מעטילען־בלוי און ליכט־אויסזעצונג: כוואַליע־לענג, באַשטראַלונגס־אינטענסיטעט און באַהאַנדלונגס־געאָמעטריע

צוויי אַרטיקלען באַריכטן וועגן אויסזעצן מעטילען־בלוי צו 10 J פּער קוואַדראַט־cm ליכט. אין איינעם הרגעט דאָס באַקטעריעס. אין צווייטן טוט עס גאָרנישט מעסטלעך. אַ לייענער וואָס פֿאַרגלײַכט נאָר די דאָזע קומט צום אויספֿיר אַז דער פֿאָרשונגס־געביט איז נישט קאָנסיסטענט. דער געביט איז קאָנסיסטענט. די דאָזע איז קיינמאָל נישט געווען די גאַנצע אויסזעצונג.

אַ ליכט־אויסזעצונג איז אַ קליינע סיסטעם פֿון פּאַראַמעטערס וואָס אַרבעטן צוזאַמען: כוואַליע־לענג, באַשטראַלונגס־אינטענסיטעט, געדויער, די דערפֿון־אויסקומענדיקע פלוענץ, זויערשטאָף־פֿאַרפֿיגבאַרקייט, פֿאַרבשטאָף־קאָנצענטראַציע און אַגרעגאַציע־צושטאַנד, דער צײַט־אָפּשטאַנד צווישן פֿאַרבשטאָף און ליכט, און דער אָפּטישער וועג וואָס דאָס ליכט גייט טאַקע דורך אינעם מוסטער. טוישט מען איינעם, טוישט זיך די פֿאָטאָכעמיע. דער אַרטיקל גייט דורך יעדן פּאַראַמעטער, און דערנאָך אונטערשיידט ער נאָענט־אינפֿראַרויטע פֿאָטאָביאָמאָדולאַציע פֿון דירעקטער פֿאָטאָאַקטיוואַציע פֿונעם פֿאַרבשטאָף, ווײַל די צוויי רעזשים ווערן דאָס אָפֿטסטע צעמישט.

די כוואַליע־לענג באַשטימט צי דער פֿאַרבשטאָף נעמט אָנטייל

מעטילען־בלוי אין וואַסער אַבזאָרבירט שטאַרק רויט ליכט ווי אַ מאָנאָמער, מיט אַ שפּיץ נאָענט צו 664 ביז 665 nm און אַ אַקסל בײַ אַ קירצערער כוואַליע־לענג, נאָענט צו 610 nm, וואָס וואַקסט ווען דער פֿאַרבשטאָף אַגרעגירט זיך אין דימערן און גרעסערע שיכטן־פֿאָרמירונגען. די מאָלאַרע עקסטינקציע נאָענט צום שפּיץ איז אין דער סדר־גרייס פֿון 65,000 ביז 85,000 M-1 cm-1, אַזוי אַז מיקראָמאָלאַרע לייזונגען זענען שוין שטאַרק בלוי. די פֿריִע פֿאָטאָכעמישע איבערזיכט פֿון מעטילען־בלוי מיט DNA און ביאָלאָגישע סובסטראַטן דאָקומענטירט דעם אַבזאָרפּציע־אויפֿפֿיר און די כעמיע פֿון דער אויפֿגערייטער צושטאַנד וואָס פֿאָלגט דערנאָך: אַבזאָרפּציע באַפֿעלקערט אַ קורץ־לעביקן סינגלעט־צושטאַנד, מיט אַן איבערגאַנג צו אַ לענגער־לעביקן טריפּלעט־צושטאַנד און באַריכטעטע אויסבײַטן נאָענט צו 0.5; אין אַ לייזונג מיט צוגעפֿירטער לופֿט ווערט דער טריפּלעט־צושטאַנד אויסגעלאָשן דורך זויערשטאָף אין בערך 2 מיקראָסעקונדעס.

