میتھیلین بلیو بطور بے ہوازی اور آکسیجن اشارہ گر: رنگ کی تبدیلی کیا ثابت کرتی ہے

ایک ٹیکنیشن بے ہوازی جار بند کرتی ہے، ڈھکن کے پار سے میتھیلین بلیو کی اشارہ گر پٹی دیکھتی ہے، اور اسے وہی نظر آتا ہے جو وہ دیکھنا چاہتی ہے۔ پٹی نیلے سے سفید ہو گئی ہے۔ وہ اس عمل کو بے ہوازی درج کرتی ہے اور آگے بڑھ جاتی ہے۔ دو دن بعد ایک پلیٹ پر کوئی افزائش نہیں ہوتی، جبکہ اسی جار کے اندر بند غذائی شوربے کی ایک ٹیوب آکسیجن سے واسطہ پڑنے کی علامات دکھاتی ہے۔ پٹی سچ بتا رہی تھی۔ اس نے پٹی سے غلط سوال پوچھا تھا۔

یہ الجھن تصورات کو خلط ملط کرنے کی وجہ سے ہے۔ میتھیلین بلیو کا بے ہوازی اشارہ گر ریڈوکس کے تصور پر مبنی ہے، نہ کہ جراثیم سے پاک ہونے کے تصور پر، اور نہ ہی پورے نظام کی توثیق کے تصور پر۔ یہ فرق واضح ہو جائے تو پٹی ایک محدود کام انجام دینے والا درست اور قابلِ اعتماد آلہ بن جاتی ہے۔

تصور: ایک قابلِ واپسی ریڈوکس جوڑا

حل شدہ میتھیلین بلیو دو حالتوں میں موجود ہوتا ہے۔ تکسید شدہ صورت وہی مانوس نیلا مثبت آئن ہے۔ اختزال شدہ صورت، جسے لیوکومیتھیلین بلیو کہتے ہیں، بے رنگ ہوتی ہے۔ تقریباً غیر جانب دار pH پر سادہ نصف تعامل میں ایک نیلا مثبت آئن، ایک پروٹون اور دو الیکٹران مل کر ایک بے رنگ لیوکو سالمہ بناتے ہیں۔ pH 7 پر معیاری ہائیڈروجن الیکٹروڈ کے مقابلے میں فارمل پوٹینشل تقریباً مثبت 11 millivolts ہوتا ہے۔ یہ ایسی حد ہے جس تک بہت سے اختزالی نظام پہنچ سکتے ہیں اور جسے آکسیجن واپس پلٹ سکتی ہے۔

اختزال کے لیے مقامی ریڈوکس پوٹینشل کا کم ہونا ضروری ہے۔ صرف آکسیجن نکال دینا ہمیشہ کافی نہیں ہوتا۔ بے ہوازی کیفیت پر ابتدائی کام میں معلوم ہوا کہ سادہ، آکسیجن سے پاک پانی میں میتھیلین بلیو کا رنگ برقرار رہتا تھا، جب تک کوئی اختزالی مادہ موجود نہ ہو۔ یہ بھی معلوم ہوا کہ ڈیکسٹروز والے غذائی شوربے میں تقریباً 0.01 percent رنگ کے آمیزے 37 C پر آسانی سے بے رنگ ہو جاتے تھے، جبکہ یہی آمیزہ 4 C پر رکھنے سے ایک دن تک نیلا رہتا تھا، جیسا کہ تازہ بافت اور بے ہوازی کلچر کی شرائط پر تجربات میں بتایا گیا ہے۔ درجۂ حرارت، pH، گلوکوز، ایسکاربیٹ، تھائیوگلائکولیٹ اور خردنامیوں کی اختزالی سرگرمی، سب یہ طے کرتے ہیں کہ الیکٹران دستیاب ہوں گے یا نہیں۔

