Bluja e metilenit dhe ekspozimi ndaj dritës: gjatësia e valës, irradianca dhe gjeometria e trajtimit

Dy artikuj shkencorë raportojnë ekspozimin e blusë së metilenit ndaj 10 J drite për cm katror. Njëri vret bakteret. Tjetri nuk jep asnjë efekt të matshëm. Një lexues që krahason vetëm dozën arrin në përfundimin se fusha është e paqëndrueshme. Fusha është e qëndrueshme. Doza nuk e ka përshkruar kurrë të gjithë ekspozimin.

Një ekspozim ndaj dritës është një sistem i vogël parametrash që veprojnë së bashku: gjatësia e valës, irradianca, kohëzgjatja, fluenca që rezulton, disponueshmëria e oksigjenit, përqendrimi dhe gjendja e agregimit të ngjyruesit, intervali kohor midis ngjyruesit dhe dritës, si dhe rruga optike që drita përshkon realisht nëpër mostër. Ndryshoni njërin dhe ndryshon fotokimia. Ky artikull shqyrton çdo parametër, më pas dallon fotobiomodulimin me dritë infra të kuqe të afërt nga fotoaktivizimi i drejtpërdrejtë i ngjyruesit, sepse këto dy regjime ngatërrohen më shpesh.

Gjatësia e valës përcakton nëse ngjyruesi merr pjesë

Bluja e metilenit në ujë, në formë monomeri, e përthith fort dritën e kuqe, me një kulm pranë 664 deri në 665 nm dhe një shpatull spektrale në gjatësi vale më të shkurtër, pranë 610 nm, që rritet teksa ngjyruesi agregohet në dimerë dhe grumbullime më të mëdha. Koeficienti molar i ekstinksionit pranë kulmit është i rendit 65,000 deri në 85,000 M-1 cm-1, ndaj edhe tretësirat mikromolare janë tashmë me ngjyrë blu të theksuar. Rishikimi i hershëm fotokimik i blusë së metilenit me ADN-në dhe substratet biologjike dokumenton këtë sjellje të përthithjes dhe kiminë pasuese të gjendjeve të ngacmuara: përthithja populon një gjendje singlete jetëshkurtër, me kalim në një gjendje triplete më jetëgjatë me rendimente të raportuara pranë 0.5, e cila në tretësirë të ajrosur shuhet nga oksigjeni brenda rreth 2 mikrosekondave.

Në këtë hap të shuarjes ndahen dy rrugët fotokimike. Në kiminë e Tipit II, ngjyruesi në gjendjen triplete transferon energji te oksigjeni në gjendjen bazë dhe prodhon oksigjen singlet, me rendimente të cituara zakonisht pranë 0.52. Në kiminë e Tipit I, gjendja triplete transferon në vend të kësaj një elektron ose hidrogjen te një substrat, duke prodhuar radikale, përfshirë specie superoksidi dhe hidroksili. Të dyja mund të zhvillohen njëkohësisht, dhe efekti fotodinamik konvencional mbetet fort i varur nga oksigjeni edhe kur kontribuon Tipi I.

Pasoja për përzgjedhjen e gjatësisë së valës për blunë e metilenit është një rregull i thjeshtë. Drita e kuqe nga rreth 630 deri në 680 nm mbivendoset me brezin e përthithjes së ngjyruesit, me 660 deri në 665 nm pranë maksimumit të monomerit, ndaj mund të nxisë kiminë e fotosensibilizuesit kudo që ngjyruesi është i pranishëm në sasi të konsiderueshme. Drita infra e kuqe e afërt në 810 nm gjendet shumë jashtë brezit të përthithjes së gjendjes bazë, ndaj kjo gjatësi vale është pak e përshtatshme për ngacmimin e drejtpërdrejtë të ngjyruesit. Përqendrimi e ndërlikon tablonë në një mënyrë të qartë: me rritjen e përqendrimit, më shumë ngjyrues gjendet në forma dimerike dhe të agreguara që përthithin drejt 610 nm dhe fotosensibilizojnë me më pak efikasitet për molekulë, ndaj dyfishimi i ngjyruesit nuk e dyfishon efektin. Rishikimi shoqërues mbi blunë e metilenit dhe terapinë me dritë të kuqe e trajton këtë rregull të përthithjes si parakusht për çdo reaksion të fotosensibilizuar.

Irradianca, kohëzgjatja dhe fluenca janë tre parametra, jo një

Fluenca, në J për cm katror, është irradianca e shumëzuar me kohën. Raportimi vetëm i fluencës fsheh shpejtësinë me të cilën mbërriti energjia, dhe kjo shpejtësi ka rëndësi.