בײַ דעם אויסלעש־שריט צעטיילן זיך די צוויי פֿאָטאָכעמישע וועגן. אין טיפּ II־כעמיע גיט דער פֿאַרבשטאָף אינעם טריפּלעט־צושטאַנד איבער ענערגיע צו זויערשטאָף אינעם גרונט־צושטאַנד און שאַפֿט סינגלעט־זויערשטאָף, מיט אָפֿט ציטירטע אויסבײַטן נאָענט צו 0.52. אין טיפּ I־כעמיע גיט דער טריפּלעט אַנשטאָט דעם איבער אַן עלעקטראָן אָדער הידראָגען צו אַ סובסטראַט, און שאַפֿט ראַדיקאַלן, אַרײַנגערעכנט סופּעראָקסיד און הידראָקסיל־ספּעציעס. ביידע קענען פֿאָרקומען Zugleich, און דער געוויינטלעכער פֿאָטאָדינאַמישער עפֿעקט בלײַבט שטאַרק אָפהענגיק פֿון זויערשטאָף אַפֿילו ווען טיפּ I טראָגט אויך צו.

פֿאַר דער אויסוואַל פֿון כוואַליע־לענג פֿאַר מעטילען־בלוי קומט דערפֿון אַ פּשוטער כּלל. רויט ליכט פֿון בערך 630 ביז 680 nm דעקט זיך מיט דער אַבזאָרפּציע־באַנד פֿונעם פֿאַרבשטאָף, מיט 660 ביז 665 nm נאָענט צום מאָנאָמער־מאַקסימום. דערפֿאַר קען עס אָנטרײַבן פֿאָטאָסענסיביליזאַטאָר־כעמיע וווּ עס געפֿינט זיך אַ באַדײַטנדיקע קוואַנטיטעט פֿאַרבשטאָף. נאָענט־אינפֿראַרויט בײַ 810 nm ליגט ווײַט מחוץ דער אַבזאָרפּציע־באַנד פֿונעם גרונט־צושטאַנד, אַזוי אַז דאָס איז אַ שוואַך פּאַסיקע כוואַליע־לענג פֿאַר דירעקטן אויפֿרייטן פֿונעם פֿאַרבשטאָף. קאָנצענטראַציע מאַכט דאָס בילד מער קאָמפּליצירט אויף איין ממשותדיקן אופֿן: ווען די קאָנצענטראַציע וואַקסט, געפֿינט זיך מער פֿאַרבשטאָף אין דימערישע און אַגרעגירטע פֿאָרמען, וואָס אַבזאָרבירן אין דער ריכטונג פֿון 610 nm און פֿאָטאָסענסיביליזירן ווייניקער עפֿעקטיוו פּער מאָלעקול. טאָפּל אַזוי פֿיל פֿאַרבשטאָף גיט דערפֿאַר נישט אַ טאָפּלען עפֿעקט. די באַגלייטנדיקע איבערזיכט פֿון מעטילען־בלוי מיט רויט־ליכט־טעראַפּיע באַהאַנדלט דעם אַבזאָרפּציע־כּלל ווי די פֿאָרבאַדינגונג פֿאַר יעדן פֿאָטאָסענסיביליזירטן רעאַקציע־פּראָצעס.

באַשטראַלונגס־אינטענסיטעט, געדויער און פלוענץ זענען דרײַ פּאַראַמעטערס, נישט איינער

פלוענץ, אין J פּער קוואַדראַט־cm, איז באַשטראַלונגס־אינטענסיטעט געמערט מיט צײַט. באַריכטן נאָר די פלוענץ באַהאַלט דעם טעמפּאָ מיט וועלכן די ענערגיע איז אָנגעקומען, און דער טעמפּאָ איז וויכטיק.

