Метиленийн хөх ба гэрлийн өртөлт: долгионы урт, цацрагийн чадлын нягт, үйлчлэлийн геометр

Хоёр өгүүлэлд метиленийн хөхийг квадрат cm тутамд 10 J гэрлээр шарсан гэж мэдээлжээ. Нэг нь бактерийг устгасан. Нөгөө нь хэмжиж болохуйц өөрчлөлт гаргаагүй. Зөвхөн тунг харьцуулсан уншигч энэ салбарын үр дүн зөрчилтэй гэж дүгнэнэ. Гэвч салбарын үр дүн зөрчилтэй биш. Тун нь өртөлтийг бүхэлд нь илэрхийлдэггүй.

Гэрлийн өртөлт гэдэг нь хамтдаа үйлчилдэг үзүүлэлтүүдийн жижиг тогтолцоо юм: долгионы урт, цацрагийн чадлын нягт, хугацаа, тэдгээрээс үүсэх цацрагийн энергийн нягт, хүчилтөрөгчийн хүртээмж, будагч бодисын концентраци ба бөөгнөрлийн төлөв, будагч бодисыг хэрэглэх болон гэрлээр шарах хоорондын хугацаа, мөн гэрэл сорьцоор бодитоор туулах оптик зам. Нэгийг нь өөрчлөхөд фотохими өөрчлөгдөнө. Энэ өгүүлэл үзүүлэлт бүрийг авч үзээд, дараа нь ойрын хэт улаан туяаны фотобиомодуляцийг будагч бодисын шууд фотоидэвхжүүлэлтээс ялган тайлбарлана. Учир нь эдгээр хоёр горимыг хамгийн их андуурдаг.

Долгионы урт нь будагч бодис оролцох эсэхийг шийддэг

Усан дахь метиленийн хөх мономер хэлбэрээрээ улаан гэрлийг хүчтэй шингээдэг. Шингээлтийн оргил нь 664 to 665 nm орчимд, харин богино долгионы талын мөр нь 610 nm орчимд байдаг бөгөөд будагч бодис димер болон илүү том давхарласан бөөгнөрөл үүсгэх тусам энэ мөр нэмэгддэг. Оргилын ойролцоох молийн экстинкцийн коэффициент 65,000 to 85,000 M-1 cm-1 орчим тул микромолийн концентрацитай уусмал ч аль хэдийн гүн хөх өнгөтэй байдаг. Эрт үеийн метиленийн хөхийн ДНХ болон биологийн субстраттай холбоотой фотохимийн тойм энэ шингээлтийн шинж болон түүний дараах өдөөгдсөн төлөвийн химийг баримтжуулсан: шингээлтээр богино настай синглет төлөв үүсэж, улмаар илүү урт настай триплет төлөвт шилжинэ. Энэ шилжилтийн гарц 0.5 орчим гэж мэдээлсэн бөгөөд агаараар ханасан уусмалд триплет төлөвийг хүчилтөрөгч ойролцоогоор 2 микросекундын дотор унтраадаг.

Энэ унтрах шатанд фотохимийн хоёр зам салдаг. II төрлийн химийн урвалд триплет төлөвтэй будагч бодис үндсэн төлөвийн хүчилтөрөгчид энерги шилжүүлж, синглет хүчилтөрөгч үүсгэнэ. Түүний гарцыг түгээмэл ишилдэг утга нь 0.52 орчим. I төрлийн химийн урвалд триплет төлөв нь үүний оронд субстрат руу электрон эсвэл устөрөгч шилжүүлж, супероксид болон гидроксил зэрэг радикал үүсгэнэ. Хоёр зам зэрэг явагдаж болох бөгөөд I төрөл хувь нэмэр оруулж байсан ч уламжлалт фотодинамик үйлчлэл хүчилтөрөгчөөс ихээхэн хамаарсан хэвээр байдаг.

