ספקטרוסקופיית אינפרא אדום: טיפול, השפעות וסיכונים

ספקטרוסקופיית אינפרא אדום היא טכניקה ספקטרוסקופית לניתוח מבני של תרכובות כימיות. הוא משמש גם לאיתור חומרים בדגימות כימיות וביולוגיות. ברפואה, למשל, משתמשים בו לניטור חמצן רמות ב דם של חולי טיפול נמרץ.

מהי ספקטרוסקופיית אינפרא אדום?

ספקטרוסקופיית אינפרא אדום היא טכניקה ספקטרוסקופית לניתוח מבני של תרכובות כימיות. ברפואה, למשל, משתמשים בו לניטור חמצן רמות ב דם של חולי טיפול נמרץ. ספקטרוסקופיית אינפרא אדום (ספקטרוסקופיית IR) מבוססת על עירור מצבי אנרגיה ב מולקולות by קרינה אינפרא - אדומה בטווח אורך הגל שבין 800 ננומטר ל -1 מ"מ. עקרון המדידה הוא קליטה של קרינה בטווח אורכי גל ספציפיים כדי לרגש מצבי רטט וסיבוב בדידים של קבוצות פונקציונליות. האזור הנקלט מוצג כשיא בספקטרום ה- IR. מכיוון שמצבי הרטט אופייניים לאטומים ספציפיים ולקבוצות אטומים, מיקום הפסגות מספק מידע על מבנה מולקולות. ניתן להשתמש במספר טכניקות למדידה. לדוגמא, בטכניקת השידור, קרינה אינפרא - אדומה עובר דרך המדגם לפני קליטה ספקטרום נרשם. לאחר טכניקת ההשתקפות, הקרינה המוחזרת נבחנת בספקטרוסקופיה. יתר על כן, ישנן גם שיטות להקלטת ספקטרום פליטה. ספקטרוסקופיית אינפרא-אדום מחולקת לשלושה טווחי אורך: ליד אינפרא אדום (NIRS) בין 0.8 ל -2.5 מיקרומטר, אינפרא אדום אמצעי או קלאסי מ -2.5 עד 25 מיקרומטר, ואינפרא אדום רחוק בין 25 ל -1000 מיקרומטר.

