Glas methylen ac amlygiad i olau: tonfedd, arbelydriad a geometreg y driniaeth

Mae dau bapur yn adrodd am amlygu glas methylen i 10 J fesul cm sgwâr o olau. Mae un yn lladd bacteria. Nid yw'r llall yn gwneud dim y gellir ei fesur. Mae darllenydd sy'n cymharu'r dos yn unig yn dod i'r casgliad bod y maes yn anghyson. Mae'r maes yn gyson. Nid y dos oedd yr amlygiad cyfan erioed.

System fach o baramedrau sy'n gweithredu gyda'i gilydd yw amlygiad i olau: tonfedd, arbelydriad, hyd, y fflwens sy'n deillio ohonynt, argaeledd ocsigen, crynodiad y llifyn a'i gyflwr agregu, yr amser rhwng y llifyn a'r golau, a'r llwybr optegol y mae'r golau'n ei deithio mewn gwirionedd drwy'r sampl. Newidiwch un ohonynt ac mae'r ffotocemeg yn newid. Mae'r erthygl hon yn mynd drwy bob paramedr, ac yna'n gwahaniaethu rhwng ffotobiofodiwleiddio isgoch agos a ffotoactifadu'r llifyn yn uniongyrchol, oherwydd mai'r ddwy gyfundrefn hynny sy'n cael eu drysu amlaf.

Tonfedd sy'n penderfynu a yw'r llifyn yn cymryd rhan

Mae glas methylen mewn dŵr yn amsugno golau coch yn gryf fel monomer, gyda brig ger 664 i 665 nm ac ysgwydd ar donfedd fyrrach ger 610 nm sy'n tyfu wrth i'r llifyn agregu'n ddimerau a staciau mwy. Mae'r cyfernod diffodd molar ger y brig tua 65,000 i 85,000 M-1 cm-1, felly mae hydoddiannau micromolar eisoes yn las dwys. Mae'r adolygiad ffotocemegol cynnar o las methylen gyda DNA a swbstradau biolegol yn dogfennu'r ymddygiad amsugno hwn a chemeg y cyflwr cyffrous sy'n dilyn: mae amsugniad yn poblogi cyflwr sengled byrhoedlog, sy'n croesi i gyflwr tripled mwy hirhoedlog gyda chynnyrch a adroddir ger 0.5; mewn hydoddiant wedi'i awyru, caiff hwn ei ddiffodd gan ocsigen o fewn tua 2 microeiliad.

Y cam diffodd hwn yw lle mae'r ddau lwybr ffotocemegol yn ymwahanu. Mewn cemeg Math II, mae'r llifyn yn y cyflwr tripled yn trosglwyddo egni i ocsigen yn y cyflwr sylfaenol ac yn cynhyrchu ocsigen sengled, gyda chynnyrch a ddyfynnir yn gyffredin ger 0.52. Mewn cemeg Math I, mae'r cyflwr tripled yn trosglwyddo electron neu hydrogen i swbstrad yn lle hynny, gan gynhyrchu radicalau gan gynnwys rhywogaethau uwchocsid a hydrocsyl. Gall y ddau lwybr weithredu ar yr un pryd, ac mae'r effaith ffotodynamig gonfensiynol yn parhau'n ddibynnol iawn ar ocsigen hyd yn oed pan fo Math I yn cyfrannu.

Mae'r canlyniad ar gyfer dewis tonfedd glas methylen yn rheol syml. Mae golau coch o tua 630 i 680 nm yn gorgyffwrdd â band y llifyn, gyda 660 i 665 nm ger uchafswm y monomer, felly gall ysgogi cemeg ffotosensiteiddiwr lle bynnag y mae swm sylweddol o'r llifyn yn bresennol. Mae isgoch agos ar 810 nm ymhell y tu allan i fand amsugno'r cyflwr sylfaenol, felly mae'n donfedd wael ar gyfer cyffroi'r llifyn yn uniongyrchol. Mae crynodiad yn cymhlethu'r darlun mewn un ffordd wirioneddol: wrth i'r crynodiad godi, mae mwy o'r llifyn mewn ffurfiau dimerig ac agregedig sy'n amsugno tua 610 nm ac yn ffotosensiteiddio'n llai effeithlon fesul moleciwl, felly nid yw dyblu'r llifyn yn dyblu'r effaith. Mae'r adolygiad cysylltiedig o las methylen gyda therapi golau coch yn trin y rheol amsugno hon fel rhagofyniad ar gyfer unrhyw adwaith ffotosensiteiddiedig.

