphors in which the absorption of two or more low energy photons is followed by emission of a higher energy photon. Most up-conversion luminescence materials operate by using a combination of a trivalent rare earth (lanthanide) sensitizer (e.g. Yb or Er) and an activator (e.g. Er, Ho, Tm or Pr) ion in a crystal lattice. Up-converting phosphors have a variety of potential applications as lasers and displays as well as inks for security printing (e.g. bank notes and bonds). One of the most sophisticated applications of lanthanide up-conversion luminescence is probably in medical diagnostics. However, there are some major problems in the use of photoluminescence based on the direct UV excitation in immunoassays. Human blood absorbs strongly UV radiation as well as the emission of the phosphor in the visible. A promising way to overcome the problems arising from the blood absorption is to use a long wavelength excitation and benefit from the up-conversion luminescence. Since there is practically no absorption by the whole-blood in the near IR region, it has no capability for up-conversion in the excitation wavelength region of the conventional up-converting phosphor based on the Yb3+ (sensitizer) and Er3+ (activator) combination. The aim of this work was to prepare nanocrystalline materials with high red (and green) up-conversion luminescence efficiency for use in quantitative whole-blood immunoassays. For coupling to biological compounds, nanometer-sized (crystallite size below 50 nm) up-converting phosphor particles are required. The nanocrystalline ZrO2:Yb3+,Er3+, Y2O2S:Yb3+,Er3+, NaYF4:Yb3+,Er3+ and NaRF4-NaR’F4 (R: Y, Yb, Er) materials, prepared with the combustion, sol-gel, flux, co-precipitation and solvothermal synthesis, were studied using the thermal analysis, FT-IR spectroscopy, transmission electron microscopy, EDX spectroscopy, XANES/EXAFS measurements, absorption spectroscopy, X-ray powder diffraction, as well as up-conversion and thermoluminescence spectroscopies. The effect of the impurities of the phosphors, crystallite size, as well as the crystal structure on the up-conversion luminescence intensity was analyzed. Finally, a new phenomenon, persistent up-conversion luminescence was introduced and discussed. For efficient use in bioassays, more work is needed to yield nanomaterials with smaller and more uniform crystallite sizes. Surface modifications need to be studied to improve the dispersion in water. On the other hand, further work must be carried out to optimize the persistent up-conversion luminescence of the nanomaterials to allow for their use as efficient immunoassay nanomaterials combining the advantages of both up-conversion and persistent luminescence.

Lapsuusiän ahdistuneisuushäiriön epidemiologia ja seulontamenetelmät

Tämä kirjallinen opinnäytetyö on osa Turun Yliopiston VARSA 2014 –tutkimushankkeessa toteutettua syventävää opintoprojektia. Tavoitteena on kirjallisuuskatsauksen keinoin perehtyä tutkimushankkeen taustoihin, eli lapsuusiän ahdistuneisuushäiriöön ja sen seulonnassa käytettäviin menetelmiin. Toisena tavoitteena on ollut tutkimuksen tekoon tutustuminen käytännön tasolla. Systemaattinen kirjallisuuskatsaus perustui PubMed-tietokannasta haettuihin artikkeleihin, pääosin review-artikkeleihin ja meta-analyyseihin. Käytössä oli myös painettuja lähteitä. VARSA 2014 –koululaistutkimuksessa lapset ja heidän vanhempansa täyttivät SCARED –kyselylomakkeen sekä vastasivat taustakysymyksiin mm. kiusaamiskokemuksista. Mukana oli lähes tuhat lasta neljästä turkulaisesta koulusta. Osallistuin käytännössä aineiston keräämiseen ja tallentamiseen ja muuhun tutkimusryhmän toimintaan. Kirjallisuuskatsauksen perusteella ahdistuneisuushäiriö on yleisin lapsuusiän mielenterveyden häiriö ja yleisempi tytöillä kuin pojilla. Keskeisiä oireita ahdistuneilla lapsilla ovat fyysiset, stressin aiheuttamat oireet sekä ahdistaviin tilanteisiin liittyvä välttämiskäyttäytyminen. Hoitamaton ahdistuneisuushäiriö altistaa useille aikuisiän ongelmille, mm. masennukselle ja päihderiippuvuudelle. Häiriötä voidaan hoitaa tehokkaasti, mutta ongelmana on, että lapsen hoitoon pääsy viivästyy usein merkittävästi, koska ahdistuneisuutta ei havaita ajoissa. Lupaavaksi työkaluksi ahdistuneisuuden havaitsemisessa on osoittautunut Yhdysvalloissa kehitetty SCARED –kyselylomake. Lomakkeesta on olemassa sekä lapsen että vanhemman täytettävä versio, ja sillä voidaan kartoittaa lapsen ahdistuneisuuden voimakkuutta sekä määrittää, mikä ahdistuneisuushäiriön alatyyppi on kyseessä. Lomakkeen luotettavuus seulontatyökaluna on vahvistettu useissa tutkimuksissa, ja sitä voidaan käyttää ahdistuneiden lasten seulomiseen suuresta joukosta, esimerkiksi koululuokasta. VARSA 2014 –koululaistutkimuksen tulokset eivät ole vielä käytettävissä tämän opintoprojektin valmistuessa.

