Infrasarkanā spektroskopija ir spektroskopiska metode ķīmisko savienojumu strukturālai analīzei. To lieto arī vielu noteikšanai ķīmiskos un bioloģiskos paraugos. Piemēram, medicīnā to izmanto, lai uzraudzītu skābeklis līmeņi asinis intensīvās terapijas pacientu.
Kas ir infrasarkanā spektroskopija?
Infrasarkanā spektroskopija ir spektroskopiska metode ķīmisko savienojumu strukturālai analīzei. Piemēram, medicīnā to izmanto, lai uzraudzītu skābeklis līmeņi asinis intensīvās terapijas pacientu. Infrasarkanās spektroskopijas (IR spektroskopijas) pamatā ir enerģijas stāvokļu ierosme in molekulas by infrasarkanais starojums viļņu garumu diapazonā no 800 nm līdz 1 mm. Mērīšanas princips ir absorbcija starojuma noteiktā viļņu garuma diapazonā, lai ierosinātu funkcionālo grupu diskrētos vibrācijas un rotācijas stāvokļus. Absorbētais reģions tiek parādīts kā maksimums IR spektrā. Tā kā vibrācijas stāvokļi ir raksturīgi konkrētiem atomiem un atomu grupām, virsotņu atrašanās vieta sniedz informāciju par molekulas. Mērīšanai var izmantot vairākas metodes. Piemēram, pārraides tehnikā infrasarkanais starojums iziet cauri paraugam pirms absorbcija spektrs tiek ierakstīts. Pēc atstarošanas tehnikas atspoguļoto starojumu pārbauda spektroskopiski. Turklāt ir arī metodes emisijas spektru reģistrēšanai. Infrasarkano staru spektroskopija ir sadalīta trīs viļņu garuma diapazonos: tuvā infrasarkanā (NIRS) no 0.8 līdz 2.5 mikrometriem, vidējā vai klasiskā infrasarkanā no 2.5 līdz 25 mikrometriem un tālā infrasarkanā no 25 līdz 1000 mikrometriem.
Funkcija, ietekme un mērķi
Mūsdienās infrasarkano staru spektroskopiju izmanto daudzās rūpniecības, pētniecības vai medicīnas jomās. Īpaši tuvās infrasarkano staru spektroskopijai ir dažas priekšrocības salīdzinājumā ar abām pārējām formām. Augstākās enerģijas dēļ tuvā infrasarkanā gaisma var labāk šķērsot paraugus vai vismaz tai ir lielāks iespiešanās dziļums. Tikai šīs priekšrocības dēļ NIRS bieži lieto medicīnā. NIRS ir ideāls, lai noteiktu ūdens saturs daudzos paraugos. Tādējādi daudzu pārtikas produktu mitrumu, kā arī olbaltumvielu un tauku saturu var labi noteikt. Tāpēc to izmanto procesu kontrolē pārtikas un farmācijas nozarēs. Vairāk nekā 30 gadus gandrīz infrasarkano staru spektroskopija ir stingri integrēta kā attēlveidošanas tehnika medicīnā un neirozinātnēs. To izmanto, lai uzraudzītu skābeklis saturs asinis, asins plūsma vai asinis tilpums dažādu orgānu un audu. Īpaši smadzenes, muskuļi vai lāde tiek pārbaudīti ar šo metodi. Šīs metodes panākumi skābekļa satura noteikšanā balstās uz atšķirīgo absorbcija skābekļa un skābekļa trūkuma uzvedība hemoglobīns. IR spektri tiek reģistrēti kā daļa no a uzraudzība procesu, dokumentējot skābekļa satura izmaiņas laika gaitā. Tajā pašā laikā šīs vērtības var parādīt, izmantojot attēlveidošanas paņēmienus. Šo principu izmanto arī, lai uzraudzītu asins plūsmu un asinis tilpums ārkārtas slimniekiem. Tā