Tri pharamedr yw arbelydriad, hyd a fflwens, nid un

Fflwens, mewn J fesul cm sgwâr, yw arbelydriad wedi'i luosi ag amser. Mae adrodd fflwens yn unig yn cuddio'r gyfradd y cyrhaeddodd yr egni, ac mae'r gyfradd yn bwysig.

Gall arbelydriad uchel a ddarperir am gyfnod byr ac arbelydriad isel a ddarperir am gyfnod hir roi'r un fflwens gyda chemeg wahanol. Mae arbelydriad uchel yn defnyddio ocsigen toddedig yn gyflymach nag y mae trylediad yn ei ddisodli, sy'n cyfyngu ar lwybr Math II sy'n dibynnu ar ocsigen ran o'r ffordd drwy'r amlygiad. Mae hefyd yn dyddodi gwres, ac mae meinwe'n ymateb i wresogi gyda newidiadau yn llif y gwaed sy'n newid yr ocsigeneiddio a dosbarthiad y llifyn. Mae arbelydriad isel dros amlygiad hir yn cynnal y cyflenwad ocsigen ond yn rhoi amser i brosesau atgyweirio ac ailocsigeneiddio weithredu yn ystod yr amlygiad ei hun. Mae gwerslyfrau ffotocemeg yn galw'r dybiaeth mai dim ond y dos cyfan sy'n bwysig yn ddwyochredd. Mae'n methu pryd bynnag y mae ocsigen, gwresogi neu fioleg yn cymryd rhan, sydd, mewn meinwe, yn golygu bron bob amser.

Mae amlygiadau ffotodynamig gwrthficrobaidd mewn pobl gyda glas methylen yn aml yn defnyddio 6 i 18 J fesul cm sgwâr, sy'n gorgyffwrdd â gwerthoedd ffotobiofodiwleiddio. Felly ni all fflwens yn unig nodi'r gyfundrefn. Mae amlygiad o 10 J fesul cm sgwâr ar 660 nm mewn meinwe sy'n cynnwys llifyn yn ffotocemeg wedi'i hysgogi gan ffotosensiteiddiwr. Mae'r un fflwens ar 810 nm mewn meinwe sy'n cynnwys olion llifyn yn rhywbeth cwbl wahanol. Mae'r rhif yn cyfateb. Mae'r cysyniad yn wahanol.

Y llwybr optegol a geometreg y sampl sy'n penderfynu beth mae'r golau'n ei gyfarfod

Mae ymddygiad Beer Lambert yn golygu bod blaen sampl yn derbyn llawer mwy o olau na'r cefn. Mewn cwfet gyda degau o ficromolar o lifyn, gall y milimetr cyntaf amsugno'r rhan fwyaf o'r golau coch sy'n taro'r sampl, gan adael yr haenau dyfnach heb eu hamlygu i bob pwrpas. Lleihau'r un hydoddiant i gyfaint bach mewn ffynnon fas, ac mae'r amlygiad yn dod bron yn unffurf. Yr un llifyn, yr un lamp, yr un fflwens ar yr arwyneb, canlyniad gwahanol.

Mae meinwe'n ychwanegu gwasgariad at amsugniad. Mae golau coch ger 660 nm yn treiddio tua milimetrau, gyda'r union ddyfnder wedi'i bennu gan gynnwys gwaed, pigmentiad a math y feinwe. Mae ffynhonnau'n ychwanegu eu harteffactau eu hunain: effaith lens y menisgws, adlewyrchiad oddi ar waliau, cysgodi ffynhonnau ymylol, a chynhesu cyfeintiau bach o dan y ffynhonnell. Mae dau labordy sy'n adrodd gosodiadau lamp union yr un fath ond mathau o blatiau, cyfeintiau neu bellteroedd ffynhonnell gwahanol wedi cynnal arbrofion gwahanol.

