Spektroskopi Inframerah: Rawatan, Kesan & Risiko

Spektroskopi inframerah adalah teknik spektroskopi untuk analisis struktur sebatian kimia. Ia juga digunakan untuk mengesan bahan dalam sampel kimia dan biologi. Dalam perubatan, misalnya, ia digunakan untuk memantau oksigen tahap di darah pesakit rawatan intensif.

Apakah spektroskopi inframerah?

Spektroskopi inframerah adalah teknik spektroskopi untuk analisis struktur sebatian kimia. Dalam perubatan, misalnya, ia digunakan untuk memantau oksigen tahap di darah pesakit rawatan intensif. Spektroskopi inframerah (spektroskopi IR) berdasarkan pengujaan keadaan tenaga di molekul by sinaran inframerah dalam jarak gelombang antara 800 nm hingga 1 mm. Prinsip pengukuran adalah penyerapan sinaran dalam julat panjang gelombang tertentu untuk membangkitkan keadaan getaran dan putaran diskrit kumpulan berfungsi. Kawasan yang diserap ditampilkan sebagai puncak dalam spektrum IR. Oleh kerana keadaan getaran adalah ciri atom dan kumpulan atom tertentu, lokasi puncak memberikan maklumat mengenai struktur molekul. Beberapa teknik boleh digunakan untuk pengukuran. Sebagai contoh, dalam teknik penghantaran, sinaran inframerah melalui sampel sebelum penyerapan spektrum direkodkan. Selepas teknik pantulan, sinaran pantulan diperiksa secara spektroskopi. Selanjutnya, terdapat juga kaedah untuk merakam spektrum pelepasan. Spektroskopi inframerah dibahagikan kepada tiga jarak panjang gelombang: inframerah dekat (NIRS) dari 0.8 hingga 2.5 mikrometer, inframerah pertengahan atau klasik dari 2.5 hingga 25 mikrometer, dan inframerah jauh dari 25 hingga 1000 mikrometer.

Fungsi, kesan dan objektif

Kini, spektroskopi inframerah digunakan dalam banyak bidang industri, penyelidikan atau perubatan. Terutama spektroskopi inframerah dekat mempunyai beberapa kelebihan berbanding dua bentuk lain. Oleh kerana tenaga yang lebih tinggi, cahaya inframerah dekat dapat melintasi sampel dengan lebih baik atau sekurang-kurangnya mempunyai kedalaman penembusan yang lebih besar. Kerana kelebihan ini sahaja, NIRS sering digunakan dalam perubatan. NIRS sangat sesuai untuk menentukan air kandungan dalam banyak sampel. Oleh itu, kelembapan serta kandungan protein dan lemak dari banyak makanan dapat ditentukan dengan baik. Oleh itu, ia digunakan dalam kawalan proses dalam industri makanan dan farmaseutikal. Selama lebih dari 30 tahun, spektroskopi inframerah dekat telah disatukan dengan tegas sebagai teknik pencitraan dalam bidang perubatan dan ilmu saraf. Ia digunakan untuk memantau oksigen kandungan dalam darah, aliran darah atau darah jumlah pelbagai organ dan tisu. Terutama sekali otak, otot atau dada diperiksa dengan kaedah ini. Kejayaan kaedah ini untuk menentukan kandungan oksigen adalah berdasarkan perbezaannya penyerapan tingkah laku beroksigen dan deoksigenasi hemoglobin. Spektrum IR direkodkan sebagai sebahagian daripada pemantauan proses, mendokumentasikan perubahan kandungan oksigen dari masa ke masa. Pada masa yang sama, nilai-nilai ini dapat ditampilkan menggunakan teknik pencitraan. Prinsip ini juga digunakan untuk memantau aliran darah dan darah jumlah pada pesakit kecemasan. Hasilnya, NIRS kini semakin banyak digunakan dalam perubatan kecemasan dan rawatan intensif untuk memastikan bekalan oksigen berterusan kepada pesakit. Kaedah ini juga telah membuktikan nilainya untuk mengukur otak aktiviti. Dalam menentukannya, perubahan dinamik dalam oksigen kepekatan darah di otak diukur melalui skullcap. Ini mungkin kerana cahaya inframerah dekat mempunyai kedalaman penembusan yang besar. Berdasarkan pada kepekatan perubahan oksigen, yang kekuatan aktiviti otak dapat disimpulkan. Anggapannya adalah bahawa kandungan oksigen yang tinggi di kawasan otak tertentu menunjukkan peningkatan aktiviti di sana. Dengan cara ini, penyakit saraf dapat dikesan. Selanjutnya, kajian saintifik sedang dilakukan untuk mengkaji lebih jauh hubungan antara permintaan oksigen dan aktiviti otak. Sejak struktur dan interaksi protein, karbohidrat, lipid and asid nukleik dapat memberi petunjuk kepada penyakit seperti Alzheimer penyakit, multiple sclerosis, artritis atau jenis tertentu kanser, kajian saintifik juga telah dilakukan selama beberapa waktu untuk menjelaskan struktur bahan-bahan ini dalam tisu menggunakan spektroskopi IR. Penekanan khas diberikan pada klasifikasi jenis tisu tanpa memerlukan teknik pewarnaan. Cecair badan seperti air liur, plasma darah, air kencing atau cecair sinovial juga boleh dianalisis untuk glukosa, lipid, kolesterol, urea, protein atau fosfat menggunakan spektroskopi IR. Kajian saintifik masih dijalankan untuk berkembang glukosa penentuan dengan menggunakan spektroskopi inframerah. Tujuannya adalah untuk menentukan darah dengan cepat glukosa kepekatan pesakit diabetes.

Risiko, kesan sampingan, dan bahaya

Tidak ada bahaya yang diharapkan ketika menggunakan spektroskopi IR dalam diagnostik perubatan. Ini adalah kaedah tanpa rasa sakit tanpa invasif tanpa pendedahan radiasi tambahan. Oleh kerana tenaga yang rendah, pendedahan bahan genetik tidak termasuk. Pada prinsipnya, manusia selalu terdedah kepada sinaran inframerah (sinaran haba). Toleransi kaedah yang baik adalah prasyarat ideal untuk penggunaannya yang luas dalam bidang perubatan. Walau bagaimanapun, aplikasinya yang menyeluruh masih ada hadnya hingga kini. Namun, dalam kombinasi dengan teknik pengimejan lain, kejayaan yang besar telah dicapai dalam diagnostik. Seperti disebutkan di atas, saat ini upaya sedang dilakukan untuk mengoptimumkan penentuan glukosa pada penderita diabetes. Khususnya, kaedah tidak invasif seperti spektroskopi IR harus memastikan analisis cepat. Namun, setakat ini, belum ada kemajuan dalam bidang ini. Sebilangan besar kerja penyelidikan juga masih perlu dilakukan di kawasan lain. Sebagai contoh, pengukuran aktiviti otak menyoroti keunikan masalah terbalik. Bagaimanapun, aktiviti otak tidak didaftarkan secara langsung, tetapi hanya perubahan kepekatan oksigen dalam darah. Oleh itu, hanya peningkatan aktiviti yang dapat disimpulkan. Untuk mengesahkan korelasi, kajian dan perbandingan lebih lanjut dengan kaedah lain perlu dilakukan. Secara umum, hanya spektroskopi inframerah dekat (NIRS) yang sesuai digunakan dalam perubatan. Sinaran cahaya inframerah tengah dan jauh tidak mempunyai keupayaan untuk menembusi jauh ke dalam tisu.