rezultātā NIRS tagad arvien biežāk tiek izmantots neatliekamās un intensīvās terapijas medicīnā, lai pacientam nodrošinātu nepārtrauktu skābekļa piegādi. Metode ir arī pierādījusi savu vērtību mērīšanai smadzenes aktivitāte. To nosakot, skābekļa dinamiskās izmaiņas koncentrācija asinis asinīs smadzenes tiek mērīti caur galvaskausu. Tas ir iespējams, jo tuvajai infrasarkanajai gaismai ir liels iespiešanās dziļums. Pamatojoties uz koncentrācija skābekļa izmaiņas, spēks par smadzeņu darbību var secināt. Pieņēmums ir tāds, ka augsts skābekļa saturs noteiktā smadzeņu zonā norāda uz pastiprinātu aktivitāti tur. Tādā veidā ir jānosaka neiroloģiskas slimības. Turklāt tiek veikti zinātniski pētījumi, lai vēl vairāk izpētītu saistību starp skābekļa patēriņu un smadzeņu darbību. Tā kā struktūra un mijiedarbība proteīni, ogļhidrāti, lipīdi un nukleīnskābes var sniegt norādes uz tādām slimībām kā Alcheimera slimība, multiplā skleroze, artrīts vai dažu veidu vēzis, kādu laiku ir veikti arī zinātniski pētījumi, lai noskaidrotu šo vielu struktūru audos, izmantojot IR spektroskopiju. Īpašs uzsvars tiek likts uz audu tipu klasifikāciju bez krāsošanas paņēmieniem. Ķermeņa šķidrumi piemēram, siekalas, asins plazma, urīns vai sinoviālais šķidrums var arī analizēt glikoze, lipīdi, holesterīns, urīnviela, olbaltumvielas vai fosfāts izmantojot IR spektroskopiju. Lai paplašinātu, joprojām tiek veikti zinātniski pētījumi glikoze noteikšana, izmantojot infrasarkano staru spektroskopiju. Mērķis ir ātri noteikt asinis glikoze koncentrācija diabēta slimnieku.
Riski, blakusparādības un bīstamība
Izmantojot IR spektroskopiju medicīniskajā diagnostikā, nav paredzami nekādi apdraudējumi. Tā ir neinvazīva nesāpīga metode bez papildu starojuma iedarbības. Zemas enerģijas dēļ ģenētiskā materiāla iedarbība ir izslēgta. Principā cilvēki pastāvīgi tiek pakļauti infrasarkanais starojums (siltuma starojums). Laba metodes tolerance ir ideāls priekšnoteikums tās plašai pielietošanai medicīnā. Tomēr tā visaptverošajai lietojumprogrammai joprojām ir savas robežas. Kombinācijā ar citām attēlveidošanas metodēm diagnostikā ir gūti ievērojami panākumi. Kā minēts iepriekš, pašlaik tiek veikti pasākumi, lai optimizētu glikozes noteikšanu diabēta slimniekiem. Īpaši ātrai analīzei jānodrošina neinvazīvas metodes, piemēram, IR spektroskopija. Tomēr līdz šim šajā jomā nav panākts nekāds izrāviens. Liels pētniecības darbs vēl jāpaveic arī citās jomās. Piemēram, smadzeņu aktivitātes mērīšana izceļ apgrieztās problēmas ne-unikalitāti. Galu galā smadzeņu darbība netiek reģistrēta tieši, bet tikai skābekļa koncentrācijas izmaiņas asinīs. Tāpēc var secināt tikai par paaugstinātu aktivitāti. Lai pārbaudītu korelāciju, jāveic turpmāki pētījumi un salīdzinājumi ar citām metodēm. Kopumā medicīnā ir piemērota tikai tuvās infrasarkanās spektroskopija (NIRS). Vidējas un tālu infrasarkanās gaismas starojums nespēj dziļi iekļūt audos.