Mae pellter yn haeddu pwyslais oherwydd mai dyma'r newidyn cudd mwyaf cyffredin. Mae arbelydriad yn gostwng yn gyflym gyda phellter o ffynhonnell nad yw wedi'i cholimeiddio, felly gall symud lamp o 2 cm i 5 cm uwchben y plât leihau'r arbelydriad sawl gwaith tra bo'r adran dulliau'n dal i ddarllen yr un fath. Heb fesur arbelydriad ar arwyneb y sampl, amcangyfrifon, nid mesuriadau, yw fflwensau cyhoeddedig a gyfrifir o gyfraddau pŵer y gwneuthurwr.

Canllaw anodedig i baramedrau: beth sy'n gwneud amlygiad yn atgynyrchadwy

Rhestr wirio yw'r adnodd gwreiddiol ar gyfer y dudalen hon. Ni ellir cymharu unrhyw amlygiad i olau mewn astudiaeth sy'n hepgor yr eitemau hyn ag un arall, ni waeth pa mor debyg yw'r dos a amlygir.

1. Tonfedd a lled band. Y brig a'r lled llawn, nid enw lliw. Mae LED coch yn cwmpasu 630 i 680 nm, lle mae amsugniad y llifyn yn amrywio'n fawr.
2. Arbelydriad ar arwyneb y sampl, wedi'i fesur, mewn mW fesul cm sgwâr. Nid arbelydriad yw watedd y gwneuthurwr.
3. Hyd a phylsio. Darpariaeth barhaus yn erbyn darpariaeth bylsiedig, gan gynnwys amledd pylsiau a chylch dyletswydd lle bo'n berthnasol.
4. Fflwens wedi'i gyfrifo o'r pâr o fesuriadau uchod, mewn J fesul cm sgwâr.
5. Crynodiad y llifyn, ei fformiwleiddiad a'i gyflwr agregu. Mae monomer ger 664 nm yn ffotosensiteiddio'n wahanol i agregau ger 610 nm.
6. Y cyfwng rhwng y cyffur a'r golau. Munudau i oriau rhwng rhoi'r llifyn ac arbelydru, sy'n pennu ble mae'r llifyn pan fydd y golau'n cyrraedd.
7. Ocsigeneiddio. Mae hydoddiant wedi'i awyru yn erbyn meinwe hypocsig yn newid cydbwysedd Math I a Math II yn uniongyrchol.
8. Geometreg. Dyfnder y sampl, cyfaint, math y llestr, pellter ac ongl y ffynhonnell, a dyfnder y targed yn y feinwe.

Arfer defnyddiol wrth ddarllen papurau: gwiriwch y cyfwng rhwng y cyffur a'r golau yn gyntaf. Mae'n datgelu'r bwriad. Mae dyluniadau ffotodynamig yn arbelydru meinwe sy'n cynnwys llifyn yn fwriadol. Gall dyluniadau cyfuniad wahanu'r ddau'n fwriadol, fel isod.

Nid ffotoactifadu'r llifyn yw ffotobiofodiwleiddio isgoch agos

Mae ffotobiofodiwleiddio, a dalfyrir fel arfer yn PBM, yn defnyddio golau coch neu isgoch agos i fodiwleiddio signalau mewndarddol heb ychwanegu ffotosensiteiddiwr. Mae therapi ffotodynamig, a dalfyrir fel arfer yn PDT, yn defnyddio tair rhan gyda'i gilydd: golau y mae'r sensiteiddiwr yn ei amsugno, y sensiteiddiwr ei hun, ac ocsigen i greu byrst o rywogaethau adweithiol sy'n niweidio'r targed. Mae adolygiad o fitocondria fel targed niwroamddiffyn yn paru glas methylen â PBM oherwydd eu bod yn cydgyfeirio ar resbiradaeth o gyfeiriadau gwahanol: mae'r llifyn yn gweithredu fel cylchredydd rhydocs catalytig sy'n cefnogi llif electronau, tra bo rhagdybiaeth bod PBM yn hyrwyddo daduniad ocsid nitrig ataliol oddi wrth ocsidas cytocrom c yng Nghymhlyg IV. Dylai'r mecanwaith ensym hwn barhau i gael ei labelu'n rhagdybiaeth.

