Инфрачервената спектроскопия е спектроскопска техника за структурен анализ на химични съединения. Използва се и за откриване на вещества в химични и биологични проби. В медицината например се използва за наблюдение кислород нива в кръв на пациенти в интензивно лечение.
Какво представлява инфрачервената спектроскопия?
Инфрачервената спектроскопия е спектроскопска техника за структурен анализ на химични съединения. В медицината например се използва за наблюдение кислород нива в кръв на пациенти в интензивно лечение. Инфрачервената спектроскопия (IR спектроскопия) се основава на възбуждането на енергийните състояния в молекули by инфрачервено лъчение в диапазона на дължината на вълната от 800 nm до 1 mm. Принципът на измерване е абсорбция на излъчване в специфичен диапазон на дължината на вълната, за да възбуди дискретни вибрационни и ротационни състояния на функционални групи. Абсорбираната област се показва като пик в ИЧ спектъра. Тъй като вибрационните състояния са характерни за специфични атоми и групи атоми, местоположението на върховете предоставя информация за структурата на молекули. Няколко техники могат да се използват за измерване. Например, в техниката на предаване, инфрачервено лъчение преминава през пробата преди абсорбция спектърът се записва. След техниката на отражение, отразеното лъчение се изследва спектроскопски. Освен това има и методи за записване на емисионните спектри. Инфрачервената спектроскопия е разделена на три диапазона на дължината на вълната: близка инфрачервена светлина (NIRS) от 0.8 до 2.5 микрометра, средна или класическа инфрачервена светлина от 2.5 до 25 микрометра и далечна инфрачервена светлина от 25 до 1000 микрометра.
Функция, ефект и цели
Днес инфрачервената спектроскопия се използва в много области на промишлеността, научните изследвания или медицината. Особено близката инфрачервена спектроскопия има някои предимства пред другите две форми. Поради своята по-висока енергия, близката инфрачервена светлина може по-добре да премине пробите или поне да има по-голяма дълбочина на проникване. Поради това предимство NIRS често се използва в медицината. NIRS е идеален за определяне на вода съдържание в много проби. По този начин, влагата, както и съдържанието на протеини и мазнини в много храни могат да се определят добре. Поради това се използва за контрол на процесите в хранителната и фармацевтичната индустрия. Повече от 30 години спектроскопията с близката инфрачервена светлина е здраво интегрирана като образна техника в медицината и неврологията. Използва се за наблюдение на кислород съдържание в кръв, притока на кръв или кръвта сила на звука на различни органи и тъкани. Особено мозък, мускули или сандък се изследват с този метод. Успехът на този метод за определяне на съдържанието на кислород се основава на различните абсорбция поведение на кислород и дезоксигениран хемоглобин. IR спектрите се записват като част от a мониторинг процес, документиращ промените в съдържанието на кислород с течение на времето. В същото време тези стойности могат да се показват с помощта на техники за изображения. Този принцип се използва и за наблюдение на кръвния поток и кръвта сила на звука при спешни пациенти. В резултат на това NIRS все повече се използва в медицината за спешна и интензивна терапия, за да осигури непрекъснато снабдяване на пациента с кислород. Методът също доказа своята стойност за измерване мозък дейност. При определянето му динамичните промени в кислорода концентрация на кръвта в мозък се измерват през черепната капачка. Това е възможно, тъй като близката инфрачервена светлина има голяма дълбочина на проникване. Базиран на концентрация промени в кислорода, сила на мозъчната дейност може да се направи извод. Предполага се, че високото съдържание на кислород в определена мозъчна област показва повишена активност там. По този начин трябва да се открият неврологични заболявания. Освен това се провеждат научни изследвания за по-нататъшно изследване на връзката между потребността от кислород и мозъчната активност. Тъй като структурата и взаимодействието на протеини, въглехидрати, липиди намлява нуклеинова киселина може да даде улики за заболявания като Алцхаймер заболяване, множествена склероза, артрит или някои видове рак, от известно време са предприети и научни изследвания за изясняване на структурата на тези вещества в тъканите с помощта на IR спектроскопия. Специален акцент е поставен върху класификацията на типовете тъкани без необходимост от техники за оцветяване. Телесни течности , като слюнка, кръвна плазма, урина или синовиалната течност може да се анализира и за гликоза, липиди, холестерол, урея, протеин или фосфат с помощта на ИЧ спектроскопия. Все още се провеждат научни изследвания за разширяване гликоза определяне чрез използване на инфрачервена спектроскопия. Целта е бързо да се определи кръвта гликоза концентрация на пациенти с диабет.
Рискове, странични ефекти и опасности
Не се очакват опасности при използване на ИЧ спектроскопия в медицинската диагностика. Това е неинвазивен безболезнен метод без допълнително облъчване. Поради ниската енергия излагането на генетичния материал е изключено. По принцип хората са постоянно изложени на инфрачервено лъчение (топлинна радиация). Добрата поносимост на метода е идеалната предпоставка за широкото му приложение в медицината. Въпреки това, всеобхватното му приложение все още има своите граници днес. В комбинация с други техники за изображения обаче е постигнат значителен успех в диагностиката. Както бе споменато по-горе, понастоящем се полагат усилия за оптимизиране на определянето на глюкозата при диабетици. По-специално, неинвазивните методи като IR спектроскопия трябва да осигурят бърз анализ. Към днешна дата обаче в тази област не е постигнат пробив. Голяма част от изследователската работа също трябва да бъде извършена в други области. Например, измерването на мозъчната активност подчертава не уникалността на обратния проблем. В крайна сметка мозъчната активност не се регистрира директно, а само промяната в концентрацията на кислород в кръвта. Следователно може да се заключи само повишена активност. За да се провери корелацията, трябва да се извършат допълнителни проучвания и сравнения с други методи. По принцип само близка инфрачервена спектроскопия (NIRS) е подходяща за употреба в медицината. Средната и далечната инфрачервена светлина няма способността да прониква дълбоко в тъканта.
