Метилен көгү жана жарык таасири: толкун узундугу, нурлануу тыгыздыгы жана иштетүү геометриясы

Эки макалада метилен көгүнө ар бир квадрат cm үчүн 10 J жарык берилгени айтылат. Биринде бактериялар жок кылынат. Экинчисинде өлчөөгө боло турган эч кандай өзгөрүү байкалбайт. Дозаны гана салыштырган окурман бул тармактагы натыйжалар бири-бирине карама-каршы деген тыянакка келет. Бирок тармакта карама-каршылык жок. Доза жарык таасиринин бардык шарттарын эч качан толук камтыган эмес.

Жарык таасири — биргелешип иштеген параметрлердин чакан системасы: толкун узундугу, нурлануу тыгыздыгы, узактык, алардан келип чыккан флюенс, кычкылтектин жеткиликтүүлүгү, боёктун концентрациясы жана агрегациялык абалы, боёк менен жарык берүүнүн ортосундагы убакыт жана жарыктын үлгү аркылуу иш жүзүндө өткөн оптикалык жолу. Алардын бирин өзгөртсөңүз, фотохимия да өзгөрөт. Бул макала ар бир параметрди карап чыгып, андан соң жакын инфракызыл фотобиомодуляцияны боёктун түз фотоактивдешүүсүнөн айырмалайт, анткени дал ушул эки режим көп учурда чаташтырылат.

Толкун узундугу боёктун катышарын аныктайт

Сууда метилен көгү мономер түрүндө кызыл жарыкты күчтүү жутат: жутулуу чокусу 664–665 nm чамасында, ал эми кыскараак толкун тарабындагы кошумча жутулуу аймагы 610 nm чамасында жайгашат. Боёк димерлерге жана андан чоң үймөктөргө бириккен сайын бул аймак күчөйт. Чокуга жакын молярдык экстинкция коэффициенти болжол менен 65,000–85,000 M-1 cm-1 болот, ошондуктан микромолярдык эритмелердин өзү эле каныккан көк түстө көрүнөт. Алгачкы метилен көгүнүн ДНК жана биологиялык субстраттар менен фотохимиясы боюнча серепте бул жутулуу жүрүм-туруму жана андан кийинки дүүлүккөн абалдын химиясы баяндалган: жарыкты жутуу кыска убакыт жашаган синглеттик абалды түзөт, андан узагыраак жашаган триплеттик абалга өтүү болот; бул өтүүнүн билдирилген кванттык чыгымы 0.5 чамасында. Аэрацияланган эритмеде триплеттик абал кычкылтек тарабынан болжол менен 2 микросекунда ичинде басаңдатылат.

Дал ушул басаңдатуу баскычында эки фотохимиялык жол бөлүнөт. II типтеги химияда триплеттик абалдагы боёк энергиясын негизги абалдагы кычкылтекке өткөрүп, синглеттик кычкылтек түзөт; көп келтирилген кванттык чыгым 0.52 чамасында. I типтеги химияда триплеттик абал анын ордуна субстратка электрон же суутек өткөрүп, супероксид жана гидроксил түрлөрүн кошо алганда радикалдарды түзөт. Экөө тең бир учурда жүрүшү мүмкүн, ал эми кадимки фотодинамикалык таасирге I тип салым кошкон учурда да, ал кычкылтекке күчтүү көз каранды бойдон калат.

Метилен көгү үчүн толкун узундугун тандоодо мындан жөнөкөй эреже чыгат. Болжол менен 630–680 nm аралыгындагы кызыл жарык боёктун жутулуу тилкеси менен дал келет, ал эми 660–665 nm мономердин максимумуна жакын. Демек, боёк жетиштүү өлчөмдө бар жерлерде ал фотосенсибилизатордук химияны ишке киргизе алат. 810 nm жакын инфракызыл жарык негизги абалдын жутулуу тилкесинен кыйла сыртта жайгашат, ошондуктан боёкту түз дүүлүктүрүү үчүн ылайыксыз толкун узундугу болуп саналат. Концентрация бул көрүнүштү белгилүү бир жагынан татаалдаштырат: концентрация өскөн сайын боёктун көбүрөөк бөлүгү 610 nm тарапта жуткан димердик жана агрегатталган формаларда болот. Алар ар бир молекулага эсептегенде фотосенсибилизацияны азыраак натыйжалуулук менен жүргүзөт, ошондуктан боёкту эки эсе көбөйтүү таасирди эки эсе көбөйтпөйт. Метилен көгү жана кызыл жарык терапиясы боюнча кошумча сереп бул жутулуу эрежесин ар кандай фотосенсибилизацияланган реакциянын зарыл шарты катары карайт.