Mae'r ddwy astudiaeth gyfuniad mewn llygod a ddyfynnir amlaf ill dwy'n defnyddio golau 810 nm, a dyna'n union pam nad ydynt yn dangos ffotoactifadu'r llifyn. Mewn astudiaeth rhagdriniaeth cyn amddifadedd cwsg, cafodd llygod las methylen yn ddyddiol ar 0.5 mg fesul kg, laser pylsiedig 810 nm bob yn ail ddiwrnod, neu'r ddau cyn yr amddifadedd. Roedd rhagdriniaeth gyfunol yn amddiffyn ymddygiadau cof a phroteinau synaptig yr hipocampws, tra bo triniaethau unigol yn methu i raddau helaeth. Mewn astudiaeth straen cronig gyda thriniaeth gydamserol, cafodd llygod PBM 810 nm ar 8 J fesul cm sgwâr ochr yn ochr â llifyn dyddiol ar 0.5 mg fesul kg, gyda'r laser yn cael ei gymhwyso gyntaf a'r llifyn yn cael ei chwistrellu ddwy awr yn ddiweddarach yn benodol er mwyn osgoi arbelydru meinwe sy'n cynnwys llifyn. Gwrthdrodd pob un o'r tair braich ddiffygion dysgu, gyda budd adiol yn bennaf ar gyfer cortisol serwm a rhywogaethau ocsigen adweithiol yr ymennydd. Mae'r canlyniadau hyn yn profi dau ymyriad mitocondriaidd a ddefnyddir gyda'i gilydd, gwahaniaeth y mae'r casgliad astudiaethau ffotodynamig yn ei gadw'n weladwy drwy gofnodi tonfedd ar gyfer pob arwydd clinigol.

Mae'r dystiolaeth am y croen ar yr ochr arall. Mae data croen mewn pobl ar las methylen ynghyd â golau yn crynhoi ar 630 i 680 nm gyda llifyn argroenol neu fewnanafol a bwriad dinistriol neu ailfodelu, sef PDT yn ôl diffiniad. Mae dyfynnu'r clirio hwnnw fel prawf bod llifyn yn gwella PBM, neu ddyfynnu adferiad mewn llygod ar 810 nm fel prawf bod panel 660 nm ynghyd â llifyn yn brotocol gwybyddiaeth, yn croesi rhwng y cyfundrefnau. Mae'r cyfeirlyfr dosio a ffarmacoleg a'r canllaw diogelwch a rhyngweithio yn mynd ymhellach â'r rhannau o'r stori hon sy'n ymwneud â chrynodiad a gwrtharwyddion.

Enwch y cysyniad cyn cymharu rhifau. Tonfedd sy'n penderfynu a yw'r llifyn yn amsugno. Arbelydriad a hyd sy'n penderfynu beth mae'r cemeg yn ei wneud â'r amsugniad hwnnw. Geometreg sy'n penderfynu pa ran o'r sampl sy'n profi unrhyw ran ohono. Mae dau amlygiad sy'n cyfateb ar un paramedr ac yn wahanol ar y gweddill yn arbrofion gwahanol, a'u trin fel rhai cyfnewidiol yw'r gwall y mae'r canllaw hwn yn bodoli i'w atal. Nid oes unrhyw brotocol cartref yn dilyn o hyn oll; mae golau ar donfedd gydnaws ynghyd â llifyn systemig yn troi amlygiad a fyddai fel arall yn fodiwleiddiol yn ffotocemeg wedi'i hysgogi gan ffotosensiteiddiwr, sy'n perthyn mewn dwylo clinigol.