אַ הויכע באַשטראַלונגס־אינטענסיטעט איבער אַ קורצער צײַט און אַ נידעריקע באַשטראַלונגס־אינטענסיטעט איבער אַ לאַנגער צײַט קענען געבן די זעלבע פלוענץ מיט פֿאַרשידענער כעמיע. אַ הויכע באַשטראַלונגס־אינטענסיטעט פֿאַרנוצט אויפֿגעלייזטן זויערשטאָף שנעלער ווי דיפֿוזיע קען אים דערפֿילן, וואָס באַגרענעצט דעם זויערשטאָף־אָפהענגיקן טיפּ II־וועג אין מיטן דער אויסזעצונג. זי לייגט אויך צו היץ, און געוועב רעאַגירט אויף הייצונג מיט ענדערונגען אין בלוטשטראָם, וואָס טוישן סײַ די זויערשטאָף־פֿאַרזאָרגונג סײַ די פֿאַרשפּרייטונג פֿונעם פֿאַרבשטאָף. אַ נידעריקע באַשטראַלונגס־אינטענסיטעט איבער אַ לאַנגער אויסזעצונג האַלט אָן די צופֿור פֿון זויערשטאָף, אָבער גיט פֿאַרריכטונגס־פּראָצעסן און נײַער זויערשטאָף־פֿאַרזאָרגונג צײַט צו אַרבעטן בעת דער אויסזעצונג אַליין. לערנביכער פֿון פֿאָטאָכעמיע רופֿן די הנחה אַז בלויז די גאַנץ־דאָזע איז וויכטיק רעציפּראָציטעט. זי גילט נישט ווען זויערשטאָף, הייצונג אָדער ביאָלאָגיע נעמען אָנטייל — וואָס אין געוועב מיינט כּמעט שטענדיק.

אַנטימיקראָבישע פֿאָטאָדינאַמישע אויסזעצונגען מיט מעטילען־בלוי בײַ מענטשן ניצן אָפֿט 6 ביז 18 J פּער קוואַדראַט־cm, וואָס דעקט זיך מיט די ווערטן פֿון פֿאָטאָביאָמאָדולאַציע. פלוענץ אַליין קען דערפֿאַר נישט באַשטימען דעם רעזשים. אַן אויסזעצונג פֿון 10 J פּער קוואַדראַט־cm בײַ 660 nm אין געוועב אָנגעלאָדן מיט פֿאַרבשטאָף איז פֿאָטאָכעמיע אָנגעטריבן דורך אַ פֿאָטאָסענסיביליזאַטאָר. די זעלבע פלוענץ בײַ 810 nm אין געוועב מיט בלויז שפּורן פֿון פֿאַרבשטאָף איז עפּעס גאָר אַנדערש. די צאָל איז די זעלבע. דער באַגריף איז אַנדערש.

דער אָפּטישער וועג און די מוסטער־געאָמעטריע באַשטימען וואָס דאָס ליכט טרעפֿט

לויט דעם בער־לאַמבערט־געזעץ באַקומט דער פֿאָרדערשטער טייל פֿון אַ מוסטער פֿיל מער ליכט ווי דער הינטערשטער. אין אַ קיוועט מיט פֿאַרבשטאָף אין צענדליקער מיקראָמאָלאַר קען דער ערשטער מילימעטער אַבזאָרבירן דעם רובֿ פֿונעם אײַנפֿאַלנדיקן רויטן ליכט, און לאָזן טיפֿערע שיכטן למעשה אָן אויסזעצונג. פֿאַרקלענערט מען די זעלבע לייזונג צו אַ קליינעם באַנד אין אַ פּליטקן פּלאַטע־ברונעם, ווערט די אויסזעצונג כּמעט גלײַכמעסיק. דער זעלבער פֿאַרבשטאָף, די זעלבע לאָמפּ, די זעלבע פלוענץ בײַם אויבערפֿלאַך — אַן אַנדער רעזולטאַט.

געוועב לייגט צו שפּרייטונג איבער דער אַבזאָרפּציע. רויט ליכט נאָענט צו 660 nm דרינגט אַרײַן אין דער סדר־גרייס פֿון מילימעטערס, מיט דער גענויער טיפֿקייט באַשטימט דורך בלוט־אינהאַלט, פּיגמענטאַציע און געוועב־טיפּ. פּלאַטע־ברונעמס לייגן צו זייערע אייגענע אַרטעפֿאַקטן: דעם לענז־עפֿעקט פֿונעם מעניסקוס, אָפּשפּיגלונג פֿון די ווענט, פֿאַרשאָטונג פֿון ראַנד־ברונעמס און דערוואַרעמונג פֿון קליינע באַנדן אונטער דער ליכט־קוואַל. צוויי לאַבאָראַטאָריעס וואָס באַריכטן אידענטישע לאָמפּ־אײַנשטעלונגען, אָבער אַנדערע פּלאַטע־טיפּן, באַנדן אָדער אָפּשטאַנדן פֿון דער קוואַל, האָבן דורכגעפֿירט פֿאַרשידענע עקספּערימענטן.

