Xanh methylen hoạt động như thế nào: truyền electron và nơi electron đi đến

Một bình có nút đậy đặt trên bàn thí nghiệm là phần giới thiệu ngắn gọn và trung thực nhất về cách xanh methylen hoạt động. Nước, glucose, một nhúm sodium hydroxide và lượng thuốc nhuộm đủ để biến chất lỏng thành màu xanh đậm không thể nhầm lẫn. Đợi vài phút, màu xanh nhạt dần cho đến khi chiếc bình trông như chỉ chứa nước. Lắc bình, màu sắc lập tức trở lại. Sau đó nó lại phai đi, và quá trình này sẽ tiếp tục chừng nào còn glucose sẵn sàng nhường electron và oxygen sẵn sàng nhận chúng.

Không có gì ở thuốc nhuộm thay đổi ngoài số electron mà nó đang mang. Ở trạng thái oxy hóa, nó có màu xanh. Ở trạng thái khử, nó không có màu. Gần như mọi nội dung khác trong tài liệu điều trị và nghiên cứu về phân tử này đều bắt nguồn từ bước thuận nghịch duy nhất đó, bởi một phân tử có thể nhận electron từ một đối tác rồi chuyển chúng cho một đối tác khác là một chất trung chuyển, và bản thân chất trung chuyển không làm gì cả. Nó làm gì hoàn toàn phụ thuộc vào những gì nằm ở hai đầu của quá trình trung chuyển.

Hai dạng và vì sao cặp này quan trọng

Dạng oxy hóa là một hệ vòng phẳng mang điện tích dương. Chính hình dạng phẳng, tích điện đó là lý do nó xếp chồng lên nucleic acid, gắn với các cấu trúc sialyl hóa trên màng tế bào và hấp thụ mạnh ánh sáng khả kiến trong khoảng 600 đến 700 nanometres, tức phần quang phổ mà mắt người cảm nhận là màu xanh.

Dạng khử lại có những đặc tính khác. Nó không mang điện tích, hòa tan trong chất béo thay vì nước và không màu. Mức ion hóa của nó ở pH bên trong cơ thể rất thấp, chỉ vào khoảng vài phần trăm. Vì vậy, phân tử ở dạng khử dễ dàng đi qua màng tế bào bằng khuếch tán, và khi đã vào bên trong, nơi môi trường có tính oxy hóa cao hơn, nó có thể bị oxy hóa trở lại và về cơ bản bị giữ lại. Hệ vòng ở dạng oxy hóa phẳng; dạng khử có thể xoắn. Những hệ quả về cấu trúc đó, cũng như chính sự thay đổi màu sắc, là một phần riêng của câu chuyện về hai dạng này và được trình bày chi tiết hơn trong phần so sánh xanh methylen và leucomethylene blue.

Nhận electron

Thuốc nhuộm ở dạng oxy hóa sẽ nhận electron từ nhiều loại chất cho khác nhau. Glucose trong bình thí nghiệm minh họa là một ví dụ. Bên trong tế bào, các pyridine nucleotide dạng khử và các thành phần của chuỗi vận chuyển electron ty thể là những ví dụ khác. Khi xanh methylen bị khử trong mô có chứa oxygen, chu trình mà nó thiết lập sẽ tiêu thụ cả chất khử lẫn oxygen và tạo ra các loại oxygen phản ứng, chủ yếu là hydrogen peroxide. Thuốc nhuộm đi ra khỏi chu trình mà không bị thay đổi, sẵn sàng lặp lại quá trình.

Điểm cuối cùng đó giải thích một mâu thuẫn mà nếu không sẽ có vẻ như do diễn đạt cẩu thả. Trong tài liệu, xanh methylen được mô tả vừa là chất thúc đẩy oxy hóa vừa là chất chống oxy hóa, và cả hai mô tả đều có cơ sở. Nó có thể làm giảm sự tạo thành superoxide bằng cách đóng vai trò là chất nhận electron nhân tạo, chuyển hướng dòng electron ra khỏi các vị trí enzyme nơi oxygen nếu không sẽ được chuyển thành các gốc superoxide. Trong nuôi cấy tế bào gan, nó đã được chứng minh là có thể cảm ứng các enzyme bảo vệ chống oxy hóa phase-2, bao gồm thioredoxin reductase 1 và NADPH quinone oxidoreductase. Bạn thấy khía cạnh nào trong hai khía cạnh này phụ thuộc vào đầu nào của quá trình trung chuyển đang thiếu electron tại thời điểm đó. Một câu hỏi như "xanh methylen có phải là chất chống oxy hóa không" chưa được đặt đúng nghĩa cho đến khi xác định hệ nào, nồng độ nào và có những chất nào khác hiện diện.