Një irradiancë e lartë e dhënë për pak kohë dhe një irradiancë e ulët e dhënë për një kohë të gjatë mund të japin të njëjtën fluencë, por me kimi të ndryshme. Irradianca e lartë e konsumon oksigjenin e tretur më shpejt sesa difuzioni e zëvendëson, gjë që e kufizon rrugën e Tipit II të varur nga oksigjeni gjatë ekspozimit. Ajo gjithashtu depoziton nxehtësi, dhe indi i përgjigjet ngrohjes me ndryshime të qarkullimit të gjakut që ndryshojnë si oksigjenimin, ashtu edhe shpërndarjen e ngjyruesit. Irradianca e ulët gjatë një ekspozimi të gjatë ruan furnizimin me oksigjen, por u jep proceseve të riparimit dhe rioksigjenimit kohë të veprojnë gjatë vetë ekspozimit. Tekstet mësimore të fotokimisë e quajnë reciprocitet supozimin se rëndësi ka vetëm doza totale. Ky supozim nuk qëndron sa herë që përfshihen oksigjeni, ngrohja ose biologjia, çka në inde ndodh pothuajse gjithmonë.

Ekspozimet fotodinamike antimikrobike me blunë e metilenit te njerëzit përdorin zakonisht 6 deri në 18 J për cm katror, vlera që mbivendosen me ato të fotobiomodulimit. Prandaj, vetëm fluenca nuk mund ta identifikojë regjimin. Një ekspozim prej 10 J për cm katror në 660 nm në ind me ngjyrues është fotokimi e nxitur nga fotosensibilizuesi. E njëjta fluencë në 810 nm në ind me gjurmë ngjyruesi është diçka krejt tjetër. Numri përputhet. Koncepti ndryshon.

Rruga optike dhe gjeometria e mostrës përcaktojnë çfarë ndesh drita

Sjellja sipas ligjit Beer Lambert do të thotë se pjesa e përparme e një mostre merr shumë më tepër dritë sesa pjesa e pasme. Në një kyvetë me ngjyrues në përqendrime prej dhjetëra mikromolarësh, milimetri i parë mund të përthithë pjesën më të madhe të dritës së kuqe rënëse, duke i lënë shtresat më të thella praktikisht të paekspozuara. Vendoseni të njëjtën tretësirë në një pus të cekët me vëllim të vogël dhe ekspozimi bëhet pothuajse uniform. I njëjti ngjyrues, e njëjta llambë, e njëjta fluencë në sipërfaqe, rezultat i ndryshëm.

Indi shton shpërndarjen e dritës krahas përthithjes. Drita e kuqe pranë 660 nm depërton në thellësi të rendit të milimetrave, ku thellësia e saktë përcaktohet nga përmbajtja e gjakut, pigmentimi dhe lloji i indit. Puset shtojnë artefaktet e tyre: efektin lentor të meniskut, reflektimin nga muret, hijëzimin e puseve në skaje dhe ngrohjen e vëllimeve të vogla nën burim. Dy laboratorë që raportojnë parametra identikë të llambës, por lloje të ndryshme pllakash, vëllime ose largësi nga burimi, kanë kryer eksperimente të ndryshme.

Largësia meriton theksim, sepse është ndryshorja më e zakonshme që mbetet e padeklaruar. Irradianca bie shpejt me largësinë nga një burim jo i kolimuar, ndaj një llambë e zhvendosur nga 2 cm në 5 cm mbi pllakë mund ta ulë irradiancën disa herë, ndërsa përshkrimi në seksionin e metodave mbetet i njëjtë. Pa një matje të irradiancës në sipërfaqen e mostrës, fluencat e publikuara që llogariten nga vlerat e fuqisë të deklaruara nga prodhuesi janë vlerësime, jo matje.

Udhëzues i parametrave me shënime: çfarë e bën një ekspozim të riprodhueshëm

Materiali origjinal për këtë faqe është një listë kontrolli. Çdo ekspozim ndaj dritës në një studim që i lë jashtë këto të dhëna nuk mund të krahasohet me një tjetër, sado e ngjashme të duket doza e deklaruar në krye.

1. Gjatësia e valës dhe gjerësia e brezit. Kulmi dhe gjerësia e plotë, jo emri i një ngjyre. LED-i i kuq mbulon 630 deri në 680 nm, ku përthithja e ngjyruesit ndryshon shumë.
2. Irradianca në sipërfaqen e mostrës, e matur, në mW për cm katror. Fuqia në vat e deklaruar nga prodhuesi nuk është irradiancë.
3. Kohëzgjatja dhe pulsimi. Dhënie e vazhdueshme kundrejt dhënies me pulse, duke përfshirë frekuencën e pulseve dhe ciklin e punës kur janë të zbatueshëm.
4. Fluenca e llogaritur nga çifti i matur më sipër, në J për cm katror.
5. Përqendrimi, formulimi dhe gjendja e agregimit të ngjyruesit. Monomeri pranë 664 nm fotosensibilizon ndryshe nga agregatet pranë 610 nm.
6. Intervali bar–dritë. Minuta deri në orë midis administrimit të ngjyruesit dhe rrezatimit, që përcaktojnë ku gjendet ngjyruesi kur mbërrin drita.
7. Oksigjenimi. Tretësira e ajrosur kundrejt indit hipoksik e ndryshon drejtpërdrejt ekuilibrin midis Tipit I dhe Tipit II.
8. Gjeometria. Thellësia e mostrës, vëllimi, lloji i enës, largësia dhe këndi i burimit, si dhe thellësia e indit të synuar.