دوبارہ تکسید کے لیے صرف آکسیجن درکار ہوتی ہے۔ جب ہوا لیوکو صورت تک پہنچتی ہے تو وہ واپس نیلی ہو جاتی ہے۔ جدید، خصوصی طور پر تیار کردہ اشارہ گر عین اسی چکر سے فائدہ اٹھاتے ہیں: رنگ، اختزال کنندہ اور ایک استحکام دینے والا میٹرکس؛ کم آکسیجن پر بے رنگ، اور ہوا سے واسطہ پڑنے پر دوبارہ نیلا، جیسا کہ رنگ، اختزال کنندہ، سرفیکٹنٹ اور مٹی پر مبنی میتھیلین بلیو کے ایک ہائبرڈ آکسیجن اشارہ گر میں دکھایا گیا ہے۔ اس نمونے میں pH 11 پر 0.01 millimolar رنگ کے ساتھ 2.0 millimolar ایسکاربیٹ یا گلوکوز استعمال ہوا۔ یہ تقریباً 0.5 volume percent آکسیجن پر بے رنگ ہوا، اور اپنے آزمائشی چیمبر میں 0.1 percent سے کم اور 0.5 percent سے زیادہ آکسیجن کے درمیان فرق ظاہر کرتا تھا۔

لہٰذا عملی اصول سادہ ہے۔ نیلے رنگ کا مطلب ہے کہ اشارہ گر کا علاقہ تکسید شدہ ہے۔ بے رنگ ہونے کا مطلب ہے کہ اشارہ گر کے علاقے میں اختزالی، کم آکسیجن والی شرائط قائم ہو چکی ہیں۔ یہ تبدیلی قابلِ واپسی، مقامی اور کیمیائی ہے۔ بذاتِ خود یہ خردنامیوں کے بارے میں کچھ نہیں بتاتی۔

بے ہوازی جار میں میتھیلین بلیو کی اشارہ گر پٹی کیسے کام کرتی ہے

بے ہوازی جار کے لیے میتھیلین بلیو کی اشارہ گر پٹی تعامل کا ایک چھوٹا سا علاقہ ہوتی ہے، جسے جار کی گیس والی جگہ میں رکھا جاتا ہے تاکہ برتن کھولے بغیر دیکھا جا سکے۔ تجارتی مصنوعات کی صورتیں مختلف ہوتی ہیں: کاغذی پٹیاں، تیاری کے وقت حل یا گیلی کی جانے والی گولیاں، اور نئے ہائبرڈ کاغذ۔ کچھ میں تعامل کے علاقے کو فعال کرنے کے لیے مقطر پانی کا ایک قطرہ درکار ہوتا ہے۔ کچھ خشک صورت والے آلات ہوتے ہیں جنہیں خشک ہی رکھنا ضروری ہے۔ متعلقہ مصنوعے کی ہدایات پر عمل کرنا لازم ہے، کیونکہ پانی کی مقدار، جگہ کا انتخاب اور پڑھنے کا وقت، سب اس کی کیمیا کا حصہ ہیں۔

عملی طور پر اس کی قرأت دو حالتوں میں کی جاتی ہے۔ نیلے رنگ کا مطلب ہے کہ پٹی کی جگہ پر آکسیجن موجود ہے یا شرائط کافی اختزالی نہیں ہیں۔ سفید یا بے رنگ ہونے کا مطلب ہے کہ پٹی کی جگہ پر بے ہوازی ریڈوکس شرائط قائم ہو چکی ہیں۔ کچھ تجارتی کاغذوں میں پس منظر کے لیے سرخ رنگ شامل ہوتا ہے، اس لیے ان کا اختزال شدہ آخری رنگ سفید کے بجائے گلابی ہوتا ہے۔ فیصلہ کرنے سے پہلے جان لیں کہ آپ کی استعمال کردہ مصنوعہ کس آخری رنگ کا وعدہ کرتی ہے۔

وقت نظام کے لحاظ سے بدلتا ہے۔ GasPak طرز کے ایک انتظام میں تقریباً ایک گھنٹے کے اندر رنگ پھیکا پڑنا شروع ہوا اور چند گھنٹوں میں مکمل ہو گیا، جبکہ کمرے کے درجۂ حرارت پر ایک کنٹرول شدہ تقابل میں میتھیلین بلیو کو چھ گھنٹے سے زیادہ درکار ہوئے۔ اس کام میں غذائی واسطوں کا ریڈوکس پوٹینشل 60 سے 100 منٹ کے اندر تقریباً منفی 100 millivolts تک پہنچ گیا، یعنی رنگ کی تبدیلی مکمل ہونے سے بہت پہلے۔ جب پٹی پوری طرح بے رنگ ہوئی تو یہ منفی 200 millivolts سے بھی کافی نیچے تھا۔ اشارہ گر، ماحول کی تبدیلی کے بعد ردِعمل دکھاتا ہے۔ پہلے گھنٹے میں نیلی پٹی ناکامی ثابت نہیں کرتی، اور چھٹے گھنٹے میں سفید پٹی اسی چھٹے گھنٹے میں پٹی کی حالت بیان کرتی ہے۔

