Methylene blue àti leucomethylene blue: tọkọtaya redox kan, àwọ̀ méjì

Akẹ́kọ̀ọ́ kan fi ẹyọ òjò díẹ̀ lára àwọ̀ búlúù sínú ìgò ìdánwò, ó yí i ká, ó sì ń wo bí àwọ̀ náà ṣe ń pòórá. Ó mì ìgò náà, àwọ̀ búlúù sì padà. Kò sí ohun tí a fi kún un tàbí tí a yọ kúrò láàárín àwọn ipò méjèèjì, àfi àwọn ẹlẹ́ktrọ́nì àti ìfarakanra pẹ̀lú afẹ́fẹ́. Ìgò náà ní gbogbo kókó àpilẹ̀kọ yìí nínú: methylene blue àti ẹlẹgbẹ́ rẹ̀ tí a dín kù, leucomethylene blue, tí wọ́n ń yí padà sí ara wọn nínú tọkọtaya redox tí ó lè padà sẹ́yìn, níbi tí àwọ̀ ti jẹ́ àmì àbájáde.

Kókó tó kan lílò rẹ̀ ló kọ́kọ́ ṣe pàtàkì. Ìyípadà àwọ̀ kì í ṣe àbájáde àfikún lásán níbí. Òun ni àmì ìtúpalẹ̀. Ẹnikẹ́ni tó ń lo methylene blue láti ṣe àdàlù, láti ṣe táítírẹ́ṣọ̀n, tàbí láti kọ́ni yẹ kí ó lè kọ ìdajì ìṣesí kẹ́míkà rẹ̀ láti orí, sọ àwọn ipò tó ń tì í sí òsì tàbí ọ̀tún, kí ó sì dárúkọ àwọn ohun àìmọ́ tó ń mú kí àbájáde rẹ̀ má ṣe kedere.

Tọkọtaya náà nínú ìdọ́gba kan

Methylene blue tí a ti ṣe ọ́ksídéṣọ̀n sí ni kátiọ́nì methylthioninium: ẹ̀rọ phenothiazinium pẹlẹbẹ kan tí ó ní sọ́lfọ̀ àti náítrojẹ́nì nínú òrùka àárín, tí ó sì ní ẹgbẹ́ dimethylamino ní etí kọ̀ọ̀kan; a máa ń pèsè rẹ̀ gẹ́gẹ́ bí iyọ̀ chloride. PubChem ṣe àkọsílẹ̀ rẹ̀ gẹ́gẹ́ bí methylthioninium chloride, C.I. Basic Blue 9. Nínú omi, monomer náà ń fa ìmọ́lẹ̀ wọlé ní àgbègbè 664 nm, èyí sì ni àwọ̀ búlúù tí ojú ń rí.

Leucomethylene blue (LMB) tí a dín kù ní egungun ìṣètò kan náà, ṣùgbọ́n náítrojẹ́nì òrùka àárín ti gba prótọ́nì, chromophore rẹ̀ sì ti dá iṣẹ́ dúró. Kò ní ẹrù iná ní pH tó sún mọ́ àárín, ó sì fẹ́rẹ̀ẹ́ jẹ́ aláìláwọ̀; ìfàwọlé ìmọ́lẹ̀ tí ojú lè rí kò tó nǹkan, ṣùgbọ́n ó ní ìfàwọlé ìmọ́lẹ̀ ultraviolet tó lágbára ní àgbègbè 258 nm (àkọsílẹ̀ PubChem fún leucomethylene blue, CAS 613-11-6). Iye prótọ́nì nínú ìdajì ìṣesí kẹ́míkà náà dá lórí pH, nítorí irú tí a dín kù ń gba prótọ́nì nínú ásíìdì (àwọn iye pKa tó fẹ́rẹ̀ẹ́ jẹ́ 4.5 àti 5.8). Àwọn ipò mẹ́ta ló bo ààlà tó wúlò ní ìṣe:

