মিথিলিন ব্লুর তরঙ্গদৈর্ঘ্য: ইরেডিয়েন্স, জ্যামিতি এবং এক্সপোজার নির্দেশিকা

দুটি গবেষণাপত্রে মিথিলিন ব্লুকে প্রতি বর্গ সেন্টিমিটারে 10 J আলোতে এক্সপোজ করার কথা বলা হয়েছে। একটিতে ব্যাকটেরিয়া ধ্বংস হয়। অন্যটিতে পরিমাপযোগ্য কোনো পরিবর্তন দেখা যায় না। শুধুমাত্র ডোজ তুলনা করা পাঠক মনে করতে পারেন যে ক্ষেত্রটি অসামঞ্জস্যপূর্ণ। ক্ষেত্রটি অসামঞ্জস্যপূর্ণ নয়। ডোজ কখনোই সম্পূর্ণ এক্সপোজার ছিল না।

একটি আলোক এক্সপোজার হলো একাধিক প্যারামিটারের একটি ছোট সিস্টেম, যা একসঙ্গে কাজ করে: তরঙ্গদৈর্ঘ্য, ইরেডিয়েন্স, সময়কাল, এর ফলে তৈরি ফ্লুয়েন্স, অক্সিজেনের প্রাপ্যতা, রঞ্জকের ঘনত্ব ও অ্যাগ্রিগেশন অবস্থা, রঞ্জক ও আলোর মধ্যবর্তী সময়, এবং আলো যে অপটিক্যাল পথ দিয়ে নমুনার মধ্য দিয়ে যায়। একটি পরিবর্তন করলে ফটোকেমিস্ট্রি পরিবর্তিত হয়। এই নিবন্ধে প্রতিটি প্যারামিটার বিশ্লেষণ করা হবে, তারপর near infrared photobiomodulation এবং সরাসরি রঞ্জক photoactivation-এর পার্থক্য ব্যাখ্যা করা হবে, কারণ এই দুটি ক্ষেত্র সবচেয়ে বেশি বিভ্রান্ত হয়।

তরঙ্গদৈর্ঘ্য নির্ধারণ করে রঞ্জক অংশগ্রহণ করবে কি না

পানিতে মিথিলিন ব্লু মনোমার হিসেবে লাল আলো শক্তিশালীভাবে শোষণ করে, যার শীর্ষ প্রায় 664 থেকে 665 nm এবং 610 nm-এর কাছাকাছি একটি ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের কাঁধ থাকে, যা রঞ্জক ডাইমার এবং বৃহত্তর স্ট্যাকে অ্যাগ্রিগেট হলে বৃদ্ধি পায়। শীর্ষের কাছাকাছি মোলার এক্সটিঙ্কশন প্রায় 65,000 থেকে 85,000 M-1 cm-1 মাত্রার, তাই মাইক্রোমোলার দ্রবণও ইতিমধ্যে তীব্র নীল। মিথিলিন ব্লু, DNA এবং জৈবিক সাবস্ট্রেট সম্পর্কিত প্রাথমিক ফটোকেমিক্যাল পর্যালোচনা এই শোষণ আচরণ এবং পরবর্তী উত্তেজিত অবস্থা রসায়ন নথিভুক্ত করে: শোষণের মাধ্যমে একটি স্বল্পস্থায়ী singlet state তৈরি হয়, যা দীর্ঘস্থায়ী triplet state-এ রূপান্তরিত হয়, যার রিপোর্ট করা yield প্রায় 0.5; বায়ুসমৃদ্ধ দ্রবণে এটি প্রায় 2 microseconds-এর মধ্যে অক্সিজেন দ্বারা quench হয়।

এই quenching ধাপেই দুটি ফটোকেমিক্যাল পথ আলাদা হয়ে যায়। Type II chemistry-তে triplet dye ground state oxygen-এ শক্তি স্থানান্তর করে এবং singlet oxygen তৈরি করে, যার সাধারণত উদ্ধৃত yield প্রায় 0.52। Type I chemistry-তে triplet dye পরিবর্তে কোনো substrate-এ electron বা hydrogen স্থানান্তর করে, ফলে superoxide এবং hydroxyl species-সহ radicals তৈরি হয়। উভয় প্রক্রিয়া একই সময়ে চলতে পারে, এবং Type I অবদান রাখলেও প্রচলিত photodynamic effect অক্সিজেনের ওপর দৃঢ়ভাবে নির্ভরশীল থাকে।

