Spectroscopia în infraroșu este o tehnică spectroscopică pentru analiza structurală a compușilor chimici. Este, de asemenea, utilizat pentru a detecta substanțe din probe chimice și biologice. În medicină, de exemplu, este folosit pentru a monitoriza oxigen niveluri în sânge a pacienților cu terapie intensivă.
Ce este spectroscopia în infraroșu?
Spectroscopia în infraroșu este o tehnică spectroscopică pentru analiza structurală a compușilor chimici. În medicină, de exemplu, este folosit pentru a monitoriza oxigen niveluri în sânge a pacienților cu terapie intensivă. Spectroscopia în infraroșu (spectroscopia IR) se bazează pe excitația stărilor de energie din molecule by Radiatii infrarosii în domeniul lungimii de undă de la 800 nm la 1 mm. Principiul măsurării este absorbție radiației într-un interval specific de lungimi de undă pentru a excita stările discrete de vibrație și rotație ale grupurilor funcționale. Regiunea absorbită este afișată ca un vârf în spectrul IR. Deoarece stările vibraționale sunt caracteristice unor atomi specifici și grupuri de atomi, localizarea vârfurilor oferă informații despre structura molecule. Mai multe tehnici pot fi utilizate pentru măsurare. De exemplu, în tehnica de transmisie, Radiatii infrarosii trece prin eșantion înainte de absorbție spectrul este înregistrat. După tehnica de reflexie, radiația reflectată este examinată spectroscopic. Mai mult, există și metode pentru înregistrarea spectrelor de emisie. Spectroscopia cu infraroșu este împărțită în trei domenii de lungimi de undă: în infraroșu apropiat (NIRS) de la 0.8 la 2.5 micrometri, infraroșu mediu sau clasic de la 2.5 la 25 micrometri și infraroșu îndepărtat de la 25 la 1000 micrometri.
Funcția, efectul și obiectivele
Astăzi, spectroscopia în infraroșu este utilizată în multe domenii ale industriei, cercetării sau medicinei. În special spectroscopia în infraroșu apropiat are unele avantaje față de celelalte două forme. Datorită energiei sale mai mari, lumina cu infraroșu apropiat poate traversa probele mai bine sau cel puțin are o adâncime de penetrare mai mare. Numai din cauza acestui avantaj, NIRS este adesea utilizat în medicină. NIRS este ideal pentru determinarea de apă conținut în multe eșantioane. Astfel, umiditatea, precum și conținutul de proteine și grăsimi ale multor alimente pot fi bine determinate. Prin urmare, este utilizat în controlul proceselor în industria alimentară și farmaceutică. De mai bine de 30 de ani, spectroscopia în infraroșu apropiat a fost ferm integrată ca tehnică imagistică în medicină și neuroștiințe. Este folosit pentru a monitoriza oxigen conținut în sânge, fluxul de sânge sau sângele volum a diferitelor organe și țesuturi. In mod deosebit creier, mușchii sau piept sunt examinate cu această metodă. Succesul acestei metode de determinare a conținutului de oxigen se bazează pe diferitele absorbție comportamentul oxigenat și dezoxigenat hemoglobină. Spectrele IR sunt înregistrate ca parte a Monitorizarea proces, documentând modificările conținutului de oxigen în timp. În același timp, aceste valori pot fi afișate folosind tehnici de imagistică. Acest principiu este, de asemenea, utilizat pentru a monitoriza fluxul sanguin și sângele volum la pacienții de urgență. Ca rezultat, NIRS este utilizat din ce în ce mai mult în medicină de urgență și terapie intensivă pentru a asigura o alimentare continuă de oxigen pacientului. Metoda și-a dovedit valoarea pentru măsurare creier activitate. La determinarea acesteia, schimbările dinamice ale oxigenului concentrare a sângelui din creier sunt măsurate prin calota craniană. Acest lucru este posibil deoarece lumina cu infraroșu apropiat are o adâncime mare de penetrare. Bazat pe concentrare modificări de oxigen, rezistenţă a activității creierului poate fi dedusă. Presupunerea este că un conținut ridicat de oxigen într-o anumită zonă a creierului indică o activitate crescută acolo. În acest fel, bolile neurologice trebuie detectate. Mai mult, sunt efectuate studii științifice pentru a investiga în continuare relația dintre cererea de oxigen și activitatea creierului. Întrucât structura și interacțiunea proteine, carbohidrati, lipide și acizi nucleici poate oferi indicii pentru boli precum Alzheimer boală, scleroză multiplă, artrită sau anumite tipuri de cancerDe asemenea, s-au întreprins studii științifice de ceva timp pentru a elucida structura acestor substanțe în țesuturi utilizând spectroscopia IR. Se pune un accent special pe clasificarea tipurilor de țesuturi fără a fi nevoie de tehnici de colorare. Fluide corporale precum salivă, plasma sanguină, urină sau lichid sinovial poate fi, de asemenea, analizat pentru glucoză, lipide, colesterolului, uree, proteine sau fosfat folosind spectroscopia IR. Studiile științifice sunt încă în desfășurare pentru extindere glucoză determinarea prin utilizarea spectroscopiei în infraroșu. Scopul este de a determina rapid sângele glucoză concentrare a pacienților diabetici.
Riscuri, efecte secundare și pericole
Nu se așteaptă pericole atunci când se utilizează spectroscopia IR în diagnosticul medical. Este o metodă neinvazivă nedureroasă fără expunere suplimentară la radiații. Datorită energiei reduse, expunerea la materialul genetic este exclusă. În principiu, oamenii sunt expuși în mod constant Radiatii infrarosii (radiații termice). Buna toleranță a metodei este condiția prealabilă ideală pentru aplicarea sa largă în medicină. Cu toate acestea, aplicația sa cuprinzătoare își are și astăzi limitele. În combinație cu alte tehnici de imagistică, totuși, s-a obținut un succes considerabil în diagnosticare. După cum sa menționat mai sus, se fac eforturi în prezent pentru a optimiza determinarea glucozei la diabetici. În special, metodele neinvazive, cum ar fi spectroscopia IR ar trebui să asigure o analiză rapidă. Cu toate acestea, până în prezent nu s-a realizat nicio descoperire în acest domeniu. O mare parte a activității de cercetare rămâne de făcut și în alte domenii. De exemplu, măsurarea activității creierului evidențiază non-unicitatea problemei inverse. La urma urmei, activitatea creierului nu este înregistrată direct, ci doar modificarea concentrației de oxigen din sânge. Prin urmare, se poate încheia doar o activitate sporită. Pentru a verifica corelația, trebuie efectuate studii suplimentare și comparații cu alte metode. În general, numai spectroscopia în infraroșu apropiat (NIRS) este adecvată pentru utilizare în medicină. Radiațiile de lumină cu infraroșu mediu și îndepărtat nu au capacitatea de a pătrunde adânc în țesuturi.