Chuyển electron tiếp

Khi thuốc nhuộm đã giữ một electron dư, ba quá trình rất khác nhau có thể xảy ra tiếp theo, nhưng chúng thường được mô tả dưới cùng một tiêu đề. Không nên gộp chúng như vậy.

Nó có thể chuyển electron cho một trung tâm kim loại. Trường hợp rõ nhất là haemoglobin đã bị oxy hóa từ trạng thái ferrous sang ferric. Ở trạng thái đó, nó không thể vận chuyển oxygen. Trong hồng cầu, một enzyme khử thuốc nhuộm, sau đó thuốc nhuộm dạng khử chuyển electron cho sắt haem bị oxy hóa theo con đường không qua enzyme, khôi phục haemoglobin hoạt động và đưa thuốc nhuộm trở lại dạng oxy hóa. Thuốc nhuộm không bị tiêu thụ trong quá trình này; nó tuần hoàn. Bối cảnh lâm sàng dựa trên phản ứng này thuộc phạm vi bệnh viện, và phần giải thích về xanh methylen trong methemoglobinemia trình bày cách nó được sử dụng và lý do cần được giám sát chặt chẽ như vậy.

Một lưu ý cần nói rõ về tài liệu: hai bài tổng quan làm cơ sở cho bài viết này không nêu cùng một cofactor khử cho bước enzyme, một bài nói NADH và bài còn lại nói NADPH. Sự bất đồng này thực sự tồn tại và chưa được giải quyết trong các nguồn hiện có ở đây, vì vậy cách mô tả an toàn là nêu vai trò của từng thành phần thay vì khẳng định một tên cofactor duy nhất.

Nó có thể truyền năng lượng hoặc electron cho oxygen nếu có ánh sáng. Con đường này chỉ tồn tại dưới chiếu sáng. Thuốc nhuộm ở trạng thái kích thích đạt đến trạng thái triplet, và từ đó có thể xảy ra hai cơ chế. Trong cơ chế thứ nhất, thuốc nhuộm kích thích tương tác trực tiếp với một phân tử lân cận, lấy hydrogen hoặc truyền electron, từ đó tạo ra các gốc; phản ứng với nước theo cách này tạo ra các gốc hydroxyl. Trong cơ chế thứ hai, năng lượng kích thích được truyền trực tiếp cho oxygen, tạo ra oxygen singlet, một loại có tính electrophilic cao, phân rã trong vòng microseconds và thường được chấp nhận là con đường chính mà xanh methylen dưới chiếu sáng gây tổn hại cho tế bào vi sinh vật. Các phản ứng với lipid và peptide của lớp bao tế bào, cũng như với các base guanine trong DNA, nằm trong số những kết quả đã được ghi nhận.

Hệ quả thực tế của con đường này là chiếu sáng làm thay đổi các con số theo nhiều bậc độ lớn. Trong dữ liệu do Wainwright và Crossley tổng hợp, xanh methylen đối với Pseudomonas aeruginosa có nồng độ diệt khuẩn tối thiểu khoảng 500 micromolar trong bóng tối và khoảng 25 micromolar dưới liều ánh sáng 12 joules trên mỗi centimet vuông. Đối với một chủng Staphylococcus aureus, các giá trị trong tối và dưới chiếu sáng đều là 5 micromolar. Nói cách khác, việc phân tử có được xem là chất kháng vi sinh vật hay không không phải là đặc tính của riêng phân tử; đó là đặc tính của phân tử cộng với ánh sáng.

Nó có thể tác động trực tiếp tại một vị trí enzyme mà không qua quá trình trung chuyển. Xanh methylen oxy hóa sắt ferrous gắn với nitric oxide synthase, khiến enzyme mất hoạt tính. Nó chặn soluble guanylate cyclase, và khoảng từ 1 đến 10 micromolar là nồng độ phòng thí nghiệm thường dùng cho mục đích đó. Nó ức chế monoamine oxidase type A với IC50 trong khoảng 27 đến 180 nanomolar, đây là cơ chế đứng sau tương tác đã được ghi nhận rõ với các chất ức chế tái hấp thu serotonin và là lý do tương tác thuốc của xanh methylen được xem như một nhóm riêng.

Ba con đường này khác biệt về mặt hóa học. Gộp tất cả chúng vào một tuyên bố duy nhất rằng xanh methylen hoạt động bằng chu trình oxy hóa-khử là lý do chính khiến nhiều nội dung viết về nó vừa có vẻ chắc chắn vừa mơ hồ.

