मेथिलिन ब्लु र प्रकाश सम्पर्क: तरङ्गदैर्घ्य, विकिरण तीव्रता र उपचारको ज्यामिति

दुई अनुसन्धानपत्रले मेथिलिन ब्लुलाई 10 J per square cm प्रकाशमा राखेको उल्लेख गर्छन्। एउटाले ब्याक्टेरिया मार्छ। अर्कोमा मापन गर्न सकिने कुनै असर देखिँदैन। मात्रा मात्र तुलना गर्ने पाठकले यस क्षेत्रका नतिजाहरू असङ्गत छन् भन्ने निष्कर्ष निकाल्छन्। यो क्षेत्र सङ्गत छ। मात्रा मात्रै कहिल्यै सम्पूर्ण प्रकाश सम्पर्क थिएन।

प्रकाश सम्पर्क भनेको सँगसँगै काम गर्ने मापदण्डहरूको सानो प्रणाली हो: तरङ्गदैर्घ्य, विकिरण तीव्रता, अवधि, त्यसबाट प्राप्त फ्लुएन्स, अक्सिजनको उपलब्धता, रङ्गद्रव्यको सान्द्रता र एकत्रीकरण अवस्था, रङ्गद्रव्य र प्रकाशबीचको समयान्तर, अनि प्रकाशले नमुनाभित्र वास्तवमै पार गर्ने प्रकाशीय पथ। कुनै एउटा परिवर्तन गर्दा प्रकाशरसायन परिवर्तन हुन्छ। यस लेखले प्रत्येक मापदण्डलाई क्रमशः समेट्छ, त्यसपछि निकट अवरक्त फोटोबायोमोडुलेसनलाई रङ्गद्रव्यको प्रत्यक्ष प्रकाशसक्रियकरणबाट छुट्याउँछ, किनभने यी दुई प्रक्रियालाई नै सबैभन्दा धेरै एकअर्कासँग झुक्याइन्छ।

तरङ्गदैर्घ्यले रङ्गद्रव्य सहभागी हुन्छ कि हुँदैन भन्ने निर्धारण गर्छ

पानीमा मेथिलिन ब्लुले मोनोमरका रूपमा रातो प्रकाशलाई बलियोसँग अवशोषण गर्छ। यसको अवशोषण शिखर 664 देखि 665 nm नजिक हुन्छ र छोटो तरङ्गदैर्घ्यतर्फ 610 nm नजिक सहायक उभार हुन्छ, जुन रङ्गद्रव्य डाइमर र ठूला तहगत समूहमा एकत्रित हुँदै जाँदा बढ्छ। शिखरनजिकको मोलर अवशोषण गुणाङ्क लगभग 65,000 देखि 85,000 M-1 cm-1 हुन्छ, त्यसैले माइक्रोमोलर विलयनहरू पनि गाढा निला हुन्छन्। प्रारम्भिक DNA र जैविक सब्सट्रेटहरूसँग मेथिलिन ब्लुको प्रकाशरसायनसम्बन्धी समीक्षा ले यो अवशोषण व्यवहार र त्यसपछि हुने उत्तेजित अवस्थाको रसायन अभिलेखित गर्छ: अवशोषणले छोटो आयु भएको सिङ्गलेट अवस्था उत्पन्न गर्छ, जुन लामो आयु भएको ट्रिप्लेट अवस्थामा रूपान्तरित हुन्छ। यसको प्रतिवेदित उपज 0.5 नजिक छ, र हावाको सम्पर्कमा रहेको विलयनमा अक्सिजनले करिब 2 माइक्रोसेकेन्डभित्र त्यसको उत्तेजना शमन गर्छ।

त्यही शमन चरणमा दुई प्रकाशरासायनिक मार्ग छुट्टिन्छन्। प्रकार II रसायनमा ट्रिप्लेट रङ्गद्रव्यले आधार अवस्थाको अक्सिजनलाई ऊर्जा हस्तान्तरण गर्छ र सिङ्गलेट अक्सिजन उत्पादन गर्छ, जसको सामान्यतया उद्धृत उपज 0.52 नजिक हुन्छ। प्रकार I रसायनमा भने ट्रिप्लेटले सब्सट्रेटलाई इलेक्ट्रोन वा हाइड्रोजन हस्तान्तरण गर्छ र सुपरअक्साइड तथा हाइड्रोक्सिल प्रजातिलगायतका रेडिकलहरू उत्पादन गर्छ। दुवै एकै समयमा चल्न सक्छन्, र प्रकार I को योगदान हुँदा पनि परम्परागत फोटोडाइनामिक प्रभाव अक्सिजनमा निकै निर्भर रहन्छ।