דער אָפּשטאַנד פֿאַרדינט אַן אונטערשטרײַכונג, ווײַל ער איז דער אָפֿטסטער שטילער וואַריאַבל. באַשטראַלונגס־אינטענסיטעט פֿאַלט שנעל מיטן אָפּשטאַנד פֿון אַ נישט־קאָלימירטער קוואַל. דערפֿאַר קען אַ לאָמפּ וואָס מען רוקט פֿון 2 cm צו 5 cm העכער דער פּלאַטע פֿאַרקלענערן די באַשטראַלונגס־אינטענסיטעט עטלעכע מאָל, בשעת דער מעטאָדן־אָפּטייל לייענט זיך נאָך אַלץ דאָס זעלבע. אָן אַ געמאָסטענער באַשטראַלונגס־אינטענסיטעט בײַם מוסטער־אויבערפֿלאַך זענען פּובליקירטע פלוענצן, אויסגערעכנט לויט דעם פֿאַבריקאַנטס מאַכט־אַנגאַבעס, אָפּשאַצונגען און נישט מעסטונגען.

קאָמענטירטער פּאַראַמעטער־וועגווײַזער: וואָס מאַכט אַן אויסזעצונג רעפּראָדוצירבאַר

דער אָריגינעלער מאַטעריאַל פֿאַר דער זײַט איז אַ קאָנטראָל־רשימה. אַ ליכט־אויסזעצונג אין אַ שטודיע וואָס לאָזט אויס די דאָזיקע פּונקטן קען מען נישט פֿאַרגלײַכן מיט אַן אַנדערער, ווי ענלעך די הויפּט־דאָזע זאָל נישט אויסזען.

1. כוואַליע־לענג און באַנדברייט. שפּיץ און פֿולע ברייט, נישט אַ קאָליר־נאָמען. רויטע LED דעקט 630 ביז 680 nm מיט זייער פֿאַרשידענער אַבזאָרפּציע פֿונעם פֿאַרבשטאָף.
2. באַשטראַלונגס־אינטענסיטעט בײַם מוסטער־אויבערפֿלאַך, געמאָסטן, אין mW פּער קוואַדראַט־cm. דעם פֿאַבריקאַנטס וואַט־צאָל איז נישט באַשטראַלונגס־אינטענסיטעט.
3. געדויער און פּולסירונג. כּסדרדיקע קעגן פּולסירטע צופֿור, אַרײַנגערעכנט פּולס־פֿרעקווענץ און אַרבעט־ציקל וווּ עס איז אָנווענדלעך.
4. פלוענץ אויסגערעכנט פֿון דעם אויבן געמאָסטענעם פּאָר, אין J פּער קוואַדראַט־cm.
5. פֿאַרבשטאָף־קאָנצענטראַציע, פֿאָרמולאַציע און אַגרעגאַציע־צושטאַנד. אַ מאָנאָמער נאָענט צו 664 nm פֿאָטאָסענסיביליזירט אַנדערש ווי אַגרעגאַטן נאָענט צו 610 nm.
6. מעדיצין־ליכט־אינטערוואַל. מינוטן ביז שעהען צווישן געבן דעם פֿאַרבשטאָף און באַשטראַלן, וואָס באַשטימט וווּ דער פֿאַרבשטאָף איז ווען דאָס ליכט קומט אָן.
7. זויערשטאָף־פֿאַרזאָרגונג. אַ לייזונג מיט צוגעפֿירטער לופֿט קעגן היפּאָקסישן געוועב טוישט דירעקט דעם באַלאַנס צווישן טיפּ I און טיפּ II.
8. געאָמעטריע. מוסטער־טיפֿקייט, באַנד, כּלי־טיפּ, קוואַל־אָפּשטאַנד און ווינקל, און טיפֿקייט פֿונעם געוועב־ציל.