اسی وجہ سے پٹی کی جگہ بھی اہم ہے۔ اسے بالائی گیس کی جگہ میں، ڈھکن کے پار سے نظر آنے والی جگہ پر، آگر کی سطحوں اور غذائی واسطوں سے دور رکھیں۔ یہ اپنے فوری گرد و پیش کی خبر دیتی ہے۔ اسے کسی ٹھنڈی دیوار کے ساتھ چپٹا رکھ دیں، پلیٹوں کے نیچے دبا دیں، یا اس پر تکثیف شدہ پانی پڑنے دیں، تو یہ جار کے بجائے اسی محدود ماحول کی حالت ظاہر کرے گی۔

پٹی کیا ظاہر کرتی ہے اور کیا نہیں

بے ہوازی جار میں میتھیلین بلیو کے اشارہ گر کو ایک مقام پر موجود ایک سینسر سمجھیں۔ یہ اپنے تعامل کے علاقے میں مقامی ریڈوکس اور آکسیجن کی شرائط کی تصدیق کرتا ہے، جو مناسب اختلاط اور توازن قائم ہونے کی صورت میں بالائی گیس کی جگہ کی مجموعی نمائندگی کر سکتی ہیں۔ اس سے آگے ہر بات استنباط ہے، اور استنباط کے لیے الگ شواہد درکار ہوتے ہیں۔

بے رنگ پٹی جراثیم سے پاک ہونا ثابت نہیں کرتی۔ جراثیم سے پاک ہونے کا مطلب زندہ نامیوں کی عدم موجودگی ہے، جسے توثیق شدہ عملِ تعقیم اور کلچر کی توثیق کے کنٹرول ثابت کرتے ہیں۔ جار پوری طرح بے ہوازی ہونے کے باوجود آلودہ ہو سکتا ہے، یا مکمل طور پر جراثیم سے پاک ہونے کے باوجود ہوازی ہو سکتا ہے۔

یہ کلچر نظام کے ہر حصے کی توثیق نہیں کرتی۔ بند ٹیوب کے اندر حل شدہ آکسیجن، گہرے آگر میں پھنسی آکسیجن، بھرے ہوئے جار میں آکسیجن کے تدریجی فرق، اور قرأت کے بعد پیدا ہونے والا رساؤ، سب ایک پٹی کی جانچ سے باہر رہتے ہیں۔ مختلف مقامات پر کیے گئے تجربات میں ایک ہی برتن کے اندر نیلے اور بے رنگ علاقے ساتھ ساتھ دکھائی دیے، جہاں آکسیجن کے نفوذ اور اختزالی سرگرمی کا توازن مختلف تھا۔ ایک نقطہ پورے حجم کی تصدیق نہیں کر سکتا۔

یہ مسلسل بے ہوازی کیفیت بھی ثابت نہیں کرتی۔ تیاری کے وقت ایک بار پڑھی گئی پٹی بیسویں گھنٹے کے بارے میں کچھ نہیں بتاتی۔ بے ہوازی معیار پر حالیہ کام خبردار کرتا ہے کہ کیمیائی اشارہ گر ماحول کو اسی لمحے بیان کرتے ہیں جب انہیں پڑھا جاتا ہے، اور آکسیجن کی تھوڑی سی باقی مقدار موجود ہونے کے باوجود اطمینان بخش دکھائی دے سکتے ہیں۔ مسلسل یا مقررہ جانچ کے مواقع پر ریکارڈ رکھنا، نہ کہ آخری حالت پر ایک نظر ڈالنا، پٹی کی قرأت کو انکیوبیشن کے دوران کی حالت سے جوڑتا ہے۔