यसबाट मेथिलिन ब्लुको तरङ्गदैर्घ्य चयनका लागि एउटा सरल नियम निस्कन्छ। करिब 630 देखि 680 nm सम्मको रातो प्रकाश रङ्गद्रव्यको अवशोषण ब्यान्डसँग मिल्छ, र 660 देखि 665 nm मोनोमरको अधिकतम अवशोषणनजिक पर्छ। त्यसैले पर्याप्त रङ्गद्रव्य भएको ठाउँमा यसले प्रकाशसंवेदीकारकको रसायन चलाउन सक्छ। 810 nm को निकट अवरक्त प्रकाश आधार अवस्थाको अवशोषण ब्यान्डभन्दा धेरै बाहिर पर्छ, त्यसैले रङ्गद्रव्यलाई प्रत्यक्ष उत्तेजित गर्न यो उपयुक्त तरङ्गदैर्घ्य होइन। सान्द्रताले यसलाई एउटा वास्तविक कारणले जटिल बनाउँछ: सान्द्रता बढ्दा बढी रङ्गद्रव्य डाइमर र एकत्रित रूपमा रहन्छ, जसले 610 nm तर्फ अवशोषण गर्छ र प्रति अणु कम दक्षताले प्रकाशसंवेदीकरण गर्छ। त्यसैले रङ्गद्रव्य दोब्बर बनाउँदा प्रभाव दोब्बर हुँदैन। मेथिलिन ब्लु र रातो प्रकाश उपचारसम्बन्धी सहायक समीक्षा ले यो अवशोषण नियमलाई कुनै पनि प्रकाशसंवेदीकृत प्रतिक्रियाको पूर्वसर्त मान्छ।

विकिरण तीव्रता, अवधि र फ्लुएन्स तीन मापदण्ड हुन्, एउटै होइनन्

J per square cm मा व्यक्त गरिने फ्लुएन्स भनेको विकिरण तीव्रतालाई समयले गुणा गर्दा प्राप्त हुने मान हो। फ्लुएन्स मात्र उल्लेख गर्दा ऊर्जा आइपुग्ने दर लुकेको हुन्छ, र त्यो दर महत्त्वपूर्ण हुन्छ।

छोटो समयका लागि दिइएको उच्च विकिरण तीव्रता र लामो समयका लागि दिइएको कम विकिरण तीव्रताले एउटै फ्लुएन्स दिन सक्छन्, तर रसायन फरक हुन सक्छ। उच्च विकिरण तीव्रताले विसरणबाट पूर्ति हुनेभन्दा छिटो घुलित अक्सिजन खपत गर्छ, जसले प्रकाश सम्पर्ककै बीचमा अक्सिजनमा निर्भर प्रकार II मार्गलाई सीमित गर्छ। यसले ताप पनि जम्मा गर्छ, र ऊतकले तातो हुँदा रक्तप्रवाह परिवर्तन गरेर प्रतिक्रिया दिन्छ, जसबाट अक्सिजन आपूर्ति र रङ्गद्रव्यको वितरण दुवै बदलिन्छन्। लामो समयसम्मको कम विकिरण तीव्रताले अक्सिजन आपूर्ति कायम राख्छ, तर प्रकाश सम्पर्ककै अवधिमा मर्मत र पुनः अक्सिजन आपूर्तिका प्रक्रियाहरूलाई काम गर्ने समय पनि दिन्छ। प्रकाशरसायनका पाठ्यपुस्तकहरूले कुल मात्रा मात्र महत्त्वपूर्ण हुन्छ भन्ने धारणालाई पारस्परिकता भन्छन्। अक्सिजन, ताप वा जैविक प्रक्रिया सहभागी हुँदा यो धारणा असफल हुन्छ, र ऊतकमा यसको अर्थ लगभग सधैँ हो।