মিথিলিন ব্লুর তরঙ্গদৈর্ঘ্য নির্বাচনের ক্ষেত্রে ফলাফল একটি সহজ নিয়ম। প্রায় 630 থেকে 680 nm-এর লাল আলো রঞ্জকের ব্যান্ডের সঙ্গে মিলে যায়, যেখানে 660 থেকে 665 nm মনোমারের সর্বোচ্চ শোষণের কাছাকাছি, তাই পর্যাপ্ত রঞ্জক উপস্থিত থাকলে এটি photosensitizer chemistry চালাতে পারে। 810 nm near infrared ground state absorption band-এর অনেক বাইরে অবস্থান করে, তাই এটি রঞ্জকের সরাসরি excitation-এর জন্য দুর্বল তরঙ্গদৈর্ঘ্য। ঘনত্ব একটি বাস্তব বিষয়কে জটিল করে: ঘনত্ব বাড়লে আরও বেশি রঞ্জক dimer এবং aggregated আকারে থাকে, যা প্রায় 610 nm-এ শোষণ করে এবং প্রতি অণুতে কম দক্ষতার সঙ্গে photosensitize করে, তাই রঞ্জকের পরিমাণ দ্বিগুণ করলে প্রভাব দ্বিগুণ হয় না। লাল আলো থেরাপির সঙ্গে মিথিলিন ব্লুর সহায়ক পর্যালোচনা যেকোনো photosensitized reaction-এর পূর্বশর্ত হিসেবে এই শোষণ নিয়মটি ব্যাখ্যা করে।

ইরেডিয়েন্স, সময়কাল এবং ফ্লুয়েন্স তিনটি আলাদা প্যারামিটার, একটি নয়

ফ্লুয়েন্স, J প্রতি বর্গ সেন্টিমিটারে প্রকাশিত, হলো ইরেডিয়েন্স এবং সময়ের গুণফল। শুধুমাত্র ফ্লুয়েন্স রিপোর্ট করলে শক্তি পৌঁছানোর হার লুকিয়ে যায়, এবং সেই হার গুরুত্বপূর্ণ।

স্বল্প সময়ে উচ্চ ইরেডিয়েন্স এবং দীর্ঘ সময়ে নিম্ন ইরেডিয়েন্স একই ফ্লুয়েন্স দিতে পারে, কিন্তু তাদের রসায়ন ভিন্ন হতে পারে। উচ্চ ইরেডিয়েন্স দ্রবীভূত অক্সিজেনকে diffusion দ্বারা প্রতিস্থাপনের চেয়ে দ্রুত ব্যবহার করে, ফলে এক্সপোজারের মাঝপথে অক্সিজেন নির্ভর Type II পথ সীমিত হয়। এটি তাপও জমা করে, এবং টিস্যু উত্তাপের প্রতিক্রিয়ায় রক্তপ্রবাহের পরিবর্তন ঘটায়, যা অক্সিজেনেশন ও রঞ্জকের বণ্টন উভয়কে পরিবর্তন করে। দীর্ঘ সময় ধরে নিম্ন ইরেডিয়েন্স অক্সিজেন সরবরাহ বজায় রাখে, কিন্তু এক্সপোজারের সময়ের মধ্যেই repair এবং reoxygenation প্রক্রিয়াগুলো কাজ করার সময় পায়। ফটোকেমিস্ট্রি পাঠ্যপুস্তকে শুধুমাত্র মোট ডোজ গুরুত্বপূর্ণ—এই ধারণাকে reciprocity বলা হয়। অক্সিজেন, উত্তাপ বা জীববিজ্ঞান অংশগ্রহণ করলে এটি ব্যর্থ হয়, যা টিস্যুর ক্ষেত্রে প্রায় সবসময় ঘটে।

মিথিলিন ব্লুর সঙ্গে মানব antimicrobial photodynamic exposure সাধারণত 6 থেকে 18 J প্রতি বর্গ সেন্টিমিটার ব্যবহার করে, যা photobiomodulation মানের সঙ্গে ওভারল্যাপ করে। তাই শুধুমাত্র ফ্লুয়েন্স দিয়ে regime শনাক্ত করা যায় না। 660 nm-এ রঞ্জকযুক্ত টিস্যুতে 10 J প্রতি বর্গ সেন্টিমিটার এক্সপোজার photosensitizer driven photochemistry। একই ফ্লুয়েন্স 810 nm-এ trace dye থাকা টিস্যুতে সম্পূর্ণ ভিন্ন বিষয়। সংখ্যা একই। ধারণা ভিন্ন।