Үүнээс метиленийн хөхөд зориулсан долгионы уртыг сонгох энгийн дүрэм гарна. Ойролцоогоор 630 to 680 nm-ийн улаан гэрэл будагч бодисын шингээлтийн зурвастай давхцдаг бөгөөд 660 to 665 nm нь мономерын шингээлтийн максимумтай ойрхон. Тиймээс хангалттай хэмжээний будагч бодис байгаа газарт энэ гэрэл фотосенсибилизаторын химийн урвалыг өдөөж чадна. 810 nm-ийн ойрын хэт улаан туяа үндсэн төлөвийн шингээлтийн зурвасаас нэлээд гадна байрладаг тул будагч бодисыг шууд өдөөхөд тохиромж муутай долгионы урт юм. Концентраци энэ дүр зургийг нэг тодорхой байдлаар төвөгтэй болгодог: концентраци өсөхөд будагч бодисын илүү их хэсэг 610 nm тал руу шингээдэг димер болон бөөгнөрсөн хэлбэрт орж, нэг молекулд ногдох гэрэл мэдрэгжүүлэх үр ашиг нь буурна. Тиймээс будагч бодисын хэмжээг хоёр дахин нэмэхэд үйлчлэл нь хоёр дахин нэмэгдэхгүй. Метиленийн хөх ба улаан гэрлийн эмчилгээний талаарх дагалдах тойм энэ шингээлтийн дүрмийг гэрэл мэдрэгжүүлсэн аливаа урвалын урьдчилсан нөхцөл гэж үздэг.

Цацрагийн чадлын нягт, хугацаа, энергийн нягт нь нэг биш, гурван үзүүлэлт

Квадрат cm тутам дахь J-ээр илэрхийлэх цацрагийн энергийн нягт нь цацрагийн чадлын нягтыг хугацаагаар үржүүлсэнтэй тэнцүү. Зөвхөн энергийн нягтыг мэдээлэх нь энерги ямар хурдаар ирснийг далдалдаг бөгөөд тэр хурд чухал.

Өндөр чадлын нягтаар богино хугацаанд, бага чадлын нягтаар удаан хугацаанд шарахад энергийн нягт ижил байж болох ч химийн урвал өөр байна. Өндөр чадлын нягтын үед ууссан хүчилтөрөгч диффузээр нөхөгдөхөөсөө хурдан зарцуулагдаж, өртөлтийн явцад хүчилтөрөгчөөс хамааралтай II төрлийн замыг хязгаарлана. Мөн дулаан хуримтлуулдаг бөгөөд эд халахдаа цусны урсгалаа өөрчилж, энэ нь хүчилтөрөгчийн хангамж болон будагч бодисын тархалтын аль алинд нөлөөлдөг. Бага чадлын нягтаар удаан шарах нь хүчилтөрөгчийн хангамжийг хадгалдаг боловч өртөлтийн явцад нөхөн сэргэлт, дахин хүчилтөрөгчөөр хангагдах үйл явц явагдах хугацаа олгодог. Зөвхөн нийт тун л чухал гэсэн таамаглалыг фотохимийн сурах бичгүүдэд харилцан нөхөх зарчим гэж нэрлэдэг. Хүчилтөрөгч, халалт эсвэл биологийн үйл явц оролцох бүрд энэ зарчим үйлчлэхгүй бөгөөд эдийн хувьд энэ нь бараг үргэлж гэсэн үг.

Хүнд хийдэг метиленийн хөхтэй нянгийн эсрэг фотодинамик өртөлтөд ихэвчлэн квадрат cm тутамд 6 to 18 J хэрэглэдэг бөгөөд энэ нь фотобиомодуляцийн утгуудтай давхцдаг. Иймээс зөвхөн энергийн нягтаар горимыг тогтоох боломжгүй. Будагч бодис шингээсэн эдийг 660 nm-д квадрат cm тутамд 10 J-ээр шарах нь фотосенсибилизатороор өдөөгдсөн фотохими юм. Харин будагч бодисын өчүүхэн ул мөртэй эдийг 810 nm-д ижил энергийн нягтаар шарах нь огт өөр зүйл. Тоо нь таарна. Ойлголт нь өөр.