MB(+) + 2 e(-) + H(+) <=> LMB, búlúù <=> aláìláwọ̀ (pH tó sún mọ́ àárín, prótọ́nì 1)

MB(+) + 2 e(-) + 2 H(+) <=> LMBH(+), búlúù <=> aláìláwọ̀ (ásíìdì níwọ̀n, prótọ́nì 2)

MB(+) + 2 e(-) + 3 H(+) <=> irú leuco tí ó gba prótọ́nì méjì (ásíìdì líle, prótọ́nì 3)

Gbogbo ọ̀nà ìkọ̀wé mẹ́tẹ̀ẹ̀ta ṣàpèjúwe tọkọtaya kan náà ní àwọn ipò gbígba prótọ́nì tó yàtọ̀, kókó kan tí àwọn ìwé lórí ìhùwàsí redox àwọn àwọ̀ thiazine ṣàlàyé lọ́nà ètò. Ìgbẹ́kẹ̀lé lórí pH tẹ̀lé ìdọ́gba Nernst fún Ox + mH(+) + 2e(-) <=> Red, èyí tó fúnni ní ìtẹ̀sí tó tó 29.6, 59.2, tàbí 88.7 mV fún ẹyọ pH kọ̀ọ̀kan fún m = 1, 2, tàbí 3. Àwọn ìtẹ̀sí tí a wọn, tó sún mọ́ 28, 58, àti 87 mV fún ẹyọ pH kọ̀ọ̀kan, jẹ́rìí sí ìpín yìí; nítorí náà, pótẹ́nṣíà tí a ròyìn láìsọ pH rẹ̀ kò ní ìtumọ̀.

Ohun tí ìdọ́gba náà ń sọ fún olùṣe àdàlù

Òtítọ́ mẹ́ta jáde láti inú ìbáṣepọ̀ iye àwọn èròjà ìṣesí náà. Àkọ́kọ́, ẹlẹ́ktrọ́nì méjì fún mọ́lẹ́kúlù kọ̀ọ̀kan túmọ̀ sí pé methylene blue jẹ́ atọ́ka àti alárinà ẹlẹ́ktrọ́nì méjì, kì í ṣe olùgbé ẹlẹ́ktrọ́nì kan, nínú ìṣesí àpapọ̀ rẹ̀. Èkejì, àwọn prótọ́nì kópa, nítorí náà pótẹ́nṣíà fọ́ọ̀mà ń yí padà pẹ̀lú pH gẹ́gẹ́ bí a ti ṣàlàyé lókè. Ẹ̀kẹta, pótẹ́nṣíà fọ́ọ̀mà ní pH 7 wà ní àgbègbè +0.011 V ní ìfiwéra pẹ̀lú ẹlẹ́ktródù hydrogen boṣewa (ó tó +0.53 V ní pH 0), èyí sì fi tọkọtaya náà sí àárín àwọn aṣojú ọ́ksídéṣọ̀n onírẹ̀lẹ̀: ó lágbára tó láti gba ẹlẹ́ktrọ́nì lọ́wọ́ àwọn olùfúnni tó dára bí NAD(P)H tàbí ascorbate, ó sì rọ̀ tó láti fi wọ́n fún ọ́ksíjínì tó tú sínú omi tàbí àwọn ibi ferric. Ipò àárín yẹn gan-an ló jẹ́ kí àwọ̀ náà máa yí padà léraléra dípò kí ó dì mọ́ ìhà kan.