Lasten influenssakaudet 2011−2012 ja 2012−2013: Epidemiologia, taudinkuva ja hoito Tyksin lasten ja nuorten klinikassa

Lasten influenssaepidemiat ajoittuvat keskitalvelle, jolloin myös muut hengitysteiden virusinfektiot ovat yleisiä. Lisäksi lasten influenssan kliininen kuva vaihtelee voimakkaasti, mikä aiheuttaa ongelmia erotusdiagnostiikassa. Influenssan diagnostiikka perustuu esitietoihin, kliiniseen kuvaan, tietoon epidemiologisesta tilanteesta ja virologiseen diagnostiikkaan. Kliinisen diagnostiikan osuvuus on kuitenkin lapsilla heikko. Influenssa olisi hyvä erottaa muista virusinfektioista, koska aikainen viruslääkitys lyhentää taudin kestoa. Tutkimukseni tarkoituksena oli selvittää mariPOC-viruspikadiagnostiikalla todettujen lasten A- ja B-influenssavirustartuntojen epidemiologia Tyksin lasten ja nuorten poliklinikalla influenssakausina 2011−2012 ja 2012−2013. Lisäksi selvitettiin lasten influenssan tyypillinen oirekuva ja komplikaatioiden esiintyvyys. Hoitoon liittyen tilastoitiin jatkohoitopaikat ja käytetyt antimikrobilääkitykset. Saatuja tuloksia verrattiin aiempaan kirjallisuuteen. Tutkimusta varten käytössäni oli mariPOC-viruspikadiagnostiikkalaitteen näytetiedot marraskuun 2011 alusta joulukuun 2013 loppuun. Näytteet on voitu alun perin ottaa myös muiden virusten kuin influenssan diagnosoimiseksi. Epidemiologisessa analyysissä huomioitiin kaikki otetut influenssanäytteet. Tutkimusjoukkoon valikoitui yhteensä 113 influenssaan sairastunutta lasta. Tämän tutkimusjoukon influenssanäytteet voitiin yhdistää luotettavasti sairauskertomustietoihin, joita tarkasteltiin retrospektiivisesti. Viruspikadiagnostiikalla varmennettujen influenssakausien aikana noin 10 % kaikista näytteistä oli influenssapositiivisia. Suurin tautitaakka Tyksin lasten ja nuorten poliklinikalla kohdistuu alle 4-vuotisiin lapsiin, joiden osuus oli yli puolet kaikista influenssatapauksista (52 %). Suurin osa sairastuneista lapsista oli aiemmin terveitä (67 %). Yleisimmät krooniset sairaudet potilasjoukossa olivat astma (11 %) ja jokin neurologinen sairaus (9 %). Kolme yleisintä oiretta olivat korkea kuume (89 %), yskä (64 %) ja nuha (52 %). Myös muita influenssan tyyppioireita esiintyi usein. Komplikaatioista yleisimmät olivat otiitti (17 %), kuumekouristus (7 %), pneumonia (6 %) ja laryngiitti (4 %). Vakaviakin komplikaatioita todettiin osalla. Alle neljävuotiaat saivat komplikaatioita enemmän (p=0,02), lisäten pienten lasten tautitaakkaa. Influenssadiagnoosin varmentumisen jälkeen viruslääkitystä sai 61 %, ja vastaavasti antibioottia 30 % lapsista. Neljännes sairastuneista lapsista tarvitsi sairaalahoitoa. Influenssan lapsille aiheuttama tautitaakka on yhä varsin merkittävä. Viruspikadiagnostiikka voi toimia hyödyllisenä erotusdiagnostisena apuvälineenä epäiltäessä influenssaa lapsilla, mutta sen tueksi tarvitaan myös muita laboratoriotutkimuksia vakavien sairauksien tunnistamiseksi. Paremmalla rokotuskattavuudella influenssan lapsille aiheuttamaa tautitaakkaa olisi mahdollista keventää.