Оптик зам болон сорьцын геометр нь гэрэл юутай харилцахыг шийддэг

Беер–Ламбертийн хуулиар сорьцын урд хэсэг арын хэсгээсээ хавьгүй их гэрэл авдаг. Хэдэн арван микромолийн концентрацитай будагч бодис бүхий кюветэд эхний миллиметр нь туссан улаан гэрлийн ихэнхийг шингээж, гүн давхаргуудыг бараг гэрэлд өртөхгүй үлдээж болно. Ижил уусмалыг бага эзлэхүүнтэйгээр гүехэн үүрэнд хийвэл өртөлт бараг жигд болно. Будагч бодис нь ижил, гэрлийн үүсгүүр нь ижил, гадаргуу дээрх энергийн нягт нь ижил боловч үр дүн нь өөр.

Эдэд шингээлтээс гадна сарнил нэмэгдэнэ. 660 nm орчмын улаан гэрэл миллиметрийн эрэмбийн гүнд нэвтрэх бөгөөд яг гүнийг нь цусны агууламж, пигментаци, эдийн төрөл тодорхойлно. Үүрүүд ч өөрсдийн хэмжилтийн гажуудлыг үүсгэдэг: менискийн линзийн нөлөө, хананаас ойх тусгал, захын үүрүүд сүүдэрлэгдэх, гэрлийн үүсгүүрийн доорх бага эзлэхүүнтэй уусмал халах зэрэг. Гэрлийн үүсгүүрийн ижил тохиргоог мэдээлсэн ч хавтангийн төрөл, эзлэхүүн эсвэл үүсгүүр хүртэлх зай нь өөр хоёр лаборатори өөр өөр туршилт хийсэн гэсэн үг.

Зайг онцлох хэрэгтэй. Учир нь энэ нь хамгийн түгээмэл орхигддог хувьсагч юм. Параллель цацраг үүсгэдэггүй үүсгүүрээс холдох тусам цацрагийн чадлын нягт хурдан буурдаг. Тиймээс гэрлийн үүсгүүрийг хавтангаас дээш 2 cm-ээс 5 cm зайд шилжүүлэхэд чадлын нягт хэд дахин буурч болох ч аргазүйн хэсгийн тайлбар өөрчлөгдөөгүй хэвээр үлдэж болно. Сорьцын гадаргуу дээрх чадлын нягтыг хэмжээгүй бол үйлдвэрлэгчийн заасан чадлаас тооцсон, нийтлэгдсэн энергийн нягтууд нь хэмжилт биш, тооцоолсон үнэлгээ юм.

Тайлбартай үзүүлэлтийн гарын авлага: өртөлтийг давтан гаргах боломжийг юу бүрдүүлдэг вэ

Энэ хуудасны эх материал нь шалгах жагсаалт юм. Доорх мэдээллийг орхигдуулсан судалгааны гэрлийн өртөлтийг, голлон дурдсан тун нь хэчнээн төстэй харагдсан ч өөр судалгаатай харьцуулах боломжгүй.

