Infracrvena spektroskopija je spektroskopska tehnika za strukturnu analizu kemijskih spojeva. Također se koristi za otkrivanje tvari u kemijskim i biološkim uzorcima. Primjerice, u medicini se koristi za praćenje kisik razine u krv pacijenata intenzivne njege.
Što je infracrvena spektroskopija?
Infracrvena spektroskopija je spektroskopska tehnika za strukturnu analizu kemijskih spojeva. Primjerice, u medicini se koristi za praćenje kisik razine u krv pacijenata intenzivne njege. Infracrvena spektroskopija (IR spektroskopija) temelji se na pobuđivanju energetskih stanja u molekule by infracrveno zračenje u rasponu valnih duljina od 800 nm do 1 mm. Princip mjerenja je apsorpcija zračenja u određenom rasponu valnih duljina za pobuđivanje diskretnih vibracijskih i rotacijskih stanja funkcionalnih skupina. Apsorbirano područje prikazano je kao vrh u IR spektru. Budući da su vibracijska stanja karakteristična za određene atome i skupine atoma, položaj vrhova daje informacije o strukturi molekule. Za mjerenje se može koristiti nekoliko tehnika. Na primjer, u tehnici prijenosa, infracrveno zračenje prolazi kroz uzorak prije apsorpcija spektar se snima. Nakon refleksione tehnike, reflektirano zračenje ispituje se spektroskopski. Nadalje, postoje i metode za bilježenje emisijskih spektra. Infracrvena spektroskopija podijeljena je u tri raspona valnih duljina: bliska infracrvena (NIRS) od 0.8 do 2.5 mikrometara, srednja ili klasična infracrvena od 2.5 do 25 mikrometara i daleka infracrvena od 25 do 1000 mikrometara.
Funkcija, učinak i ciljevi
Danas se infracrvena spektroskopija koristi u mnogim poljima industrije, istraživanja ili medicine. Posebno bliska infracrvena spektroskopija ima neke prednosti u odnosu na druga dva oblika. Zbog veće energije, infracrveno svjetlo može bolje prelaziti uzorke ili barem ima veću dubinu prodiranja. Samo zbog ove prednosti NIRS se često koristi u medicini. NIRS je idealan za određivanje voda sadržaj u mnogim uzorcima. Dakle, vlaga kao i sadržaj bjelančevina i masti u mnogim namirnicama može se dobro odrediti. Stoga se koristi za kontrolu procesa u prehrambenoj i farmaceutskoj industriji. Više od 30 godina bliska infracrvena spektroskopija čvrsto je integrirana kao tehnika snimanja u medicini i neuroznanosti. Koristi se za praćenje kisik sadržaj u krv, protok krvi ili krv volumen različitih organa i tkiva. Posebno mozak, mišići ili grudi ispituju se ovom metodom. Uspjeh ove metode za određivanje sadržaja kisika temelji se na različitim apsorpcija ponašanje kisika i deoksigeniranja hemoglobin. IR spektri snimaju se kao dio a praćenje postupak, dokumentirajući promjene u sadržaju kisika tijekom vremena. Istodobno, ove se vrijednosti mogu prikazati pomoću tehnika snimanja. Ovaj se princip također koristi za praćenje krvotoka i krvi volumen kod hitnih bolesnika. Kao rezultat toga, NIRS se sada sve više koristi u hitnoj medicini i medicini intenzivnog liječenja kako bi se osigurala kontinuirana opskrba pacijenta kisikom. Metoda se također pokazala vrijednom mjerenja mozak aktivnost. Pri njegovom određivanju, dinamičke promjene kisika koncentracija krvi u mozak mjere se kroz lubanju. To je moguće jer blisko infracrveno svjetlo ima veliku dubinu prodiranja. Bazirano na koncentracija promjene kisika, snaga moždane aktivnosti može se zaključiti. Pretpostavka je da visok sadržaj kisika u određenom području mozga ukazuje na povećanu aktivnost tamo. Na taj način treba otkriti neurološke bolesti. Nadalje, provode se znanstvene studije za daljnje istraživanje odnosa između potrebe za kisikom i aktivnosti mozga. Budući da su struktura i interakcija proteini, ugljikohidrati, lipidi i nukleinske kiseline mogu pružiti tragove o bolestima kao što su Alzheimerova bolesti, Multipla skleroza, artritis ili određene vrste Raka, već su neko vrijeme provedena i znanstvena ispitivanja kako bi se pomoću IC spektroskopije utvrdila struktura tih tvari u tkivu. Poseban naglasak stavljen je na klasifikaciju vrsta tkiva bez potrebe za tehnikama bojanja. Tjelesne tekućine kao što slina, krvna plazma, urin ili sinovijalna tekućina također se može analizirati za glukoza, lipidi, holesterol, urea, bjelančevine ili fosfat pomoću IR spektroskopije. Znanstvene studije se i dalje provode kako bi se proširile glukoza određivanje pomoću infracrvene spektroskopije. Cilj je brzo odrediti krv glukoza koncentracija dijabetičara.
Rizici, nuspojave i opasnosti
Ne koriste se IR spektroskopije u medicinskoj dijagnostici. To je neinvazivna bezbolna metoda bez ikakvog dodatnog izlaganja zračenju. Zbog niske energije isključena je izloženost genetskog materijala. U principu, ljudi su stalno izloženi infracrveno zračenje (toplinsko zračenje). Dobra tolerancija metode idealan je preduvjet za njezinu široku primjenu u medicini. Međutim, njegova sveobuhvatna primjena i danas ima svoja ograničenja. Međutim, u kombinaciji s drugim tehnikama snimanja postignut je značajan uspjeh u dijagnostici. Kao što je gore spomenuto, trenutno se čine napori za optimiziranje određivanja glukoze u dijabetičara. Neinvazivne metode poput IR spektroskopije trebaju osigurati brzu analizu. Međutim, do danas na ovom području nije postignut nikakav proboj. Veliki dio istraživačkog rada također treba obaviti u drugim područjima. Primjerice, mjerenje moždane aktivnosti naglašava nesvojstvenost inverznog problema. Uostalom, moždana aktivnost nije registrirana izravno, već samo promjena koncentracije kisika u krvi. Stoga se može zaključiti samo povećana aktivnost. Da bi se provjerila korelacija, potrebno je izvršiti daljnja ispitivanja i usporedbe s drugim metodama. Općenito, samo je bliska infracrvena spektroskopija (NIRS) prikladna za upotrebu u medicini. Srednje i daleko infracrveno svjetlosno zračenje nema sposobnost dubokog prodiranja u tkivo.