Ìfojúrí tún mú kókó mìíràn wá. Ní ìfojúrí tó ju micromolar ọgọ́rùn-ún kan lọ nínú omi, tó bá ìdúróṣinṣin ìyapa monomer–dimer tí a ròyìn ní àgbègbè 170 sí 250 uM ní pH 7 mu, kátiọ́nì tí a ti ṣe ọ́ksídéṣọ̀n sí máa ń tò lé ara wọn láti dá dimer àti àkójọpọ̀ tó tóbi jù bẹ́ẹ̀ lọ sílẹ̀, pẹ̀lú agbègbè ìfàwọlé ìmọ́lẹ̀ tó yí sí àgbègbè 610 sí 615 nm. Nítorí náà, sípẹ́kítírọ́ọ̀mù tí ibi gíga rẹ̀ dà bí ẹni pé ó ti yí kúrò lè túmọ̀ sí àkójọpọ̀, kì í ṣe ohun àìmọ́. Kọ́kọ́ dín ìfojúrí kù, kí o tó ṣe ìdájọ́.

Àwọn ipò tó ń darí ìṣesí sí ọ̀kọ̀ọ̀kan àwọn ìhà

Tábìlì ìsàlẹ̀ jẹ́ ìtọ́kasí fún iṣẹ́ lórí tábìlì yàrá ìdánwò. Ìdínkù nílò olùfún ẹlẹ́ktrọ́nì; ọ́ksídéṣọ̀n padà nílò olùgbà ẹlẹ́ktrọ́nì, afẹ́fẹ́ sì sábà máa ń tó.

Gbogbo ohun tó wà nínú tábìlì tẹ̀lé ìdọ́gba kan náà. Ohun tó ń darí ìṣesí náà nìkan ló yí padà. Èyí ni ìtumọ̀ pé tọkọtaya náà lè padà sẹ́yìn: ọ̀nà kan náà ni, tí a ń gbà sí àwọn ìhà òdìkejì lábẹ́ àwọn ipò òdìkejì.

Àlàyé ìgò búlúù

Ó yẹ kí a sọ ọ̀nà tí àfihàn náà fi ń ṣiṣẹ́ ní kedere, nítorí ó jẹ́ àwòṣe kékeré ti tọkọtaya náà. Nínú ojútùú glucose alákáláìnì, bẹ́ẹ̀sì ń mú ìyípadà glucose sí enol rọrùn, enediolate tó sì ṣẹ̀dá ń dín methylene blue kù sí leucomethylene blue, ìgò náà sì di aláìláwọ̀. Mímì í ń mú ọ́ksíjínì láti àyè òfo òkè inú ìgò tú sínú ojútùú, ọ́ksíjínì ń tún ṣe ọ́ksídéṣọ̀n sí irú leuco náà, àwọ̀ búlúù sì padà. Fífi í sílẹ̀ láìrìn ń jẹ́ kí ọ́ksíjínì tó tú sínú ojútùú dín kù lẹ́gbẹ̀ẹ́ agbègbè ìṣesí ojú ojútùú, glucose sì tún borí. Ìyípo náà ń tún ara rẹ̀ ṣe títí glucose yóò fi parí, mímì kọ̀ọ̀kan sì jẹ́ àfihàn ìdọ́gba Nernst tí ojú lè rí: mú ìṣiṣẹ́ aṣojú ọ́ksídéṣọ̀n pọ̀ sí i, ìwọ̀ntúnwọ̀nsì yóò sì yí sí ìhà búlúù.