Нурлануу тыгыздыгы, узактык жана флюенс — бир эмес, үч параметр

Ар бир квадрат cm үчүн J менен берилген флюенс — нурлануу тыгыздыгын убакытка көбөйтүүнүн натыйжасы. Флюенсти гана көрсөтүү энергиянын кандай ылдамдыкта келгенин жашырат, ал эми бул ылдамдык маанилүү.

Кыска убакыт берилген жогорку нурлануу тыгыздыгы менен узак убакыт берилген төмөн нурлануу тыгыздыгы бирдей флюенсти камсыз кылышы мүмкүн, бирок химиялык процесстери айырмаланат. Жогорку нурлануу тыгыздыгы эриген кычкылтекти диффузия аны толуктагандан тезирээк сарптайт. Бул жарык берүү жүрүп жатканда кычкылтекке көз каранды II типтеги жолду жайлатат. Ал жылуулук да топтойт, ал эми ткань ысыганда кан агымы өзгөрүп, бул кычкылтек менен камсыз болууга да, боёктун таралышына да таасир этет. Узакка созулган төмөн нурлануу тыгыздыгы кычкылтек менен камсыз болууну сактайт, бирок жарык берүү учурунда калыбына келүү жана кайра кычкылтектенүү процесстерине да убакыт берет. Фотохимия окуу китептеринде жалпы доза гана маанилүү деген божомол өз ара алмашуучулук принциби деп аталат. Кычкылтек, ысытуу же биология катышканда бул принцип иштебейт; ткандарда бул дээрлик дайыма ушундай.

Адамдарда метилен көгү менен жүргүзүлгөн микробго каршы фотодинамикалык нурландырууда көбүнчө ар бир квадрат cm үчүн 6–18 J колдонулат. Бул фотобиомодуляциянын маанилери менен дал келет. Ошондуктан флюенс өзү эле режимди аныктай албайт. Боёк сиңирилген тканга 660 nm менен ар бир квадрат cm үчүн 10 J берүү — фотосенсибилизатор иштеткен фотохимия. Боёктун өтө аз изи бар тканга ошол эле флюенсти 810 nm менен берүү — таптакыр башка нерсе. Сан бирдей. Түшүнүк башка.

Оптикалык жол жана үлгүнүн геометриясы жарык эмнеге туш болорун аныктайт

Бугер–Ламберт–Бер мыйзамына ылайык, үлгүнүн алдыңкы бөлүгүнө арткы бөлүгүнө караганда кыйла көбүрөөк жарык жетет. Боёктун концентрациясы ондогон микромоль болгон кюветада биринчи миллиметр эле түшкөн кызыл жарыктын көпчүлүгүн жутуп, тереңирээк катмарларды дээрлик жарыксыз калтырышы мүмкүн. Ошол эле эритмени аз көлөмдө тайыз уячага жайгаштырсаңыз, жарык таасири дээрлик бирдей болуп калат. Боёк бирдей, лампа бирдей, беттеги флюенс бирдей, бирок натыйжа башка.

Ткань жутулуудан тышкары жарыкты чачыратат да. 660 nm чамасындагы кызыл жарык болжол менен миллиметрлердин тереңдигине өтөт; так тереңдик кандын көлөмүнө, пигментацияга жана ткандын түрүнө жараша болот. Уячалар өздөрүнүн артефакттарын кошот: менисктин линза сыяктуу таасири, дубалдардан чагылуу, четки уячалардын көлөкөлөнүшү жана булактын астындагы чакан көлөмдөрдүн ысышы. Лампанын жөндөөлөрүн бирдей көрсөткөн, бирок планшеттин түрү, көлөмдөрү же булакка чейинки аралыктары айырмаланган эки лаборатория чындыгында ар башка эксперимент жүргүзгөн болот.