मानिसमा मेथिलिन ब्लुसहितका सूक्ष्मजीवविरोधी फोटोडाइनामिक प्रकाश सम्पर्कहरूमा सामान्यतया 6 देखि 18 J per square cm प्रयोग गरिन्छ, जुन फोटोबायोमोडुलेसनका मानहरूसँग मिल्न सक्छ। त्यसैले फ्लुएन्स मात्रले कुन प्रक्रिया हो भनेर छुट्याउन सक्दैन। रङ्गद्रव्ययुक्त ऊतकमा 660 nm मा दिइएको 10 J per square cm प्रकाश सम्पर्क प्रकाशसंवेदीकारकद्वारा सञ्चालित प्रकाशरसायन हो। रङ्गद्रव्यको अति सानो अंश मात्र भएको ऊतकमा 810 nm मा दिइएको त्यही फ्लुएन्स भने बिल्कुलै अर्को कुरा हो। सङ्ख्या मिल्छ। अवधारणा फरक हुन्छ।

प्रकाशीय पथ र नमुनाको ज्यामितिले प्रकाशले के भेट्छ भन्ने निर्धारण गर्छन्

बियर–लाम्बर्ट व्यवहारका कारण नमुनाको अगाडिको भागले पछाडिको भागभन्दा धेरै प्रकाश पाउँछ। दसौँ माइक्रोमोलर सान्द्रताको रङ्गद्रव्य भएको क्युभेटमा पहिलो मिलिमिटरले नै आउने रातो प्रकाशको अधिकांश भाग अवशोषण गर्न सक्छ, जसले गहिरा तहहरूलाई प्रभावकारी रूपमा प्रकाशविहीन बनाउँछ। त्यही विलयनलाई कम आयतनमा उथलो वेलमा राख्दा प्रकाश सम्पर्क लगभग समान हुन्छ। उही रङ्गद्रव्य, उही बत्ती, सतहमा उही फ्लुएन्स, तर फरक नतिजा।

ऊतकमा अवशोषणसँगै प्रकीर्णन पनि हुन्छ। 660 nm नजिकको रातो प्रकाश मिलिमिटरको स्तरसम्म प्रवेश गर्छ, र यसको ठ्याक्कै गहिराइ रगतको मात्रा, रङ्गद्रव्यता र ऊतकको प्रकारले निर्धारण गर्छन्। वेलहरूले आफ्नै कृत्रिम प्रभावहरू थप्छन्: मेनिस्कसले लेन्सजस्तो काम गर्नु, भित्ताबाट परावर्तन हुनु, किनाराका वेलहरूमा छाया पर्नु र प्रकाश स्रोतको मुनि सानो आयतन तातिनु। उही बत्ती सेटिङ उल्लेख गर्ने तर फरक प्लेट प्रकार, आयतन वा स्रोत दूरी प्रयोग गर्ने दुई प्रयोगशालाले फरक प्रयोग गरेका हुन्छन्।

दूरीमा विशेष ध्यान दिनुपर्छ, किनभने यो सबैभन्दा सामान्य लुकेको चर हो। समानान्तर किरण नदिने स्रोतबाट दूरी बढ्दा विकिरण तीव्रता छिटो घट्छ। त्यसैले प्लेटमाथि 2 cm मा रहेको बत्तीलाई 5 cm मा सार्दा विकिरण तीव्रता धेरै गुणा घट्न सक्छ, जबकि विधि खण्डमा लेखिएको विवरण उस्तै रहन्छ। नमुनाको सतहमा विकिरण तीव्रता नमापिएको अवस्थामा निर्माताको शक्ति रेटिङबाट गणना गरिएका प्रकाशित फ्लुएन्सहरू अनुमान हुन्, मापन होइनन्।

टिप्पणीसहितको मापदण्ड मार्गदर्शिका: प्रकाश सम्पर्कलाई के कुराले पुनरुत्पादनयोग्य बनाउँछ

यस पृष्ठको मौलिक सामग्री एउटा जाँचसूची हो। यी विवरणहरू छुटेको कुनै पनि अध्ययनको प्रकाश सम्पर्क अर्को अध्ययनसँग तुलना गर्न सकिँदैन, मुख्य रूपमा उल्लेख गरिएको मात्रा जति नै मिल्दोजुल्दो देखिए पनि।