Rádíkà tó wà ní àárín

Ìṣesí àpapọ̀ ń gbé ẹlẹ́ktrọ́nì méjì, ṣùgbọ́n àwọn ìgbésẹ̀ ìpìlẹ̀ ń gbé ọ̀kan lẹ́ẹ̀kan. Láàárín kátiọ́nì búlúù àti irú leuco aláìláwọ̀ ni rádíkà semiquinone kan wà gẹ́gẹ́ bí agbedeméjì; ó sábà ń ṣe ìṣesí tí apá kan ń gba ẹlẹ́ktrọ́nì tí apá kejì sì ń pàdánù rẹ̀, kí ó lè tún dá tọkọtaya náà sílẹ̀ dípò kí ó kójọ. Pótẹ́nṣíà ẹlẹ́ktrọ́nì kan rẹ̀ tó sún mọ́ iyokuro 0.23 V ní pH 7 kéré púpọ̀ sí àárín pótẹ́nṣíà àpapọ̀ ẹlẹ́ktrọ́nì méjì, èyí ló jẹ́ kí rádíkà náà jẹ́ irú tó wà ní iye díẹ̀ nínú ipò ìdúróṣinṣin. Ó ṣe pàtàkì fún ìdí méjì. Nígbà tí ìmọ́lẹ̀ bá tàn sí àwọ̀ náà, ó ń dé àwọn ipò tí agbára rẹ̀ ga sí i, èyí tó ń ṣí ọ̀nà sí àwọn ìṣesí rádíkà; ìdí nìyẹn tí àwọn ojútùú methylene blue fi ń ní ìfaragba sí ìmọ́lẹ̀, tí ẹ̀kọ́ ìṣesí kẹ́míkà nípasẹ̀ ìmọ́lẹ̀ sì fi yẹ kí ó wà nínú ètò ìdánwò ìdúróṣinṣin èyíkéyìí. Bákan náà, ní ìfojúrí gíga, irú tí a ti ṣe ọ́ksídéṣọ̀n sí ń dá dimer sílẹ̀, èyí sì ń yí sípẹ́kítírọ́ọ̀mù àti ìyára ìṣesí tí a rí padà láìyí tọkọtaya ìpìlẹ̀ padà. Kò sí ọ̀kan nínú àwọn òtítọ́ méjèèjì tó ń ba agbára ìṣesí láti padà sẹ́yìn jẹ́. Àwọn méjèèjì ń ṣàlàyé àwọn ohun tí a ṣàkíyèsí tí ì bá dà bí ẹni pé ìṣesí kò lè padà sẹ́yìn.

Àwọn ẹlẹgbẹ́ tí a yọ methyl kúrò lára wọn ń yí ìwọ̀n padà

Yọ àwọn ẹgbẹ́ methyl kúrò lára ẹ̀ka dimethylamino méjèèjì, tọkọtaya náà yóò sì ṣì wà, ṣùgbọ́n àwọn ànímọ́ rẹ̀ yóò yí padà. Ibi ìfàwọlé ìmọ́lẹ̀ tó ga jù ń yí sí ìhà búlúù ní ìtẹ̀lé kan náà pẹ̀lú yíyọ methyl kọ̀ọ̀kan kúrò: methylene blue ní àgbègbè 664 nm, Azure B ní àgbègbè 654, Azure A ní àgbègbè 630, Azure C ní àgbègbè 615, àti thionine ní àgbègbè 600 nm. Azure B, tí ẹgbẹ́ methyl kan kò sí lára rẹ̀, ni ẹlẹgbẹ́ tó sún mọ́ ọn jù: ó jẹ́ ọ̀kan lára àwọn àbájáde pàtàkì tí ara ń ṣe láti inú methylene blue, ó sì jẹ́ ohun àìmọ́ tí a ti ṣe àkọsílẹ̀ rẹ̀ nínú ohun èlò methylene blue. Azure A àti Azure C ń tẹ̀síwájú nínú ọ̀wọ́ náà pẹ̀lú egungun ìṣètò kan náà tó ń kópa nínú redox. Thionine, tí a ti yọ gbogbo methyl kúrò lára ẹgbẹ́ amino méjèèjì rẹ̀, wà ní ìparí ọ̀wọ́ náà, pẹ̀lú pótẹ́nṣíà fọ́ọ̀mà tó sún mọ́ +0.06 V ní pH 7 ní ìfiwéra pẹ̀lú methylene blue ní +0.011 V, èyí sì mú kí ìdínkù rẹ̀ rọrùn sí i lọ́nà tó ṣe pàtàkì. Àwọn pótẹ́nṣíà redox nínú ọ̀wọ́ náà dá lórí àyíká àti ẹlẹ́ktródù, nítorí náà fi àwọn iye wéra lábẹ́ àkójọpọ̀ ipò kan náà nìkan. Ìdí nìyẹn tí ṣíṣe àkọsílẹ̀ àwọn ohun àìmọ́ fi jẹ́ ọ̀ràn redox, kì í ṣe fífi àmì sí àpótí ìmímọ́ nìkan. Ìdá díẹ̀ nínú ọgọ́rùn-ún ti Azure B túmọ̀ sí ìdá díẹ̀ nínú ọgọ́rùn-ún ti tọkọtaya redox mìíràn nínú ìgò, Azure B gẹ́gẹ́ bí ohun àìmọ́ àti àbájáde ìyípadà nínú ara sì ṣe àkọsílẹ̀ bí a ṣe ń ṣàkóso ìpín yẹn.

