Infrardeča spektroskopija je spektroskopska tehnika za strukturno analizo kemičnih spojin. Uporablja se tudi za odkrivanje snovi v kemijskih in bioloških vzorcih. Na primer v medicini se uporablja za spremljanje kisik ravni v kri intenzivnega zdravljenja.
Kaj je infrardeča spektroskopija?
Infrardeča spektroskopija je spektroskopska tehnika za strukturno analizo kemičnih spojin. Na primer v medicini se uporablja za spremljanje kisik ravni v kri intenzivnega zdravljenja. Infrardeča spektroskopija (IR spektroskopija) temelji na vzbujanju energijskih stanj v molekule by infrardeče sevanje v območju valovnih dolžin od 800 nm do 1 mm. Načelo merjenja je absorpcija sevanja v določenem območju valovnih dolžin za vzbujanje diskretnih vibracijskih in rotacijskih stanj funkcionalnih skupin. Absorbirano območje je prikazano kot vrh v IR spektru. Ker so vibracijska stanja značilna za določene atome in skupine atomov, lokacija vrhov daje informacije o strukturi molekule. Za merjenje je mogoče uporabiti več tehnik. Na primer, v tehniki prenosa je infrardeče sevanje gre skozi vzorec pred absorpcija spekter se zabeleži. Po odbojni tehniki se odsevano sevanje spektroskopsko pregleda. Poleg tega obstajajo tudi metode za snemanje emisijskih spektrov. Infrardeča spektroskopija je razdeljena na tri območja valovnih dolžin: bližnji infrardeči (NIRS) od 0.8 do 2.5 mikrometra, srednji ali klasični infrardeči od 2.5 do 25 mikrometrov in daleč infrardeči od 25 do 1000 mikrometrov.
Funkcija, učinek in cilji
Danes se infrardeča spektroskopija uporablja na številnih področjih industrije, raziskav ali medicine. Zlasti bližnja infrardeča spektroskopija ima nekaj prednosti pred ostalima dvema oblikama. Zaradi večje energije lahko bližnja infrardeča svetloba bolje prečka vzorce ali ima vsaj večjo globino prodiranja. Že samo zaradi te prednosti se NIRS pogosto uporablja v medicini. NIRS je idealen za določanje vode vsebnost v številnih vzorcih. Tako lahko vlago, pa tudi vsebnost beljakovin in maščob v številnih živilih dobro določimo. Zato se uporablja za nadzor procesov v živilski in farmacevtski industriji. Že več kot 30 let je infrardeča spektroskopija trdno integrirana kot slikovna tehnika v medicini in nevroznanosti. Uporablja se za spremljanje kisik vsebina v kri, pretok krvi ali kri Obseg različnih organov in tkiv. Še posebej možganov, mišice oz v prsih pregledajo s to metodo. Uspeh te metode za določanje vsebnosti kisika temelji na različnih absorpcija vedenje kisika in deoksigeniranega hemoglobina. IR spektri so zabeleženi kot del a spremljanje proces, ki dokumentira spremembe vsebnosti kisika skozi čas. Hkrati je mogoče te vrednosti prikazati s slikovnimi tehnikami. To načelo se uporablja tudi za spremljanje pretoka krvi in krvi Obseg pri nujnih bolnikih. Posledično se NIRS vse bolj uporablja v nujni medicini in intenzivni medicini, da bi bolniku zagotavljal neprekinjeno oskrbo s kisikom. Metoda se je izkazala tudi za merjenje možganov dejavnosti. Pri njenem določanju se dinamične spremembe kisika koncentracija krvi v možganov merimo skozi lobanjo. To je mogoče, ker ima bližnja infrardeča svetloba veliko globino prodiranja. Temelji na koncentracija spremembe kisika, moč možganske aktivnosti je mogoče sklepati. Predpostavlja se, da visoka vsebnost kisika v določenem možganskem območju kaže na povečano aktivnost tam. Na ta način naj bi odkrili nevrološke bolezni. Poleg tega se izvajajo znanstvene študije za nadaljnje raziskovanje povezave med potrebo po kisiku in možgansko aktivnostjo. Ker struktura in interakcija beljakovin, ogljikovi hidrati, lipidov in nukleinska kislina lahko namiguje na bolezni, kot je Alzheimerjeva bolezen bolezen, multipla skleroza, artritis ali nekatere vrste rakže nekaj časa potekajo tudi znanstvene študije za razjasnitev strukture teh snovi v tkivu z uporabo IR spektroskopije, poseben poudarek pa je na razvrščanju vrst tkiv brez potrebe po tehnikah barvanja. Telesne tekočine kot slina, krvna plazma, urin oz sinovialna tekočina lahko tudi analiziramo za glukoze, lipidov, holesterol, sečnina, beljakovine oz fosfat z uporabo IR spektroskopije. Znanstvene študije se še vedno izvajajo za razširitev glukoze določanje z uporabo infrardeče spektroskopije. Cilj je hitro določiti kri glukoze koncentracija bolnikov s sladkorno boleznijo.
Tveganja, neželeni učinki in nevarnosti
Pri uporabi IR spektroskopije v medicinski diagnostiki ni pričakovati nevarnosti. To je neinvazivna neboleča metoda brez dodatne izpostavljenosti sevanju. Zaradi nizke energije je izključena izpostavljenost genskega materiala. Načeloma smo ljudje nenehno izpostavljeni infrardeče sevanje (toplotno sevanje). Dobra toleranca metode je idealen pogoj za njeno široko uporabo v medicini. Vendar ima njegova vseobsegajoča uporaba še danes svoje meje. V kombinaciji z drugimi tehnikami slikanja pa je bil dosežen precejšen uspeh pri diagnostiki. Kot smo že omenili, si trenutno prizadevajo za optimizacijo določanja glukoze pri diabetikih. Neinvazivne metode, kot je IR spektroskopija, bi morale zagotoviti hitro analizo. Do danes pa na tem področju ni bil dosežen noben preboj. Veliko raziskovalnega dela je treba opraviti tudi na drugih področjih. Na primer, merjenje možganske aktivnosti poudarja neenotnost inverznega problema. Navsezadnje možganska aktivnost ni registrirana neposredno, temveč le sprememba koncentracije kisika v krvi. Zato lahko sklepamo le na povečano aktivnost. Za preverjanje korelacije je treba opraviti nadaljnje študije in primerjave z drugimi metodami. Na splošno je za uporabo v medicini primerna le infrardeča spektroskopija (NIRS). Srednje in daleč infrardeče svetlobno sevanje nima sposobnosti prodiranja globoko v tkivo.