1. तरङ्गदैर्घ्य र ब्यान्डविथ। रङको नाम होइन, शिखर र पूर्ण चौडाइ। रातो LED ले 630 देखि 680 nm समेट्छ, जहाँ रङ्गद्रव्यको अवशोषण धेरै फरक हुन्छ।
2. नमुनाको सतहमा मापन गरिएको विकिरण तीव्रता, mW per square cm मा। निर्माताले दिएको वाटेज विकिरण तीव्रता होइन।
3. अवधि र पल्सिङ। निरन्तर वा स्पन्दित प्रकाश वितरण, लागू हुने अवस्थामा पल्स आवृत्ति र ड्युटी साइकलसहित।
4. माथिका मापन गरिएका दुई मानबाट गणना गरिएको फ्लुएन्स, J per square cm मा।
5. रङ्गद्रव्यको सान्द्रता, सूत्रीकरण र एकत्रीकरण अवस्था। 664 nm नजिकको मोनोमरले 610 nm नजिकका एकत्रित समूहभन्दा फरक ढङ्गले प्रकाशसंवेदीकरण गर्छ।
6. औषधि–प्रकाश समयान्तर। रङ्गद्रव्य दिइएको र प्रकाश पारिएको बीचको मिनेटदेखि घण्टासम्मको समय, जसले प्रकाश आइपुग्दा रङ्गद्रव्य कहाँ हुन्छ भन्ने निर्धारण गर्छ।
7. अक्सिजन आपूर्ति। हावाको सम्पर्कमा रहेको विलयन र अक्सिजनको कमी भएको ऊतकले प्रकार I र प्रकार II को सन्तुलन प्रत्यक्ष रूपमा बदल्छन्।
8. ज्यामिति। नमुनाको गहिराइ, आयतन, भाँडाको प्रकार, स्रोतको दूरी र कोण, अनि लक्षित ऊतकको गहिराइ।

अनुसन्धानपत्र पढ्दा अपनाउन उपयोगी बानी: पहिले औषधि–प्रकाश समयान्तर जाँच्नुहोस्। यसले उद्देश्य देखाउँछ। फोटोडाइनामिक अध्ययनका ढाँचाले जानाजानी रङ्गद्रव्ययुक्त ऊतकमा प्रकाश पार्छन्। संयुक्त अध्ययनका ढाँचाले तल देखाइएझैँ यी दुईलाई उद्देश्यपूर्वक अलग राख्न सक्छन्।

निकट अवरक्त फोटोबायोमोडुलेसन रङ्गद्रव्यको प्रकाशसक्रियकरण होइन

सामान्यतया PBM भनेर छोटकरीमा लेखिने फोटोबायोमोडुलेसनले प्रकाशसंवेदीकारक नथपी शरीरभित्रकै सङ्केत प्रक्रियालाई परिमार्जन गर्न रातो वा निकट अवरक्त प्रकाश प्रयोग गर्छ। सामान्यतया PDT भनेर छोटकरीमा लेखिने फोटोडाइनामिक उपचारले तीन कुरा सँगै प्रयोग गर्छ: संवेदकले अवशोषण गर्ने प्रकाश, संवेदक आफैँ र अक्सिजन। यसले लक्ष्यलाई क्षति पुर्‍याउने प्रतिक्रियाशील प्रजातिहरूको तीव्र उत्पादन गराउँछ। स्नायु संरक्षणको लक्ष्यका रूपमा माइटोकन्ड्रियासम्बन्धी समीक्षा ले मेथिलिन ब्लुलाई PBM सँग जोड्छ, किनभने ती फरक दिशाबाट कोशिकीय श्वसनमा प्रभाव पार्छन्: रङ्गद्रव्यले इलेक्ट्रोन प्रवाहलाई सहयोग गर्ने उत्प्रेरकीय रेडक्स चक्रकारका रूपमा काम गर्छ, जबकि PBM ले कम्प्लेक्स IV मा साइटोक्रोम c अक्सिडेजबाट अवरोधकारी नाइट्रिक अक्साइड छुट्टिन मद्दत गर्छ भन्ने परिकल्पना छ। त्यो इन्जाइमसम्बन्धी कार्यविधिलाई परिकल्पना नै भनेर चिनाउनुपर्छ।

