Zaključek - laser diagnostika v biologiji in medicini

video posnetki: "Sodobna načela diagnostike in zdravljenja sarkomi mehkih tkiv" (Part 2)

Video: The biokemija organizma

Pri pisanju te knjige, avtorji določeno, da se uvede splošna bralca z novo hitro razvija in zanimivo področje raziskav je razviti diagnostične metode laserske uporabljajo za probleme rešujejo v biologiji in medicini. Knjiga predstavlja široko paleto diagnostičnih metod. Nekatere od teh tehnik so uveljavljena za uporabo v ambulantah in laboratorijih, ki je prilagojena industrijsko proizvodnjo ustrezno diagnostično opremo. Druge metode so v fazi razvoja in jih uporabiti le prvi dobljeni rezultati.
Danes je situacija taka, da skoraj se vsaka nova metoda ali tehnika laserske makro- ali mikrodiagnostiki testirana na bioloških predmetov študijo, in je nikakor ne celo seznam vseh teh metod. Zato je število metod in konkretnih primerov njihove uporabe v biologiji in medicini ostaja izven vidnega polja avtorjev. Vendar pa ne moremo reči, vsaj v mnenju na splošno velik razred laser diagnostičnih tehnik, ki se ne obravnavajo sploh v knjigi - je destruktivne metode diagnoze.
Zaradi kompleksnosti bioloških predmeti, ki uporabljajo nerazdiralne metode mikrodiagnostiki pogosto mogoče dobiti le kakovostni podatki o sestavi snovi, prisotnost nečistoč in tako dalje. Pri tem obširno razvili metode laserske analitskega spektroskopijo, ki temelji na učinkih lasersko photoexcitation in fotoionizacija vnaprej zgrajenega bioobjects vzorcev po lokalnem uparjenjem naprševanje ali laserski, elektronskim ali ionski, njihova razpršilna v plamenu, toplotne razpršilna v vakuumu ali inertnem plinu. Te tehnike so zelo občutljivi in ​​omogočajo količinske informacije o vsebini različne, npr toksičnih nečistoč v bioloških predmetov [P. 40, str 42, str 47, 1].