Bốn điểm phân biệt quyết định một phát biểu về cơ chế có thực sự có ý nghĩa hay không

Dạng nào. Thuốc nhuộm dạng khử không thể được coi là tương đương với thuốc nhuộm dạng oxy hóa. Sự ức chế acetylcholinesterase minh họa cho cái bẫy này: trong một thời gian ủ in vitro kéo dài, xanh methylen dần bị khử thành dạng không màu và mức ức chế giảm đi, bởi phân tử dạng khử không ức chế enzyme đó. Một phép thử kéo dài đủ lâu để làm thay đổi dạng hóa học sẽ ghi nhận hiệu ứng yếu hơn và dễ dẫn đến lời giải thích sai.

Nồng độ nào. Khoảng dùng trong phòng thí nghiệm để ức chế soluble guanylate cyclase là 1 đến 10 micromolar. Để loại bỏ dẫn truyền qua trung gian glutamate trong các lát hippocampus của chuột cần 5 đến 50 micromolar. Các tác động độc hại trong nuôi cấy tế bào được báo cáo ở mức trên 100 micromolar. Đây không phải cùng một thí nghiệm, và một cơ chế được xác nhận ở 50 micromolar không tự động có ý nghĩa đối với một bệnh nhân có nồng độ trong huyết tương chỉ bằng một phần của mức đó.

Đường dùng nào. Sinh khả dụng đường uống tuyệt đối vào khoảng 72 per cent, và thời gian bán thải cuối trong huyết tương là 5 đến 7 hours. Dùng đường uống tạo ra nồng độ cao hơn trong ruột và gan; dùng đường tĩnh mạch tạo ra nồng độ cao hơn trong não. Đường dùng quyết định mô nào tiếp xúc với các electron.

Mô hình nào và đèn có bật hay không. Phần lớn tài liệu về cơ chế dựa trên nuôi cấy tế bào và nghiên cứu trên loài gặm nhấm, và kết quả in vitro đối với phân tử này phụ thuộc vào mức tiếp xúc ánh sáng, điện thế màng và trạng thái oxy hóa-khử của tế bào, bởi chỉ một đèn kính hiển vi cũng đủ để quang nhạy hóa nó. Từ 65 đến 85 per cent liều được dùng bị khử thành dạng không màu trong hồng cầu và mô ngoại vi. Mỗi biến số đó đều nằm giữa một cơ chế rõ ràng trong đĩa thí nghiệm và một tuyên bố áp dụng cho con người.

Vì sao câu hỏi về độ tinh khiết là một câu hỏi hóa học

Chiếu sáng làm xanh methylen bị demethyl hóa. Sản phẩm đầu tiên là Azure B, sau đó là Azure A, rồi thionin, và cường độ ánh sáng cao hơn tạo ra mức phân hủy nhiều hơn cường độ thấp hơn. Vì vậy, một phân tử có tính hữu dụng dựa trên khả năng nhận và cho electron cũng là một phân tử có các sản phẩm phân hủy có khả năng xuất hiện là những họ hàng hóa học gần gũi và vẫn tồn tại trong cùng dung dịch. Thành phần thực sự có trong vật chứa không phải là một chi tiết mang tính hình thức.

Đó là lý do việc phù hợp với tiêu chuẩn USP mới là phép kiểm tra có ý nghĩa đối với người mua. Một sản phẩm không đáp ứng tiêu chuẩn đó chỉ là thuốc nhuộm, và thuốc nhuộm có thể mang theo tạp chất, bao gồm Azure B, kim loại nặng và dung môi tồn dư, những thứ mà người nuốt sản phẩm đó không muốn đưa vào cơ thể. Cái bẫy tiếp theo là người bán chỉ kiểm tra kim loại nặng rồi trình bày kết quả như thể đó là tuân thủ đầy đủ. Blupreme đã hợp tác với một nhà sản xuất xanh methylen dược phẩm và kiểm tra toàn bộ tiêu chuẩn: nhận dạng, độ tinh khiết, tạp chất hữu cơ, dung môi tồn dư, tạp chất nguyên tố, cặn sau khi nung, giới hạn vi sinh vật và nội độc tố vi khuẩn. Tài liệu kiểm nghiệm phòng thí nghiệm của từng lô được công bố, và việc lựa chọn nhà cung cấp phần lớn là kiểm tra xem tài liệu đó có tồn tại hay không và nó bao gồm những gì.

Một cặp thuận nghịch. Nhiều con đường xuất phát từ đó. Con đường quyết định một tuyên bố có thể nói đến đâu. :::