सबैभन्दा धेरै उद्धृत दुई संयुक्त मुसा अध्ययनले दुवैमा 810 nm प्रकाश प्रयोग गरेका छन्, र यही कारणले तिनले रङ्गद्रव्यको प्रकाशसक्रियकरण देखाउँदैनन्। एउटा निद्राबाट वञ्चित गर्नुअघिको पूर्वउपचार अध्ययन मा मुसाहरूलाई निद्राबाट वञ्चित गर्नुअघि दैनिक 0.5 mg per kg मेथिलिन ब्लु, एक दिन बिराएर 810 nm स्पन्दित लेजर, वा दुवै दिइयो। संयुक्त पूर्वउपचारले स्मृतिसम्बन्धी व्यवहार र हिप्पोक्याम्पसका सिनाप्टिक प्रोटिनहरू जोगायो, जबकि एकल उपचारहरू धेरै हदसम्म असफल भए। एउटा सँगसँगै उपचार दिइएको दीर्घकालीन तनावसम्बन्धी अध्ययन मा मुसाहरूलाई दैनिक 0.5 mg per kg रङ्गद्रव्यसँगै 8 J per square cm मा 810 nm PBM दिइयो। रङ्गद्रव्ययुक्त ऊतकमा प्रकाश नपार्ने विशेष उद्देश्यले पहिले लेजर प्रयोग गरियो र दुई घण्टापछि रङ्गद्रव्यको इन्जेक्सन दिइयो। तीनै उपचार समूहले सिकाइका कमीहरू उल्ट्याए, र मुख्यतः सिरम कोर्टिसोल तथा मस्तिष्कका प्रतिक्रियाशील अक्सिजन प्रजातिमा थप लाभ देखियो। यी नतिजाले माइटोकन्ड्रियामा प्रभाव पार्ने दुई हस्तक्षेपलाई सँगै प्रयोग गर्दा के हुन्छ भन्ने जाँच्छन्। फोटोडाइनामिक अध्ययन सङ्ग्रहले प्रत्येक प्रयोगको उद्देश्यअनुसार तरङ्गदैर्घ्य अभिलेख गरेर यो भिन्नता स्पष्ट राख्छ।

छालासम्बन्धी प्रमाण भने अर्को पक्षमा पर्छ। मानिसमा मेथिलिन ब्लु र प्रकाश संयुक्त रूपमा प्रयोग गरिएको छालासम्बन्धी तथ्याङ्क मुख्यतः 630 देखि 680 nm मा केन्द्रित छ, जहाँ रङ्गद्रव्य छालामा लगाइन्छ वा घाउभित्र दिइन्छ र उद्देश्य विनाश वा पुनर्संरचना हुन्छ। परिभाषाअनुसार यो PDT हो। त्यसरी हटाइएको परिणामलाई रङ्गद्रव्यले PBM बढाउँछ भन्ने प्रमाणका रूपमा उद्धृत गर्नु, वा 810 nm प्रयोग गरिएको मुसा अध्ययनमा कार्यक्षमता पुनःस्थापित भएको नतिजालाई 660 nm प्यानल र रङ्गद्रव्यको संयोजन संज्ञानसम्बन्धी प्रोटोकल हो भन्ने प्रमाणका रूपमा उद्धृत गर्नु, यी प्रक्रियाहरूको सीमा मिच्नु हो। मात्रा निर्धारण र औषधिविज्ञानसम्बन्धी सन्दर्भ तथा सुरक्षा र अन्तरक्रिया मार्गदर्शिकाले यस विषयका सान्द्रता र प्रयोग गर्न नहुने अवस्थासम्बन्धी पक्षहरूलाई थप विस्तार गर्छन्।

सङ्ख्या तुलना गर्नुअघि अवधारणा पहिचान गर्नुहोस्। तरङ्गदैर्घ्यले रङ्गद्रव्यले अवशोषण गर्छ कि गर्दैन भन्ने निर्धारण गर्छ। विकिरण तीव्रता र अवधिले त्यो अवशोषणपछि रसायनले के गर्छ भन्ने निर्धारण गर्छन्। ज्यामितिले नमुनाको कुन भागले यीमध्ये कुनै प्रभाव अनुभव गर्छ भन्ने निर्धारण गर्छ। एउटा मापदण्डमा मिल्ने र बाँकीमा फरक हुने दुई प्रकाश सम्पर्क फरक प्रयोग हुन्, र तिनलाई परस्पर साट्न मिल्ने ठान्नु नै यस मार्गदर्शिकाले रोक्न खोजेको त्रुटि हो। यी कुनै कुराबाट पनि घरमा प्रयोग गर्ने प्रोटोकल निस्कँदैन; रङ्गद्रव्यसँग मिल्ने तरङ्गदैर्घ्यको प्रकाश र शरीरभरि पुग्ने गरी दिइएको रङ्गद्रव्यको संयोजनले अन्यथा परिमार्जनकारी हुने प्रकाश सम्पर्कलाई प्रकाशसंवेदीकारकद्वारा सञ्चालित प्रकाशरसायनमा बदल्छ, जुन चिकित्सकीय निगरानीमै हुनुपर्छ।