אַ נוצלעכער געוווינהייט בײַם לייענען פֿאָרשונגס־אַרטיקלען: קאָנטראָלירט ערשט דעם מעדיצין־ליכט־אינטערוואַל. ער אַנטפּלעקט די כּוונה. פֿאָטאָדינאַמישע שטודיע־פּלענער באַשטראַלן בכּיוון געוועב אָנגעלאָדן מיט פֿאַרבשטאָף. קאָמבינירטע שטודיע־פּלענער קענען די צוויי בכּיוון צעטיילן, ווי אונטן.

נאָענט־אינפֿראַרויטע פֿאָטאָביאָמאָדולאַציע איז נישט פֿאָטאָאַקטיוואַציע פֿונעם פֿאַרבשטאָף

פֿאָטאָביאָמאָדולאַציע, געוויינטלעך אָפּגעקירצט PBM, ניצט רויט אָדער נאָענט־אינפֿראַרויט ליכט צו מאָדולירן אינערלעכע סיגנאַל־פּראָצעסן אָן צולייגן אַ פֿאָטאָסענסיביליזאַטאָר. פֿאָטאָדינאַמישע טעראַפּיע, געוויינטלעך אָפּגעקירצט PDT, ניצט דרײַ טיילן צוזאַמען: ליכט וואָס דער סענסיביליזאַטאָר אַבזאָרבירט, דעם סענסיביליזאַטאָר אַליין און זויערשטאָף, כּדי צו שאַפֿן אַ פּלוצעמדיקן אויסבראָך פֿון רעאַקטיווע ספּעציעס וואָס באַשעדיקט דעם ציל. אַן איבערזיכט פֿון מיטאָכאָנדריעס ווי אַ ציל פֿאַר נעוראָפּראָטעקציע פֿאַרבינדט מעטילען־בלוי מיט PBM, ווײַל ביידע ווירקן אויף דער צעל־אָטעמונג פֿון פֿאַרשידענע ריכטונגען: דער פֿאַרבשטאָף אַרבעט ווי אַ קאַטאַליטישער רעדאָקס־ציקלער וואָס שטיצט עלעקטראָן־שטראָם, בעת לויט אַ היפּאָטעזע פֿאָדערט PBM דאָס אָפּשיידן פֿונעם אינהיבירנדיקן ניטריק־אָקסיד פֿון ציטאָכראָם־c־אָקסידאַז בײַ קאָמפּלעקס IV. דער ענזים־מעכאַניזם דאַרף בלײַבן באַצייכנט ווי אַ היפּאָטעזע.

די צוויי מערסט ציטירטע קאָמבינאַציע־שטודיעס אויף מײַז ניצן ביידע ליכט בײַ 810 nm, און דווקא דערפֿאַר ווײַזן זיי נישט קיין פֿאָטאָאַקטיוואַציע פֿונעם פֿאַרבשטאָף. אין אַ שטודיע פֿון פֿאָרבאַהאַנדלונג פֿאַר שלאָף־דעפּריוואַציע האָבן מײַז באַקומען טעגלעך מעטילען־בלוי בײַ 0.5 mg פּער kg, אַ פּולסירטן לאַזער בײַ 810 nm יעדן צווייטן טאָג, אָדער ביידע פֿאַר דער דעפּריוואַציע. די קאָמבינירטע פֿאָרבאַהאַנדלונג האָט באַשיצט זכּרון־פֿאַרבונדענע אויפֿפֿירונגען און היפּאָקאַמפּאַלע סינאַפּטישע פּראָטעינען, בעת די באַזונדערע באַהאַנדלונגען האָבן צום גרויסן טייל נישט מצליח געווען. אין אַ שטודיע פֿון כראָנישן סטרעס מיט גלײַכצײַטיקער באַהאַנדלונג האָבן מײַז באַקומען PBM בײַ 810 nm מיט 8 J פּער קוואַדראַט־cm צוזאַמען מיט טעגלעכן פֿאַרבשטאָף בײַ 0.5 mg פּער kg. דער לאַזער איז געניצט געוואָרן ערשט, און דער פֿאַרבשטאָף איז אײַנגעשפּריצט געוואָרן צוויי שעה שפּעטער, דווקא כּדי צו פֿאַרמײַדן דאָס באַשטראַלן פֿון געוועב אָנגעלאָדן מיט פֿאַרבשטאָף. אַלע דרײַ באַהאַנדלונגס־גרופּעס האָבן צוריקגעקערט די לערן־דעפֿיציטן, מיט אַן אַדיטיוון נוץ דער עיקר פֿאַר קאָרטיזאָל אינעם בלוטסערום און רעאַקטיווע זויערשטאָף־ספּעציעס אינעם מוח. די רעזולטאַטן פּרוּוון צוויי מיטאָכאָנדריאַלע אינטערווענציעס געניצט צוזאַמען — אַן אונטערשייד וואָס די זאַמלונג פֿון פֿאָטאָדינאַמישע שטודיעס האַלט קלאָר דורך רעקאָרדירן די כוואַליע־לענג פֿאַר יעדער אָנווײַזונג.