פונקציה, השפעה ויעדים

כיום משתמשים בספקטרוסקופיית אינפרא אדום בתחומים רבים של תעשייה, מחקר או רפואה. במיוחד לספקטרוסקופיה הקרובה לאינפרא אדום יש כמה יתרונות על פני שתי הצורות האחרות. בשל האנרגיה הגבוהה שלו, האור האינפרא אדום הקרוב יכול לחצות טוב יותר את הדגימות או לפחות יש לו עומק חדירה גדול יותר. בגלל יתרון זה בלבד, NIRS משמש לעתים קרובות ברפואה. NIRS אידיאלי לקביעת ה- מַיִם תוכן בדוגמאות רבות. לפיכך, ניתן לקבוע היטב את הלחות כמו גם את תכולת החלבון והשומן של מזונות רבים. לכן הוא משמש בבקרת תהליכים בתעשיית המזון והתרופות. במשך יותר מ -30 שנה, ספקטרוסקופיה כמעט אינפרא-אדום שולבה היטב כטכניקת הדמיה ברפואה ובמדעי המוח. הוא משמש לניטור ה- חמצן תוכן ב- דם, זרימת הדם או הדם כֶּרֶך של איברים ורקמות שונות. במיוחד מוֹחַ, שרירים או חזה נבחנים בשיטה זו. ההצלחה של שיטה זו לקביעת תכולת החמצן מבוססת על השונה קליטה התנהגות של מחומצן ומחומצן המוגלובין. ספקטרום IR מוקלטים כחלק מ- ניטור תהליך, מתעד את השינויים בתכולת החמצן לאורך זמן. יחד עם זאת, ניתן להציג ערכים אלה בטכניקות הדמיה. עקרון זה משמש גם לניטור זרימת הדם והדם כֶּרֶך בחולי חירום. כתוצאה מכך, NIRS משמש כיום יותר ויותר ברפואה דחופה וטיפול נמרץ על מנת להבטיח אספקת חמצן רציפה לחולה. השיטה גם הוכיחה את ערכה למדידה מוֹחַ פעילות. בקביעתו, השינויים הדינמיים בחמצן ריכוז של הדם ב מוֹחַ נמדדים דרך כיפת הכיפה. זה אפשרי מכיוון שלאור האינפרא אדום הקרוב עומק חדירה גדול. מבוסס על ה ריכוז שינויים של חמצן, כוח של פעילות מוחית ניתן להסיק. ההנחה היא שתכולת חמצן גבוהה באזור מוח מסוים מעידה על פעילות מוגברת שם. באופן זה יש לאתר מחלות נוירולוגיות. יתר על כן, נערכים מחקרים מדעיים כדי לחקור עוד יותר את הקשר בין ביקוש חמצן ופעילות מוחית. מאז המבנה והאינטראקציה של חלבונים, פחמימות, שומנים ו חומצות גרעין יכול לספק רמזים למחלות כגון אלצהיימר מחלה, טרשת נפוצה, דלקת פרקים או סוגים מסוימים של סרטן, נערכו מחקרים מדעיים גם זמן מה כדי להבהיר את מבנה החומרים הללו ברקמות באמצעות ספקטרוסקופיה IR. דגש מיוחד מושם על סיווג סוגי רקמות ללא צורך בטכניקות צביעה. נוזלי גוף כמו רוק, פלזמה בדם, שתן או נוזל סינוביאלי ניתן לנתח גם עבור גלוקוז, שומנים, כולסטרול, אוריאה, חלבון או פוספט באמצעות ספקטרוסקופיה IR. מחקרים מדעיים עדיין מתבצעים כדי להרחיב גלוקוז קביעה באמצעות ספקטרוסקופיית אינפרא אדום. המטרה היא לקבוע במהירות את הדם גלוקוז ריכוז של חולי סוכרת.

סיכונים, תופעות לוואי וסכנות

לא צפוי סכנות בעת שימוש בספקטרוסקופיה IR באבחון רפואי. זוהי שיטה ללא פולשנית ללא כאבים ללא חשיפה נוספת לקרינה. בשל האנרגיה הנמוכה, חשיפה של החומר הגנטי אינה נכללת. באופן עקרוני, בני האדם נחשפים כל הזמן קרינה אינפרא - אדומה (קרינת חום). הסובלנות הטובה של השיטה היא התנאי האידיאלי ליישומה הרחב ברפואה. עם זאת, היישום המקיף שלו עדיין מגביל את עצמו כיום. בשילוב עם טכניקות הדמיה אחרות, לעומת זאת, הושגה הצלחה ניכרת באבחון. כאמור לעיל, נעשים כיום מאמצים לייעל את קביעת הגלוקוז בחולי סוכרת. בפרט, שיטות לא פולשניות כגון ספקטרוסקופיית IR אמורות להבטיח ניתוח מהיר. אולם עד היום לא הושגה פריצת דרך בתחום זה. נותרה עבודת מחקר רבה גם בתחומים אחרים. לדוגמא, מדידת הפעילות המוחית מדגישה את אי הייחודיות של הבעיה ההפוכה. אחרי הכל, פעילות המוח אינה רשומה ישירות, אלא רק השינוי בריכוז החמצן בדם. לכן, ניתן לסיים רק פעילות מוגברת. כדי לאמת את המתאם, יש לבצע מחקרים נוספים והשוואות עם שיטות אחרות. באופן כללי, רק ספקטרוסקופיה כמעט אינפרא אדום (NIRS) מתאימה לשימוש ברפואה. לקרינת אור אינפרא אדום באמצע ורחוק אין יכולת לחדור עמוק לרקמה.