1. Долгионы урт ба зурвасын өргөн. Өнгөний нэр биш, оргил ба бүтэн өргөнийг заана. Улаан LED нь будагч бодисын шингээлт ихээхэн ялгаатай 630 to 680 nm-ийн мужийг хамардаг.
2. Сорьцын гадаргуу дээр хэмжсэн цацрагийн чадлын нягт, квадрат cm тутам дахь mW-ээр. Үйлдвэрлэгчийн заасан ваттын чадал нь цацрагийн чадлын нягт биш.
3. Хугацаа ба импульсийн горим. Тасралтгүй эсвэл импульсээр өгөх эсэх, хамаарах тохиолдолд импульсийн давтамж болон идэвхтэй хугацааны хувийг багтаана.
4. Дээрх хэмжсэн хоёр үзүүлэлтээс тооцсон цацрагийн энергийн нягт, квадрат cm тутам дахь J-ээр.
5. Будагч бодисын концентраци, найрлага, бөөгнөрлийн төлөв. 664 nm орчимд шингээдэг мономер нь 610 nm орчимд шингээдэг бөөгнөрлөөс өөрөөр гэрэл мэдрэгжүүлдэг.
6. Бодис хэрэглэх ба гэрлээр шарах хоорондын зай. Будагч бодисыг хэрэглэснээс гэрлээр шарах хүртэлх хэдэн минутаас хэдэн цагийн хугацаа нь гэрэл ирэхэд будагч бодис хаана байгааг тодорхойлно.
7. Хүчилтөрөгчийн хангамж. Агаараар ханасан уусмал ба хүчилтөрөгчийн дутагдалтай эдийн ялгаа нь I болон II төрлийн тэнцвэрийг шууд өөрчилдөг.
8. Геометр. Сорьцын гүн, эзлэхүүн, савны төрөл, үүсгүүрийн зай ба өнцөг, мөн эдийн зорилтот гүн.

Өгүүлэл уншихад тустай нэг дадал: бодис хэрэглэх ба гэрлээр шарах хоорондын хугацааг эхэлж шалга. Энэ нь зорилгыг илэрхийлдэг. Фотодинамик туршилтын загварт будагч бодис шингээсэн эдийг зориуд шардаг. Харин хосолсон загварт доорх жишээ шиг энэ хоёрыг зориуд тусгаарлаж болно.

Ойрын хэт улаан туяаны фотобиомодуляци нь будагч бодисын фотоидэвхжүүлэлт биш

Ихэвчлэн PBM гэж товчилдог фотобиомодуляци нь фотосенсибилизатор нэмэлгүйгээр улаан эсвэл ойрын хэт улаан туяаг ашиглаж, биеийн дотоод дохиоллын үйл явцыг өөрчилдөг. Ихэвчлэн PDT гэж товчилдог фотодинамик эмчилгээ нь гурван бүрэлдэхүүнийг хамтад нь ашигладаг: мэдрэгжүүлэгчийн шингээдэг гэрэл, мэдрэгжүүлэгч өөрөө, мөн байг гэмтээх урвалын идэвхтэй хэлбэрүүдийг огцом үүсгэх хүчилтөрөгч. Митохондрийг мэдрэлийн хамгаалалтын бай болгон авч үзсэн тойм метиленийн хөхийг PBM-тэй хослуулан авч үздэг. Учир нь тэд эсийн амьсгалд өөр өөр замаар нөлөөлдөг: будагч бодис нь электроны урсгалыг дэмжих катализын исэлдэн ангижрах мөчлөгт оролцогчийн үүрэгтэй бол PBM нь IV комплекс дахь цитохром c оксидазаас түүнийг дарангуйлдаг азотын моноксидыг салгахад дэмжлэг үзүүлдэг гэсэн таамаглалтай. Энэ ферментийн механизмыг таамаглал гэдгээр нь тэмдэглэсэн хэвээр байлгах ёстой.