رنگ کی تبدیلی کے پیچھے متعلقہ کیمیا کے لیے دیکھیں کہ میتھیلین بلیو تکسید شدہ اور اختزال شدہ حالتوں کے درمیان کیسے چکر لگاتا ہے۔ نمونوں کو سنبھالنے پر آکسیجن کے وسیع تر اثرات کے لیے، خردبینی مشاہدے اور کلچر کے کام میں آکسیجن کے کنٹرول کا موضوع دیکھیں۔

جار کے پاس رکھنے کے لیے ایک خاکہ

نیچے دی گئی شکل اس مضمون کو لیبارٹری کی میز کے لیے ایک مختصر حوالہ بناتی ہے۔ ایک ہی پٹی کی تین حالتیں، تعامل کی دونوں سمتیں، اور اشارہ گر کے شواہد اور نظام کی توثیق کے درمیان حد۔

ناکامی کی صورتیں جو پٹی کو نیلا رکھتی ہیں یا غلط اطمینان دیتی ہیں

زیادہ تر ناکامیاں پانچ گروہوں میں آتی ہیں۔ ہر ایک کی الگ پہچان ہے۔

رسنے والا جار یا پاؤچ تعامل کے علاقے تک مسلسل آکسیجن پہنچاتا رہتا ہے۔ پٹی نیلی رہتی ہے یا پھیکی پڑنے کے بعد دوبارہ نیلی ہو جاتی ہے۔ کیمیا کو ذمہ دار ٹھہرانے سے پہلے ڈھکن، گاسکٹ، کلیمپ اور بندش کی سطحیں جانچیں۔

ختم ہو چکا یا غلط طریقے سے فعال کیا گیا گیس پیدا کرنے والا آلہ آکسیجن نکالتا ہی نہیں۔ پرانے، پانی سے فعال ہونے والے نظاموں میں تقریباً 10 سے 15 منٹ پر تکثیف نہ ہونا، اور تقریباً 20 سے 40 منٹ پر ڈھکن کا گرم نہ ہونا، اس نظام کے لیے ابتدائی تنبیہیں تھیں۔ ضرورت سے زیادہ بھرے جار میں ناکافی گنجائش والا ساشے بھی اسی طرح ناکام ہوتا ہے۔

زہریلے مادوں سے غیر مؤثر ہو جانے والے عمل انگیز کا مسئلہ صرف پرانے ہائیڈروجن اور پیلاڈیم والے نظاموں پر لاگو ہوتا ہے، جن میں پیلاڈیم ہائیڈروجن اور آکسیجن کو ملا کر پانی بناتا ہے۔ نمی اور ہائیڈروجن سلفائیڈ اسے خراب کرتے ہیں۔ بہت سے موجودہ ساشوں میں پیلاڈیم ہوتا ہی نہیں، اس لیے یہ حل وہاں استعمال نہ کریں جہاں اس کا تعلق نہیں بنتا۔

خراب یا غلط طریقے سے سنبھالی گئی پٹی خاموشی سے ناکام ہوتی ہے۔ ذخیرہ کرنے کے دوران رنگ اور اختزال کنندہ اپنی قابلِ واپسی خاصیت کھو دیتے ہیں۔ روشنی سے رنگ پھیکا پڑنے اور ذخیرہ کرنے کے دوران خصوصیات ضائع ہونے کے خلاف مزاحمت رکھنے والی ہائبرڈ ترکیبیں تیار کرنے کی ایک وجہ یہی ہے۔ میعاد گزرے ہوئے ذخیرے، غیر معمولی ابتدائی رنگ والے ذخیرے، اور ایسی پٹیوں کو مسترد کریں جنہیں خشک رہنا چاہیے تھا مگر گیلا کر دیا گیا، یا جنہیں گیلا کرنا ضروری تھا مگر خشک چھوڑ دیا گیا۔