Аралыкка өзгөчө көңүл буруу керек, анткени ал көбүнчө көрсөтүлбөй калган өзгөрмө болуп саналат. Коллимацияланбаган булактан алыстаган сайын нурлануу тыгыздыгы тез төмөндөйт. Ошондуктан лампаны планшеттин үстүндөгү 2 cm аралыктан 5 cm аралыкка жылдыруу нурлануу тыгыздыгын бир нече эсе азайтышы мүмкүн, бирок методдор бөлүмүнүн баяндалышы өзгөрбөй калат. Үлгүнүн бетиндеги нурлануу тыгыздыгы өлчөнбөсө, өндүрүүчү көрсөткөн кубаттуулуктун негизинде эсептелип жарыяланган флюенстер өлчөө эмес, болжол болуп саналат.

Түшүндүрмөлүү параметрлер колдонмосу: жарык таасирин кайталанма кылган шарттар

Бул барак үчүн атайын даярдалган материал — текшерүү тизмеси. Изилдөөдөгү жарык таасиринин сүрөттөмөсүндө ушул пункттар жок болсо, негизги доза канчалык окшош көрүнбөсүн, аны башка изилдөө менен салыштырууга болбойт.

1. Толкун узундугу жана тилкенин кеңдиги. Түстүн аталышы эмес, чокусу жана толук кеңдиги. Кызыл LED 630–680 nm аралыгын камтыйт, ал эми бул аралыкта боёктун жутуусу кыйла айырмаланат.
2. Үлгүнүн бетинде өлчөнгөн нурлануу тыгыздыгы, ар бир квадрат cm үчүн mW менен. Өндүрүүчү көрсөткөн ватттык кубаттуулук нурлануу тыгыздыгы эмес.
3. Узактык жана импульстук режим. Үзгүлтүксүз же импульстук берүү; тиешелүү учурларда импульстун жыштыгы жана активдүү убакыттын циклдеги үлүшү кошо көрсөтүлөт.
4. Жогорудагы эки өлчөнгөн мааниден эсептелген флюенс, ар бир квадрат cm үчүн J менен.
5. Боёктун концентрациясы, курамы жана агрегациялык абалы. 664 nm чамасындагы мономер 610 nm чамасындагы агрегаттардан башкача фотосенсибилизациялайт.
6. Препаратты берүү менен жарык берүүнүн ортосундагы интервал. Боёкту берүү менен нурландыруунун ортосундагы мүнөттөрдөн сааттарга чейинки убакыт; ал жарык келгенде боёк кайда болорун аныктайт.
7. Кычкылтек менен камсыз болуу. Аэрацияланган эритме менен гипоксиялык ткандын айырмасы I жана II типтердин тең салмагын түз өзгөртөт.
8. Геометрия. Үлгүнүн тереңдиги, көлөмү, идиштин түрү, булактын аралыгы жана бурчу, ошондой эле ткандагы бута тереңдиги.

Макалаларды окууда пайдалуу адат: адегенде препаратты берүү менен жарык берүүнүн ортосундагы интервалды текшериңиз. Ал изилдөөнүн максатын ачып берет. Фотодинамикалык изилдөө схемаларында боёк сиңирилген ткань атайын нурландырылат. Айкалышкан схемаларда төмөндө көрсөтүлгөндөй, экөө атайын бөлүнүшү мүмкүн.

Жакын инфракызыл фотобиомодуляция боёктун фотоактивдешүүсү эмес

Адатта PBM деп кыскартылган фотобиомодуляция фотосенсибилизатор кошпостон, организмдин өзүндөгү сигналдык процесстерди жөнгө салуу үчүн кызыл же жакын инфракызыл жарыкты колдонот. Адатта PDT деп кыскартылган фотодинамикалык терапия үч компонентти бирге колдонот: сенсибилизатор жуткан жарык, сенсибилизатордун өзү жана кычкылтек. Алар бутага зыян келтирген реактивдүү түрлөрдүн кескин көбөйүшүн түзөт. Митохондрияларды нейрокоргоонун бутасы катары караган сереп метилен көгүн PBM менен бирге карайт, анткени алар клеткалык дем алууга ар башка тараптан таасир этет: боёк электрон агымын колдогон каталитикалык кычкылдануу-калыбына келүү циклинин катышуучусу катары иштейт, ал эми PBM IV комплекстеги цитохром c оксидазадан аны басаңдаткан азот оксидинин ажырашын шарттайт деген гипотеза бар. Бул ферменттик механизм гипотеза катары белгиленип калышы керек.