Хамгийн их иш татагддаг, хулганад хийсэн хоёр хосолсон судалгаа хоёулаа 810 nm-ийн гэрэл ашигладаг. Тиймээс л эдгээр нь будагч бодисын фотоидэвхжүүлэлтийг нотолдоггүй. Нойр хасахаас өмнөх урьдчилсан үйлчлэлийн судалгаанд хулгануудад нойр хасахаас өмнө өдөр бүр kg тутамд 0.5 mg метиленийн хөх, өнжөөд нэг удаа 810 nm-ийн импульсийн лазер, эсвэл хоёуланг нь хэрэглэсэн. Хосолсон урьдчилсан үйлчлэл нь ой санамжтай холбоотой зан үйл болон гиппокампын синапсын уургуудыг хамгаалсан бол дангаар хэрэглэсэн үйлчлэлүүд ихэнхдээ үр дүнгүй байсан. Зэрэгцүүлсэн үйлчлэл бүхий архаг стрессийн судалгаанд хулгануудад өдөр бүр kg тутамд 0.5 mg будагч бодистой хамт 810 nm-ийн PBM-ийг квадрат cm тутамд 8 J-ээр хэрэглэсэн. Будагч бодис шингээсэн эдийг шарахаас зориуд зайлсхийхийн тулд лазерыг эхэлж хэрэглээд, хоёр цагийн дараа будагч бодисыг тарьсан. Туршилтын гурван бүлэг бүгд суралцах чадварын алдагдлыг буцаан сайжруулсан бөгөөд нэмэлт ашиг нь голчлон ийлдэс дэх кортизол болон тархины хүчилтөрөгчийн идэвхтэй хэлбэрүүдэд ажиглагдсан. Эдгээр үр дүн нь митохондрид чиглэсэн хоёр үйлчлэлийг хамтад нь хэрэглэхийг шалгасан. Фотодинамик судалгааны цуглуулга нь заалт тус бүрийн долгионы уртыг бүртгэж, энэ ялгааг тодорхой хадгалдаг.

Арьстай холбоотой нотолгоо нөгөө талд хамаарна. Хүний арьсанд метиленийн хөхийг гэрэлтэй хослуулсан өгөгдлүүд нь гадуур эсвэл гэмтсэн хэсэгт тарьж хэрэглэсэн будагч бодис, устгах эсвэл бүтцийг өөрчлөх зорилготой 630 to 680 nm-ийн мужид төвлөрдөг. Энэ нь тодорхойлолтоороо PDT юм. Тэр аргаар арьсны өөрчлөлт арилсныг будагч бодис PBM-ийг сайжруулдаг нотолгоо гэж ишлэх, эсвэл 810 nm-ээр хулганын үйл ажиллагааг сэргээсэн үр дүнг 660 nm-ийн хавтан ба будагч бодис танин мэдэхүйн протокол мөн гэдгийн нотолгоо гэж ишлэх нь горимуудыг хольж хутгаж буй хэрэг. Тун ба фармакологийн лавлах, мөн аюулгүй байдал ба харилцан үйлчлэлийн гарын авлага нь энэ сэдвийн концентраци, эсрэг заалттай холбоотой хэсгийг цааш дэлгэрүүлдэг.

Тоонуудыг харьцуулахаасаа өмнө ямар ойлголтын тухай ярьж байгаагаа нэрлэ. Долгионы урт нь будагч бодис гэрлийг шингээх эсэхийг тодорхойлно. Цацрагийн чадлын нягт ба хугацаа нь тэр шингээлтийн дараа ямар химийн үйл явц өрнөхийг тодорхойлно. Геометр нь сорьцын аль хэсэг эдгээрт өртөхийг тодорхойлно. Нэг үзүүлэлтээрээ таарч, бусдаараа ялгаатай хоёр өртөлт нь өөр өөр туршилт юм. Тэдгээрийг адилтган үзэх алдаанаас сэргийлэхийн тулд энэ гарын авлагыг бичсэн. Эдгээрээс гэрийн нөхцөлд хэрэглэх ямар ч протокол урган гарахгүй. Будагч бодисын шингээлттэй нийцэх долгионы урттай гэрлийг бие махбодод системийн байдлаар хэрэглэсэн будагч бодистой хослуулах нь ердийн нөхцөлд зохицуулах үйлчлэлтэй өртөлтийг фотосенсибилизатороор өдөөгдсөн фотохими болгон хувиргадаг бөгөөд энэ нь эмнэлгийн мэргэжилтнүүдийн хяналтад байх ёстой.