Navadno laserske metode uničevanja diagnostike lahko razdelimo v dve skupini.
V prvi skupini so metode laserske ionizacijskim spektroskopijo, ki je ponavadi ni treba pridobiti diagnostične območju. Pri teh metodah se bioobject vnaprej razprši ali drugače določeno ali desorpcija molekul iz njegove površine. Po pripravi vzorca uporabi različnih metod za enkratno fotoni ali multiphoton ionizacijo laserskega sevanja, toka ionov (M + e ~ (M + C) +) (sl. 5.1), ki smo jo analizirali z merjenjem električne prevodnosti v plazmi ali registracijo sekundarnih elektronov ali uporabi proporcionalni števci ioni ali ionska spektrometrija mobilnosti, ali masne spektrometrije od proizvedenih ionov.
V drugi skupini so metode laserskega mikro spektralno analizo, ki običajno zagotavlja visoko prostorsko ločljivost zaradi lokalnih analizo zelo majhnih količinah uparjenja bioobject (microsamples) osredotočene laserskim žarkom. Nadalje, z uporabo tradicionalnih metod analize hlapljivih snovi: emisijske spektroskopije (z dodatno vzbujanje plazme pri odvajanju ARC), absorpcija in prenos spektroskopskih ali fluorescenčno spektroskopijo in masno spektrometrijo.
Sodobni diagnostični naloge (toksikološke, onesnaževanje okolja), zahtevajo razvoj metod za nadzor vsebnosti nečistoč v snovi v 10-8-10_i%. Taka občutljivost je realiziran v shemah postopnim laserskim fotoionizacija med atomizacijo s segrevanjem material v lonček (3000 ° C) v atmosferi inertnega plina ali v vakuumu, s segrevanjem, izhlapevanje in razpršilne snovi močni laserski, elektronov ali ionski žarki [P. 42, 1].
Toplotna atomizacije v vakuumu je najbolj vsestranski in relativno enostaven način, da zagotovi občutljivost blizu te meje. To velja tudi za široko paleto snovi, vključno z biološkega izvora. Za izvajanje je dovolj, da imajo podtlaka v komori na 10-6 tor.
Za izvedbo koraka multiphoton ionizacijo atomov in molekul nosilcev so najbolj primerni barv laserje z excimer laserji, ki oddajajo v območju 217-970 nm prečrpa. V tej valovni dolžini regiji spada atomskih prehodov večine elementov periodnega sistema (80%). Enostavnejša sistem se lahko uporablja kot črpalni dušikovih laserjev ali bakra.
Postopek fotoionizacija je najbolj zanimiva za študij bioloških predmetov, saj omogoča, da analizira koncentracije nečistot v sledovih nekega elementa, brez predhodne ločitve vzorca. Opazni primeri takega diagnostične analize so A1 in sledovi krvi v slani vodi, kot tudi sledove Ru v morski vodi, v skale na morskem dnu in kosti rib [P. 42, 1]. Z uporabo dveh in tri faze pogona vezja je Rydberg meja detekcije države (1-2) * 10-7 atm. % A1 in 3 '10 -12 na. % Ru.
Znatno med destruktivnih diagnostičnih metod sprejme masne spektrometrije lasersko [P. 42, str 47]. Z analizo lasersko fotoionizacija zagotavlja izboljšano selektivnost, visokih dobitkih ionov (do 100%) in sposobnost za študij kratkotrajnih izdelkov. Masni spekter predstavlja porazdelitev mase vrhov v intenzivnosti in je značilnost obravnavanega biološkega objekta. laser masne spektrometrije najbolj široko sprejeta TOF sistem z izbiro ionov v sektorju električnih ali magnetnih polj, statični sistem in dinamičnih poudarkom masnimi spektrometri dvojno, kot so "množični reflekton".
Laserski masna spektrometrija se uporablja za odkrivanje atomske oziroma molekularne grozde nečistoče molekul in radikalov v plinu s pomočjo proučevali različne spojine, ki so pomembne za biologije, medicine in farmakologije. Na primer, blizu 100% izkoristek dvostopenjske fotoisnizatsii naftalena molekule lasersko sevanje KrF (X = 248 nm), dovoljuje detekcijo posamezne molekule obsega obsevanje en sam laser impulz. Analiza občutljivosti ustreza registracija naftalen molekule na njihovem delnem tlaku pri 10-14Torr ali relativne koncentracije zraka 10-8 [P. 42].
Prednosti laserskega MESS spektrometrijo so prikazani v študiji nihanja in nestabilen za ogrevanje in bioorganskih molekul, ki jih je težko prevesti v plinastem stanju. Masni spektri kristali adenin molekulsko, antracen, gvanina, timin, uracil, citozin in tripeptida prikazano v [P. 42]. Prav tako daje rezultate obsežnih raziskav na masno spektrometrijo izvedemo za različne razrede bioaktivnih nehlapnih organskih spojin :. oligosaharidov, glikozidi, nukleotidov, aminokisline in oligopeptidov itd zanesljive snemanje masni spekter dovolj, npr saharoze maso vzorca 5 ng.
Spekter emisij plazme sevanja je študiral na različne načine, odvisno od naloge. Na primer, na voljo na tržišču GDR LMA-naprava 10 uporablja difrakcije spektrograf s fotografsko snemanje spektra [2]. Ta naprava zagotavlja minimalne dimenzije vzorcev 10x10 mikronski za analitične občutljivosti 10-11-10-13 Kot je laserski vir uporablja rubinasto laser s preklopom Q.
Kombinacija laser izparevanja snovi z sledeči absorpciji in parni prenos analize omogoča združujejo prednosti obeh metod, npr. E. Za pridobitev visoko stopnjo mestu in zelo občutljivo. Ta spektrometer smo uporabili za študij porazdelitev vsebnosti Cd v korteksu človeškega ledvic [P. 40, 3]. Pri merjenju premera laser kraterja debelina vzorca 4 mikronov bila 50 mikronov, zadostno občutljivost detekcija pri analizi manj kot 0,1 pg snovi Cd napaka merjenja vsebnosti reda 6-30 rrsh.
Postopek je bil razvit Mikroanalitskem laser masne spektrometrije ali JTAMMA metoda, ki zagotavlja rešitev na ravni mikronov ali submikronske [P. 42, str 47]. Ta metoda in ustrezna oprema, izdelana posebej za elementarno analizo bioloških predmetov. JlAMMA metoda omogoča, da razišče vsebine vseh elementov periodnega sistema v bioloških snovi. To ne zahteva standardov in omogoča hkratno analizo številnih elementov. Predmeti študija razlikujejo: zdravila, suho celokupno kri in njene sestavne dele (seruma, plazme, rdeče krvne celice), retina jeter, mišičnega tkiva in drugih tkiv živalskega organov, ledvičnih kamnov, krmnih kvas, rastlinsko tkivo (listi, korenine, veje itd.) in drugi. [P. 42, str 47, 4-8].
Prostorska ločljivost metode dosega 1- 0,5 mikronov, absolutno mejo detekcije številnih elementov 6.1.10 G in detekcijsko mejo koncentracije 10-4- 10-8%. Poraba količina snovi v testu je le 1 m ali manj. Metoda omogoča analizo dovoljenj celičnega in subceličnih vrednosti na posameznih bakterij in prašnih delcev.
Poleg elementarno analizo vstopi Postopek Lamm dokazano uporabni pri raziskavi masne spektre številnih razredov organskih in bioorganskih spojin: ogljikovega hidrata (oligosaharida, glikozid itd), organske kisline (askorbinska, barbitalovoy et al.), Aminokisline in micropeptides (Glycine elanina, valin , levcin, izolevcin, tirozin in fenilalanin), soli organskih aromatskih spojin (antracen, fenantren, dibenzogiofena, di-benzofuran, karbazola, trifenil fosforjev), organokovinskih kompleksov spojin z višjo molekulsko Teža (kobalaminov, glikozidadigitonina in sintetične lipidov, ko dodamo k vzorcu natrijevega klorida, kalij in cezij) [P. 42].
Lamm Postopek izvaja v različnih industrijskih laserskega čipa masni spektrometri LAMMA-1000 (ZRN), Lima (Anglija), emajl, emajl-2 (USSR) [P. 42, str 47].