অপটিক্যাল পথ এবং নমুনার জ্যামিতি নির্ধারণ করে আলো কীসের সঙ্গে মিলিত হয়

Beer Lambert আচরণ অনুযায়ী নমুনার সামনের অংশ পেছনের তুলনায় অনেক বেশি আলো পায়। দশ micromolar-এর বেশি রঞ্জকযুক্ত cuvette-এ প্রথম millimeter-এই আপতিত লাল আলোর বেশিরভাগ শোষিত হতে পারে, ফলে গভীর স্তর কার্যত এক্সপোজারহীন থাকে। একই দ্রবণকে কম ভলিউমের অগভীর well-এ রাখলে এক্সপোজার প্রায় সমান হয়। একই রঞ্জক, একই lamp, পৃষ্ঠে একই ফ্লুয়েন্স, কিন্তু ফল ভিন্ন।

টিস্যুতে absorption-এর সঙ্গে scattering যুক্ত হয়। 660 nm-এর কাছাকাছি লাল আলো millimeter মাত্রায় প্রবেশ করে, তবে সঠিক গভীরতা নির্ভর করে রক্তের পরিমাণ, pigmentation এবং টিস্যুর ধরন অনুযায়ী। Wells-এর নিজস্ব artifact থাকে: meniscus lensing, দেয়াল থেকে reflection, edge well-এর shading এবং উৎসের নিচে ছোট ভলিউমের উষ্ণ হওয়া। একই lamp setting রিপোর্ট করা হলেও ভিন্ন plate type, volume বা source distance ব্যবহার করা দুটি গবেষণাগার ভিন্ন পরীক্ষা পরিচালনা করেছে।

দূরত্বের বিষয়টি বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ, কারণ এটি সবচেয়ে সাধারণ নীরব পরিবর্তনশীল। Non collimated source থেকে দূরত্ব বাড়লে ইরেডিয়েন্স দ্রুত কমে, তাই একটি lamp-কে plate-এর 2 cm উপর থেকে 5 cm উপরে সরালে ইরেডিয়েন্স কয়েক গুণ কমতে পারে, যদিও methods section একই রকম দেখায়। নমুনার পৃষ্ঠে পরিমাপ করা ইরেডিয়েন্স ছাড়া manufacturer power rating থেকে গণনা করা প্রকাশিত ফ্লুয়েন্স হলো অনুমান, পরিমাপ নয়।

টীকা সহ প্যারামিটার নির্দেশিকা: কোন বিষয় একটি এক্সপোজারকে পুনরুৎপাদনযোগ্য করে

এই পৃষ্ঠার মূল asset একটি checklist। যেকোনো গবেষণায় আলোর এক্সপোজারে এই তথ্যগুলো বাদ পড়লে, শিরোনামের ডোজ যতই কাছাকাছি দেখাক না কেন, তা অন্য গবেষণার সঙ্গে তুলনা করা যায় না।

তরঙ্গদৈর্ঘ্য এবং bandwidth। শুধুমাত্র রঙের নাম নয়, peak এবং full width প্রয়োজন। Red LED 630 থেকে 680 nm পর্যন্ত ভিন্ন ভিন্ন রঞ্জক শোষণ কভার করে।
নমুনার পৃষ্ঠে ইরেডিয়েন্স, পরিমাপ করা, mW প্রতি বর্গ সেন্টিমিটারে। Manufacturer wattage ইরেডিয়েন্স নয়।
সময়কাল এবং pulsing। Continuous বনাম pulsed delivery, যেখানে প্রযোজ্য pulse frequency এবং duty cycle সহ।
উপরের পরিমাপ করা জোড়া থেকে গণনা করা ফ্লুয়েন্স, J প্রতি বর্গ সেন্টিমিটারে।
রঞ্জকের ঘনত্ব, formulation এবং aggregation state। 664 nm-এর কাছাকাছি monomer 610 nm-এর কাছাকাছি aggregates-এর থেকে ভিন্নভাবে photosensitize করে।
Drug light interval। রঞ্জক প্রয়োগ এবং irradiation-এর মধ্যবর্তী মিনিট থেকে ঘণ্টা, যা নির্ধারণ করে আলো আসার সময় রঞ্জক কোথায় থাকে।
Oxygenation। Aerated solution বনাম hypoxic tissue Type I এবং Type II balance সরাসরি পরিবর্তন করে।
Geometry। নমুনার গভীরতা, volume, vessel type, source distance এবং angle, এবং tissue target depth।