די באַווײַזן וועגן הויט געפֿינען זיך אויף דער אַנדערער זײַט. דאַטן בײַ מענטשן וועגן מעטילען־בלוי מיט ליכט פֿאַר הויט קאָנצענטרירן זיך בײַ 630 ביז 680 nm, מיט פֿאַרבשטאָף אָנגעווענדט אויף דער הויט אָדער אין דער ליזיע, און מיט אַ כּוונה פֿון צעשטערונג אָדער סטרוקטורעלער איבערפֿאָרמונג — וואָס איז PDT לויט דער דעפֿיניציע. ציטירן יענע פֿאַרשווינדונג פֿון ליזיעס ווי אַ באַווײַז אַז דער פֿאַרבשטאָף פֿאַרשטאַרקט PBM, אָדער ציטירן אַ צוריקשטעלונג בײַ מײַז מיט 810 nm ווי אַ באַווײַז אַז אַ 660 nm־פּאַנעל מיט פֿאַרבשטאָף איז אַ פּראָאָטאָקאָל פֿאַר קאָגניציע, הייסט אַריבערגיין צווישן די רעזשים. דער דאָזירונגס־ און פֿאַרמאַקאָלאָגיע־רעפֿערענץ און דער זיכערהייטס־ און אינטעראַקציע־וועגווײַזער פֿירן ווײַטער די טיילן פֿון דער טעמע וועגן קאָנצענטראַציע און קאָנטראַינדיקאַציעס.

באַשטימט דעם באַגריף איידער איר פֿאַרגלײַכט צאָלן. די כוואַליע־לענג באַשטימט צי דער פֿאַרבשטאָף אַבזאָרבירט. די באַשטראַלונגס־אינטענסיטעט און דער געדויער באַשטימען וואָס די כעמיע טוט מיט יענער אַבזאָרפּציע. די געאָמעטריע באַשטימט וועלכער טייל פֿונעם מוסטער דערפֿאַרט בכלל עפּעס דערפֿון. צוויי אויסזעצונגען וואָס שטימען אויף איין פּאַראַמעטער און זענען אַנדערש אויף די איבעריקע זענען פֿאַרשידענע עקספּערימענטן. זיי באַהאַנדלען ווי אויסטוישלעך איז דער טעות וואָס דער וועגווײַזער איז באַשטימט צו פֿאַרמײַדן. פֿון דעם אַלעם פֿאָלגט נישט קיין היים־פּראָטאָקאָל; ליכט מיט אַ פּאַסיקער כוואַליע־לענג צוזאַמען מיט סיסטעמיש געגעבן פֿאַרבשטאָף פֿאַרוואַנדלט אַן אַנדערש מאָדולירנדיקע אויסזעצונג אין פֿאָטאָכעמיע אָנגעטריבן דורך אַ פֿאָטאָסענסיביליזאַטאָר, וואָס געהערט אין קלינישע הענט.