Infračervená spektroskopia je spektroskopická technika na štrukturálnu analýzu chemických zlúčenín. Používa sa tiež na detekciu látok v chemických a biologických vzorkách. Napríklad v medicíne sa používa na sledovanie kyslík úrovne v EÚ krv pacientov na jednotke intenzívnej starostlivosti.
Čo je to infračervená spektroskopia?
Infračervená spektroskopia je spektroskopická technika na štrukturálnu analýzu chemických zlúčenín. Napríklad v medicíne sa používa na sledovanie kyslík úrovne v EÚ krv pacientov na jednotke intenzívnej starostlivosti. Infračervená spektroskopia (IR spektroskopia) je založená na excitácii energetických stavov v molekuly by infračervené žiarenie v rozsahu vlnových dĺžok od 800 nm do 1 mm. Princíp merania je: vstrebávanie žiarenia v konkrétnom rozsahu vlnových dĺžok na excitáciu diskrétnych vibračných a rotačných stavov funkčných skupín. Absorbovaná oblasť sa zobrazí ako vrchol v IR spektre. Pretože vibračné stavy sú charakteristické pre konkrétne atómy a skupiny atómov, umiestnenie vrcholov poskytuje informácie o štruktúre atómov. molekuly. Na meranie je možné použiť niekoľko techník. Napríklad v prenosovej technike: infračervené žiarenie prechádza vzorkou pred vstrebávanie je zaznamenané spektrum. Po odrazovej technike sa odrazené žiarenie skúma spektroskopicky. Ďalej existujú aj metódy zaznamenávania emisných spektier. Infračervená spektroskopia je rozdelená do troch rozsahov vlnových dĺžok: blízka infračervená (NIRS) od 0.8 do 2.5 mikrometra, stredná alebo klasická infračervená oblasť od 2.5 do 25 mikrometrov a vzdialená infračervená oblasť od 25 do 1000 XNUMX mikrometrov.
Funkcia, účinok a ciele
Infračervená spektroskopia sa dnes používa v mnohých oblastiach priemyslu, výskumu alebo medicíny. Najmä blízka infračervená spektroskopia má oproti ostatným dvom formám určité výhody. Vďaka svojej vyššej energii môže blízke infračervené svetlo lepšie prechádzať vzorkami alebo aspoň mať väčšiu hĺbku prieniku. Už len kvôli tejto výhode sa NIRS často používa v medicíne. NIRS je ideálny na stanovenie voda obsah v mnohých vzorkách. Takto je možné dobre určiť vlhkosť, ako aj obsah bielkovín a tukov v mnohých potravinách. Preto sa používa pri riadení procesov v potravinárskom a farmaceutickom priemysle. Už viac ako 30 rokov je blízka infračervená spektroskopia pevne integrovaná ako zobrazovacia technika v medicíne a neurovede. Používa sa na monitorovanie kyslík obsah v krvprietok krvi alebo krv objem rôznych orgánov a tkanív. Špeciálne mozog, svaly príp truhla sa skúmajú touto metódou. Úspešnosť tejto metódy na stanovenie obsahu kyslíka je založená na rôznych faktoroch vstrebávanie správanie okysličených a odkysličených hemoglobín. IR spektrá sa zaznamenávajú ako súčasť a monitoring proces dokumentujúci zmeny obsahu kyslíka v priebehu času. Tieto hodnoty je možné súčasne zobraziť pomocou zobrazovacích techník. Tento princíp sa tiež používa na sledovanie prietoku krvi a krvi objem u urgentných pacientov. Výsledkom je, že NIRS sa v súčasnosti čoraz viac používa v urgentnej medicíne a medicíne intenzívnej starostlivosti na zabezpečenie nepretržitého prísunu kyslíka pre pacienta. Metóda sa tiež osvedčila na meranie mozog činnosť. Pri jeho určovaní dynamické zmeny v kyslíku koncentrácie krvi v mozog sa merajú cez lebku. To je možné, pretože blízke infračervené svetlo má veľkú hĺbku prieniku. Založený na koncentrácie zmeny kyslíka, pevnosť možno odvodiť mozgovú aktivitu. Predpokladá sa, že vysoký obsah kyslíka v konkrétnej oblasti mozgu naznačuje zvýšenú aktivitu tam. Týmto spôsobom sa majú zistiť neurologické choroby. Ďalej sa uskutočňujú vedecké štúdie s cieľom ďalej skúmať vzťah medzi potrebou kyslíka a mozgovou aktivitou. Pretože štruktúra a interakcia proteíny, sacharidy, lipidy a nukleové kyseliny môže poskytnúť indície pre choroby ako napr Alzheimerova choroba choroba, roztrúsená skleróza, artritída alebo určité typy rakovinaPo určitý čas sa tiež uskutočňujú vedecké štúdie na objasnenie štruktúry týchto látok v tkanive pomocou IR spektroskopie. Špeciálny dôraz sa kladie na klasifikáciu typov tkanív bez potreby farbiacich techník. Telesné tekutiny ako slina, krvná plazma, moč alebo synoviálna tekutina možno analyzovať aj na glukóza, lipidy, cholesterolu, močovina, bielkoviny alebo fosfát pomocou IR spektroskopie. Vedecké štúdie sa stále rozširujú glukóza stanovenie pomocou infračervenej spektroskopie. Cieľom je rýchlo určiť krv glukóza koncentrácie diabetických pacientov.
Riziká, vedľajšie účinky a nebezpečenstvá
Pri použití IR spektroskopie v lekárskej diagnostike sa neočakávajú žiadne riziká. Je to neinvazívna bezbolestná metóda bez akejkoľvek ďalšej radiácie. Z dôvodu nízkej energie je vylúčené vystavenie genetickému materiálu. V zásade sú ľudia neustále vystavení infračervené žiarenie (tepelné žiarenie). Dobrá tolerancia metódy je ideálnym predpokladom pre jej široké uplatnenie v medicíne. Avšak jej komplexná aplikácia má aj dnes svoje limity. V kombinácii s inými zobrazovacími technikami sa však dosiahol značný úspech v diagnostike. Ako bolo uvedené vyššie, v súčasnosti sa vyvíja úsilie na optimalizáciu stanovenia glukózy u diabetikov. Rýchlu analýzu by mali zabezpečiť najmä neinvazívne metódy, ako napríklad IR spektroskopia. Doteraz však nebol v tejto oblasti dosiahnutý žiadny prielom. Je potrebné vykonať ešte veľa výskumnej práce v iných oblastiach. Napríklad meranie mozgovej aktivity zvýrazňuje nejedinečnosť inverzného problému. Koniec koncov, mozgová aktivita nie je registrovaná priamo, ale iba zmena koncentrácie kyslíka v krvi. Preto je možné uzavrieť iba zvýšenú aktivitu. Na overenie korelácie je potrebné vykonať ďalšie štúdie a porovnania s inými metódami. Všeobecne je na použitie v medicíne vhodná iba blízka infračervená spektroskopia (NIRS). Stredné a vzdialené infračervené žiarenie nemá schopnosť preniknúť hlboko do tkaniva.