Një zakon i dobishëm kur lexoni artikuj shkencorë: kontrolloni fillimisht intervalin bar–dritë. Ai zbulon synimin. Protokollet fotodinamike rrezatojnë qëllimisht indin me ngjyrues. Protokollet e kombinimit mund t'i ndajnë qëllimisht të dyja, si më poshtë.

Fotobiomodulimi me dritë infra të kuqe të afërt nuk është fotoaktivizim i ngjyruesit

Fotobiomodulimi, zakonisht i shkurtuar PBM, përdor dritë të kuqe ose infra të kuqe të afërt për të moduluar sinjalizimin endogjen pa shtuar një fotosensibilizues. Terapia fotodinamike, zakonisht e shkurtuar PDT, përdor së bashku tre përbërës: dritën që përthith fotosensibilizuesi, vetë fotosensibilizuesin dhe oksigjenin, për të krijuar një shpërthim speciesh reaktive që dëmton objektivin. Një rishikim mbi mitokondritë si objektiv i neuroprotekcionit e bashkon blunë e metilenit me PBM, sepse ato ndikojnë në frymëmarrjen qelizore nga drejtime të ndryshme: ngjyruesi vepron si një ciklues katalitik redoks që mbështet rrjedhën e elektroneve, ndërsa për PBM hipotezohet se nxit shkëputjen e oksidit nitrik frenues nga citokrom c oksidaza në Kompleksin IV. Ky mekanizëm enzimatik duhet të mbetet i cilësuar si hipotezë.

Dy studimet më të cituara të kombinimit te minjtë përdorin të dyja dritë në 810 nm, dhe pikërisht për këtë arsye nuk demonstrojnë fotoaktivizimin e ngjyruesit. Në një studim të paratrajtimit për privimin nga gjumi, minjtë morën çdo ditë blunë e metilenit në 0.5 mg për kg, lazer pulsues në 810 nm çdo dy ditë, ose të dyja para privimit. Paratrajtimi i kombinuar mbrojti sjelljet e lidhura me kujtesën dhe proteinat sinaptike të hipokampusit, ndërsa trajtimet veçmas përgjithësisht nuk patën sukses. Në një studim të stresit kronik me trajtim të njëkohshëm, minjtë morën PBM në 810 nm me 8 J për cm katror krahas ngjyruesit të përditshëm në 0.5 mg për kg, ku lazeri u aplikua fillimisht dhe ngjyruesi u injektua dy orë më vonë, posaçërisht për të shmangur rrezatimin e indit me ngjyrues. Të tre grupet e trajtimit i përmbysën deficitet e të mësuarit, me përfitim shtues kryesisht për kortizolin në serum dhe speciet reaktive të oksigjenit në tru. Këto rezultate testojnë dy ndërhyrje mitokondriale të përdorura së bashku, një dallim që përmbledhja e studimeve fotodinamike e mban të dukshëm duke regjistruar gjatësinë e valës për çdo indikacion.

Provat për lëkurën i përkasin anës tjetër. Të dhënat te njerëzit për blunë e metilenit plus dritën në lëkurë përqendrohen në 630 deri në 680 nm, me ngjyrues të aplikuar lokalisht ose brenda lezionit dhe me synim shkatërrimin ose rimodelimin, çka sipas përkufizimit është PDT. Citimi i atij eliminimi si provë se ngjyruesi e përforcon PBM, ose citimi i një efekti rikuperues në 810 nm te minjtë si provë se një panel në 660 nm plus ngjyruesi përbën një protokoll për funksionet njohëse, i ngatërron regjimet. Materiali referues për dozimin dhe farmakologjinë, si dhe udhëzuesi për sigurinë dhe ndërveprimet, i trajtojnë më tej pjesët e kësaj teme që lidhen me përqendrimin dhe kundërindikacionet.

Emërtojeni konceptin përpara se të krahasoni numrat. Gjatësia e valës përcakton nëse ngjyruesi përthith. Irradianca dhe kohëzgjatja përcaktojnë çfarë bën kimia me atë përthithje. Gjeometria përcakton se cila pjesë e mostrës përjeton ndonjërin prej këtyre proceseve. Dy ekspozime që përputhen në një parametër dhe ndryshojnë në të tjerët janë eksperimente të ndryshme, dhe trajtimi i tyre si të këmbyeshme është gabimi që ky udhëzues synon të parandalojë. Nga asgjë prej kësaj nuk rrjedh një protokoll për përdorim në shtëpi; drita me gjatësi vale të përshtatshme për përthithjen nga ngjyruesi, së bashku me ngjyruesin e administruar sistemikisht, e shndërron një ekspozim që përndryshe do të ishte modulues në fotokimi të nxitur nga fotosensibilizuesi, e cila i takon praktikës klinike.