Az infravörös spektroszkópia spektroszkópiai módszer a kémiai vegyületek szerkezeti elemzésére. Kémiai és biológiai mintákban található anyagok kimutatására is használják. Az orvostudományban például megfigyelésre használják oxigén szintek a vér az intenzív terápiás betegek körében.
Mi az infravörös spektroszkópia?
Az infravörös spektroszkópia spektroszkópiai módszer a kémiai vegyületek szerkezeti elemzésére. Az orvostudományban például megfigyelésre használják oxigén szintek a vér az intenzív terápiás betegek körében. Az infravörös spektroszkópia (IR spektroszkópia) az energiaállapotok gerjesztésén alapszik molekulák by infravörös sugárzás a 800 nm és 1 mm közötti hullámhossz-tartományban. A mérés alapelve a abszorpció sugárzás meghatározott hullámhossztartományban a funkcionális csoportok diszkrét rezgési és forgási állapotainak gerjesztésére. Az abszorbeált régió csúcsként jelenik meg az IR-spektrumban. Mivel a rezgési állapotok jellemzőek bizonyos atomokra és atomcsoportokra, a csúcsok elhelyezkedése információt nyújt a molekulák. Számos technika használható a méréshez. Például az átviteli technikában a infravörös sugárzás előtt átmegy a mintán abszorpció spektrumot rögzítenek. A reflexiós technika után a visszavert sugárzást spektroszkóposan vizsgáljuk. Továbbá léteznek módszerek az emissziós spektrumok rögzítésére is. Az infravörös spektroszkópia három hullámhossz-tartományra oszlik: a közeli infravörös (NIRS) 0.8–2.5 mikrométeres, a középső vagy a klasszikus infravörös 2.5–25 mikrométeres, a távoli infravörös pedig 25–1000 mikrométeres.
Funkció, hatás és célok
Manapság az infravörös spektroszkópiát az ipar, a kutatás vagy az orvostudomány számos területén alkalmazzák. Különösen a közeli infravörös spektroszkópiának van néhány előnye a másik két formával szemben. Nagyobb energiájának köszönhetően a közeli infravörös fény jobban bejárhatja a mintákat, vagy legalább nagyobb a behatolási mélysége. Csak ezen előny miatt a NIRS-t gyakran használják az orvostudományban. A NIRS ideális a víz tartalom sok mintában. Így sok étel nedvességtartalma, valamint fehérje- és zsírtartalma jól meghatározható. Ezért az élelmiszer- és gyógyszeriparban a folyamatok ellenőrzésében használják. Több mint 30 éve a közeli infravörös spektroszkópia szilárdan integrálva van képalkotó technikaként az orvostudományban és az idegtudományban. A monitorozására szolgál oxigén tartalom a vér, a véráramlás vagy a vér kötet különböző szervek és szövetek. Különösen agy, izmok vagy mellkas ezzel a módszerrel vizsgálják. Ennek a módszernek az oxigéntartalom meghatározásának sikere a különbözőeken alapul abszorpció oxigénnel és dezoxigénnel viselkedett hemoglobin. Az IR spektrumokat az a részeként rögzítjük ellenőrzés folyamat, dokumentálva az oxigéntartalom időbeli változását. Ugyanakkor ezek az értékek megjeleníthetők képalkotó technikákkal. Ezt az elvet használják a véráramlás és a vér monitorozására is kötet sürgősségi betegeknél. Ennek eredményeként a NIRS-t ma már egyre inkább a sürgősségi és intenzív terápiában használják, hogy biztosítsák a beteg folyamatos oxigénellátását. A módszer a mérés szempontjából is bebizonyította agy tevékenység. Meghatározásakor az oxigén dinamikus változásai koncentráció a vérben a agy a koponyasapkon keresztül mérjük. Ez azért lehetséges, mert a közeli infravörös fény nagy behatolási mélységgel rendelkezik. Alapján koncentráció oxigénváltozások, a erő agyi aktivitásból következtetni lehet. Az a feltételezés, hogy a magas oxigéntartalom egy adott agyterületen fokozott aktivitást jelez. Ily módon fel kell tárni a neurológiai betegségeket. Ezenkívül tudományos vizsgálatokat folytatnak az oxigénigény és az agytevékenység közötti kapcsolat további vizsgálatára. Mivel a felépítése és kölcsönhatása fehérjék, szénhidrátok, lipidek és a nukleinsavak nyomokat adhat olyan betegségekről, mint pl Alzheimer-kór betegség, sclerosis multiplex, arthritis vagy bizonyos típusú rák, egy ideje tudományos vizsgálatokat is végeztek ezen anyagok szöveti szerkezetének tisztázására IR-spektroszkópia segítségével. Különös hangsúlyt fektetnek a szövettípusok osztályozására festési technikák nélkül. Testnedvek mint például nyál, vérplazma, vizelet vagy szinoviális folyadék elemezhető is szőlőcukor, lipidek, koleszterin, karbamid, fehérje vagy foszfát IR spektroszkópiával. A bővítés érdekében még mindig végeznek tudományos tanulmányokat szőlőcukor meghatározása infravörös spektroszkópia segítségével. A cél a vér gyors meghatározása szőlőcukor koncentráció a cukorbetegek körében.
Kockázatok, mellékhatások és veszélyek
Az IR-spektroszkópia orvosi diagnosztikában történő alkalmazásakor nem várható veszély. Ez egy noninvazív fájdalommentes módszer, további sugárterhelés nélkül. Az alacsony energia miatt a genetikai anyag expozíciója kizárt. Elvileg az emberek folyamatosan ki vannak téve infravörös sugárzás (hősugárzás). A módszer jó toleranciája ideális előfeltétele annak széles körű alkalmazásának az orvostudományban. Mindent átfogó alkalmazásának azonban ma is vannak korlátai. Más képalkotó technikákkal kombinálva azonban jelentős sikereket értek el a diagnosztikában. Mint fent említettük, jelenleg a cukorbetegek glükózmeghatározásának optimalizálására törekszenek. Különösen a nem invazív módszereknek, például az IR-spektroszkópiának kell biztosítania a gyors elemzést. A mai napig azonban nem sikerült áttörést elérni ezen a területen. Nagyon sok kutatási munkát kell még elvégezni más területeken is. Például az agyi aktivitás mérése rávilágít az inverz probléma nem egyediségére. Végül is az agytevékenységet nem közvetlenül regisztrálják, hanem csak a vér oxigénkoncentrációjának változását. Ezért csak fokozott aktivitás vonható le. A korreláció igazolásához további vizsgálatokat és összehasonlításokat kell végezni más módszerekkel. Az orvostudományban általában csak a közeli infravörös spektroszkópia (NIRS) alkalmas. A közép- és a távoli infravörös fénysugárzás nem képes mélyen behatolni a szövetekbe.