تدریجی فرق یا ردِعمل میں تاخیر کیمیا کے بجائے پڑھنے والے کو گمراہ کرتی ہے۔ ناقص اختلاط والی بالائی گیس کی جگہ، حل شدہ آکسیجن والی بند ٹیوبیں اور نیم ٹھوس غذائی واسطے، ہر ایک اپنی حالت کو اس سے زیادہ دیر تک برقرار رکھتے ہیں جتنا پٹی سے اندازہ ہوتا ہے۔ ریسازورین کی پٹیاں گلابی حالت سے گزر کر بے رنگ ہوتی ہیں اور اکثر زیادہ تیز بتا کر فروخت کی جاتی ہیں، مگر ان کی حدیں ان کی اپنی ترکیب سے متعلق ہوتی ہیں اور میتھیلین بلیو پر لاگو نہیں ہوتیں۔

کنٹرول اور قرأت کا ایک قابلِ تقلید طریقہ

دو کم خرچ کنٹرول زیادہ تر غلط قرأتیں پکڑ لیتے ہیں۔ تجربے کے ساتھ کمرے کی ہوا میں ایک نئی کنٹرول پٹی رکھیں۔ درست کام کرنے والی میتھیلین بلیو پٹی وہاں نیلی رہتی ہے۔ کچھ پیک شدہ اشارہ گر ابتدا میں پھیکے ہوتے ہیں اور کھولنے پر نیلے ہو جاتے ہیں، جو بذاتِ خود کارکردگی کی جانچ ہے۔ اس کے علاوہ وقفے وقفے سے ایک نئی پٹی پہلے سے توثیق شدہ بے ہوازی انتظام میں رکھیں۔ اسے مصنوعے کے مقررہ وقت کے اندر توثیق شدہ اختزال شدہ آخری حالت تک پہنچنا چاہیے۔ اگر کسی بھی کنٹرول کا ردِعمل درست نہ ہو تو جار کی قرأتوں پر اعتماد کرنے سے پہلے وہ بیچ بدل دیں۔

قرأت کا طریقہ اس کے طریقۂ کار سے نکلتا ہے۔ پٹی کو ایسی جگہ رکھیں جہاں جار کھولے بغیر بالائی گیس کی جگہ میں اسے دیکھا جا سکے، اور دیوار سے رابطے اور گیلا کرنے کے بارے میں مصنوعے کی ہدایات پر عمل کریں۔ ابتدائی رنگ، جار بند کرنے کا وقت، اور مصنوعے کے مقررہ جانچ کے موقع پر رنگ درج کریں۔ جہاں برتن کی ساخت اجازت دے، وہاں انکیوبیشن کے دوران متعین جانچ کے مواقع پر درج کریں کہ اشارہ گر اختزال شدہ حالت میں رہا۔ کھولنے سے بالکل پہلے آخری رنگ درج کریں۔ کھولنے سے پہلے کا یہی رنگ اس عمل کا آخری نتیجہ ہے۔ کھولنے کے بعد دوبارہ نیلا ہونے کی توقع رکھیں اور اسے پچھلا ریکارڈ بدلنے نہ دیں۔

اگر پٹی اپنے مقررہ وقت کے بعد بھی نیلی رہے تو بے ہوازی کیفیت کو غیر مصدقہ سمجھیں۔ جانچ کی ترتیب یہ رکھیں: بندش، ساشے، عمل انگیز اگر موجود ہو، اشارہ گر کی نمی اور میعاد، اور پھر ہوا میں رکھے گئے کنٹرول کے مقابلے میں اشارہ گر کی کارکردگی۔ صرف ماحول کی تصدیق ہو جانے کے بعد ہی افزائش ہونے یا نہ ہونے کی تشریح کریں، اور متعلقہ استعمال کے مطابق بے ہوازی کلچر کے انتظام اور نامیے کے کنٹرول استعمال کریں۔

اپنے دائرے میں پٹی کی بات کو حتمی حیثیت ملنی چاہیے۔ نیلی ہو یا بے رنگ، یہ ایک وقت میں ایک مقام کے بارے میں ایک سوال کا جواب دیتی ہے۔ مقررہ وقت پر، ساتھ رکھے گئے کنٹرول کے ساتھ، اس سے وہی سوال پوچھیں تو یہ قابلِ اعتماد جواب دیتی ہے۔ اس سے جراثیم سے پاک ہونے، ہر ٹیوب، یا ایک ہی نظر میں پوری انکیوبیشن کے بارے میں پوچھیں، تو کسی اشارہ گر کی کیمیا بھی اس قرأت کو درست نہیں بنا سکتی۔