Ibi tí ẹ̀kọ́ ẹ̀dá alààyè ti wọlé

Nínú sẹ́ẹ̀lì ẹ̀jẹ̀ pupa, NADPH ń dín methylene blue kù sí leucomethylene blue, irú leuco náà sì ń fi ẹlẹ́ktrọ́nì fún irin heme ferric, láti mú hemoglobin padà sí ipò ferrous. Ìgbékalẹ̀ ẹlẹ́ktrọ́nì kan yẹn ni ìpìlẹ̀ kẹ́míkà fún lílo methylene blue nínú methemoglobinemia tí a ní lẹ́yìn ìbí. Gbogbo ohun tó tẹ̀lé ìgbékalẹ̀ yẹn, ìyípadà agbára nínú ara, ìṣàn ẹlẹ́ktrọ́nì nínú mitochondria, àti àbájáde èyíkéyìí nínú ẹ̀dá alààyè, jẹ́ apá ìgbékalẹ̀ ẹlẹ́ktrọ́nì nínú mitochondria, a sì mọ̀ọ́mọ̀ fi wọ́n sí ibẹ̀.

Ra tọkọtaya náà, kì í ṣe àwọ̀ nìkan

Ìdíwọ̀n ànímọ́ àwọ̀ redox ni ó ń pinnu bí ó ṣe dára tó. Ìmímọ́ gíga ṣe pàtàkì nítorí methylene blue tí kò tẹ̀lé USP sábà jẹ́ èyí tí a ṣe fún aṣọ, tí ó ní Azure B, àwọn irin wúwo, tàbí àṣẹ́kù àwọn olùtú, tí wọ́n ń yí àwọn ìwọ̀n redox padà tí wọ́n sì ń mú kí àwọn ibi ìparí ìṣesí má ṣe kedere; kò sí ìlànà fífi àwọ̀ sí ohun èlò tó ń ṣàyẹ̀wò fún àwọn wọ̀nyí. Ọ̀pọ̀ àwọn olùtajà tó ń sọ pé ọjà wọn bá USP mu ń ṣe ìdánwò fún àwọn irin wúwo nìkan, wọ́n sì ń kéde pé àwọn ti ṣe tán. Ìbámu pípé bo ìdánimọ̀, ìwọ̀n iye èròjà, àwọn ohun àìmọ́ ẹlẹ́yà carbon, àṣẹ́kù àwọn olùtú, àwọn ohun àìmọ́ èròjà ìpìlẹ̀, àṣẹ́kù lẹ́yìn jóná, ààlà àwọn kòkòrò àìfojúrí, àti endotoxin àwọn bakitéríà; bí a ṣe lè yan methylene blue tó dé ìpele ìṣègùn sì ṣàlàyé bí a ṣe ń ka àwọn ìwé ẹ̀rí wọ̀nyẹn. Blupreme ń ṣiṣẹ́ pẹ̀lú olùpèsè methylene blue fún iṣẹ́ ìṣègùn, ó ń ṣe ìdánwò gbogbo ìdíwọ̀n USP, ó sì ń tẹ COA pípé jáde. Nígbà tí àwọ̀ bá jẹ́ ohun tí a ń wọn, àwọn ìwé ẹ̀rí wọ̀nyẹn jẹ́ apá ohun èlò ìwọ̀n náà.