Чычкандардагы айкалышкан таасирди изилдеген эң көп шилтеме берилген эки изилдөө тең 810 nm жарыкты колдонот. Дал ушул себептен алар боёктун фотоактивдешүүсүн далилдебейт. Уйкудан ажыратууга чейинки алдын ала таасир берүү изилдөөсүндө чычкандарга уйкудан ажыратууга чейин күн сайын ар бир kg үчүн 0.5 mg метилен көгү берилген, күн алмаштырып 810 nm импульстук лазер колдонулган же экөө тең жүргүзүлгөн. Айкалышкан алдын ала таасир эс тутумга байланышкан жүрүм-турумду жана гиппокамптагы синапстык белокторду коргогон, ал эми өзүнчө берилген таасирлер негизинен натыйжа берген эмес. Өнөкөт стресс учурунда параллелдүү таасир берүүнү изилдеген иште чычкандарга күн сайын ар бир kg үчүн 0.5 mg боёк берүү менен бирге, ар бир квадрат cm үчүн 8 J өлчөмүндө 810 nm PBM колдонулган. Боёк сиңирилген тканды нурландырбоо үчүн атайын адегенде лазер колдонулуп, боёк эки сааттан кийин сайылган. Үч топто тең үйрөнүү жөндөмүнүн начарлашы жоюлган, ал эми кошумча пайда негизинен кан сары суусундагы кортизол жана мээдеги кычкылтектин реактивдүү түрлөрү боюнча байкалган. Бул натыйжалар митохондрияга багытталган эки таасирди бирге колдонууну текшерет. Фотодинамикалык изилдөөлөр жыйнагы ар бир колдонуу багыты боюнча толкун узундугун жазып, бул айырманы ачык сактайт.

Териге байланышкан далилдер башка режимге таандык. Адамдардын терисине метилен көгү менен жарыктын биргелешкен таасири жөнүндө маалыматтар негизинен 630–680 nm аралыгына топтолгон. Мында боёк сырттан колдонулат же жабыркаган аймактын ичине киргизилет, ал эми максат — бузуу же кайра түзүмдөө; аныктамасы боюнча бул PDT. Мындай жок болууну боёк PBMди күчөтөрүнүн далили катары келтирүү же чычкандардагы 810 nm менен калыбына келүүнү 660 nm панель менен боёктун айкалышы когнитивдик протокол экенинин далили катары келтирүү — режимдерди аралаштыруу. Дозалоо жана фармакология боюнча маалымдама, ошондой эле коопсуздук жана өз ара таасирлер боюнча колдонмо бул теманын концентрацияга жана каршы көрсөтмөлөргө байланышкан бөлүктөрүн кеңири карайт.

Сандарды салыштыруудан мурун түшүнүктү атаңыз. Толкун узундугу боёктун жарыкты жутарын аныктайт. Нурлануу тыгыздыгы менен узактык ошол жутулуунун негизинде химияда эмне болорун аныктайт. Геометрия үлгүнүн кайсы бөлүгү бул таасирге туш болорун аныктайт. Бир параметри дал келип, калгандары айырмаланган эки жарык таасири — эки башка эксперимент. Аларды бири-бири менен алмаштырууга болот деп кароо — бул колдонмо алдын алууга багытталган ката. Бул маалыматтан үй шартындагы эч кандай протокол келип чыкпайт; боёктун жутулуусуна дал келген толкун узундугундагы жарык менен системалык берилген боёктун айкалышы, башка шартта жөнгө салуучу болгон жарык таасирин фотосенсибилизатор иштеткен фотохимияга айлантат. Мындай иш клиникалык адистердин колунда болушу керек.