গবেষণাপত্র পড়ার সময় একটি কার্যকর অভ্যাস: প্রথমে drug light interval পরীক্ষা করুন। এটি উদ্দেশ্য প্রকাশ করে। Photodynamic design-এ রঞ্জকযুক্ত টিস্যুতে ইচ্ছাকৃতভাবে irradiation করা হয়। Combination design-এ নিচের মতো ইচ্ছাকৃতভাবে দুটি আলাদা রাখা হতে পারে।

Near infrared photobiomodulation রঞ্জক photoactivation নয়

Photobiomodulation, সাধারণত PBM নামে সংক্ষিপ্ত, photosensitizer যোগ না করে endogenous signaling পরিবর্তনের জন্য red বা near infrared light ব্যবহার করে। Photodynamic therapy, সাধারণত PDT নামে সংক্ষিপ্ত, তিনটি অংশ একসঙ্গে ব্যবহার করে: sensitizer যে আলো শোষণ করে, সেই sensitizer নিজে, এবং oxygen, যা target-কে ক্ষতিগ্রস্ত করতে reactive species-এর burst তৈরি করে। Neuroprotection target হিসেবে mitochondria সম্পর্কিত একটি পর্যালোচনা মিথিলিন ব্লুকে PBM-এর সঙ্গে যুক্ত করে, কারণ তারা ভিন্ন দিক থেকে respiration-এ প্রভাব ফেলে: dye electron flow সমর্থনকারী catalytic redox cycler হিসেবে কাজ করে, অন্যদিকে PBM সম্পর্কে অনুমান করা হয় যে এটি Complex IV-এ cytochrome c oxidase থেকে inhibitory nitric oxide বিচ্ছিন্নকরণকে উৎসাহিত করে। এই enzyme mechanism-কে hypothesis হিসেবে চিহ্নিত রাখা উচিত।

সবচেয়ে বেশি উদ্ধৃত দুটি combination mouse study-তেই 810 nm আলো ব্যবহার করা হয়েছে, যে কারণে এগুলো dye photoactivation প্রদর্শন করে না। ঘুমের ঘাটতির pretreatment study-তে ইঁদুরকে প্রতিদিন methylene blue 0.5 mg per kg, প্রতি অন্য দিনে 810 nm pulsed laser, অথবা deprivation-এর আগে উভয়টি দেওয়া হয়। Combined pretreatment memory behavior এবং hippocampal synaptic protein রক্ষা করে, যেখানে single treatment বেশিরভাগ ক্ষেত্রে ব্যর্থ হয়। Chronic stress study with concurrent treatment-তে ইঁদুরকে প্রতিদিন dye 0.5 mg per kg-এর সঙ্গে 810 nm PBM 8 J per square cm দেওয়া হয়, যেখানে laser প্রথমে প্রয়োগ করা হয় এবং দুই ঘণ্টা পরে dye injection দেওয়া হয়, যাতে dye loaded tissue irradiate না হয়। তিনটি arm-ই learning deficit কমায়, তবে additive benefit মূলত serum cortisol এবং brain reactive oxygen species-এর ক্ষেত্রে দেখা যায়। এই ফলাফল দুটি mitochondrial intervention একসঙ্গে ব্যবহারের পরীক্ষা করে, যা photodynamic study collection-এ wavelength per indication রেকর্ড করে স্পষ্ট রাখা হয়।

Skin evidence অন্য দিকে অবস্থান করে। Human methylene blue plus light skin data সাধারণত 630 থেকে 680 nm-এর মধ্যে topical বা intralesional dye এবং destructive বা remodeling উদ্দেশ্যের সঙ্গে দেখা যায়, যা সংজ্ঞা অনুযায়ী PDT। এই clearance-কে dye PBM বাড়ায় এমন প্রমাণ হিসেবে উদ্ধৃত করা, অথবা 810 nm mouse rescue-কে 660 nm panel plus dye cognition protocol-এর প্রমাণ হিসেবে উদ্ধৃত করা, দুটি regime-কে মিশিয়ে ফেলে। Dosing এবং pharmacology reference এবং safety এবং interaction guide concentration