Bài giảng Quang học kỹ thuật và ứng dụng - Chương 2: Phương pháp phổ tử ngoại và khả kiến - Phạm Thị Hải Miền

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP PHỔ TỬ NGOẠI VÀ KHẢ KIẾN 1. Cơ sở lý thuyết 2. Kỹ thuật thực nghiệm 3. Ứng dụng của phổ UV-VIS trong y sinh học CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Electron trong phân tử Electron lớp trong: không tạo liên kết Electron lớp ngoài (hoá trị) Tạo liên kết Không tạo liên kết σ π n CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 43 1 2 σ* σ π* π n Sơ đồ cácmức năng lượng và các bước chuyển năng lượng trong phổđiện tử σσ* - tử ngoại xa ππ*, nπ* - tử ngoại gần, khả kiến nσ* - tử ngoại CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2. KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Cấu tạo máy quang phổ hấp thụ UV-VIS CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Nguồn sáng: - Đèn Deuterium hay đèn Hydro: 200–380 nm - Đèn Tungsten (vonfram): 350 – 2500 nm Bộ đơn sắc: - Kính lọc - Lăng kính - Cách tử 1200 vạch/mm Cuvet đựng mẫu: - Đo vùng tử ngoại: dùng Cuvet thạch anh - Đo vùng khả kiến: dùng Cuvet thạch anh, thủy tinh, nhựa Detector: Bộ phận chủ yếu là tế bào quang điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Sơ đồ nguyên lý máy quang phổ hấp thụ UV-VIS hai chùm tia CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kỹ thuật định lượng bằng phổ UV-VIS: a. Chọn bước sóng: chọn bước sóng ứng với cực đại hấp thụ lớn nhất. Tại max, sai số bước sóng ít ảnh hưởng. b. Chọn khoảng nồng độ thích hợp: khoảng nồng độ trong đó quan hệ giữa A và C là tuyến tính. c. Chọn dung môi: - Dung môi không được hấp thụ ở vùng phổ cần đo. Người ta thường dùng các loại dung môi như: methanol, ethanol, hoặc các loại dung môi không màu như chloroform, dioxane, benzen - Dung môi không lẫn tạp chất. - Dung môi không phân cực tốt hơn dung môi phân cực. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4. ỨNG DỤNG CỦA PHỔ UV-VIS TRONG Y SINH HỌC CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Máy quang phổ UV - VIS được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hóa học, sinh học, công nghệ thực phẩm, đồ uống cũng như môi trường.  Phân tích các hoá chất vô cơ hay hữu cơ.  Phân tích sự an toàn của thực phẩm.  Phân tích máu huyết.  Phân tích DNA/RNA, protein.  Phân tích dược phẩm, nông dược.  Phân tích lượng chlorine trong nước sinh hoạt. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ỨNG DỤNG KỸ THUẬT HUỲNH QUANG TRONG CHẨN ĐOÁN CÁC BỆNH LÝ KHOANG MIỆNG CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TỔNG QUAN Các bệnh lý về miệng thường rất nguy hiểm do không chẩn đoán sớm. Bạch sản ở bờ lưỡi (A); Biểu mô này do hiện tượng tăng gai và tăng sừng (B) Viêm tăng sản nướu Ung thư CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Thiết bị Indentafi 3000 (R) Ultra Thiết bị Velscope Những thiết bị sử dụng tính chất phát huỳnh quang của mô miệng để phát hiện bệnh lý bằng mắt thường và bằng phương pháp ảnh huỳnh quang. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CẤU TẠO NIÊM MẠC MIỆNG Niêm mạc: lót ẩm của đường tiêu hóa, đường mũi và khoang khác trong cơ thể tiếp xúc với bên ngoài. Trong khoang miệng màng được gọi là màng nhầy miệng hoặc niêm mạc miệng. Chức năng của niêm mạc miệng  Bảo vệ  Cảm giác  Tiết ra  Điều chỉnh nhiệt độ CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Một số Fluorophore chính trong niêm mạc miệng Fluorophores Bước sóng kích thích (nm) Bước sóng phát quang (nm) NADH 360 450 FAD 450 530 Keratin và các tế bào sừng 350-400 430 Porphyrin 490 630 Collagen và elastin crosslinks (Pentosidine) 335 380 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt (1) Đầu đèn gắn LED công suất (2) Thân đèn (3) Đuôi đèn (4) Kính lọc UV bandpass UG-1 (5) LED công suất (6) Pin 4,5V Đèn PIN huỳnh quang CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Khoang miệng khỏe mạnh CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Ảnh chụp bờ lưỡi chiếu bởi ánh sáng thường (A) và đèn PIN 380nm (B) Lưỡi bệnh nhân bị bạch sản (leukoplakia) dưới ánh sáng thường (A); ảnh huỳnh quang bước sóng kích thích 380nm sử dụng thiết bị Multispectral Digital Microscope CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Ảnh chụp lưỡi chiếu bởi ánh sáng thường (A) và đèn PIN380nm (B) Ung thư biểu mô tế bào vảy bụng lưỡi bên trái dưới ánh sáng thường(A); ảnh huỳnh quang sử dụng thiết bị Indentafi (R) 3000 Ultra CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Lưỡi bình thường và lưỡi được kích thích bởi đèn PIN Lưỡi được chụp bằng thiết bị Velscope => Trên lưỡi xuất hiện màu cam đỏ, màu này do các vi khuẩn pophyrin phát ra , những dấu chấm đen nhỏ, đó chính là các nhú dạng gai CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ỨNG DỤNG KỸ THUẬT HUỲNH QUANG TRONG CHẨN ĐOÁN CÁC BỆNH DA LIỄU CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CẤU TRÚC SINH HỌC MÔ DA Các bệnh về da thường tập trung ở lớp biểu bì CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TÍNH CHẤT PHÁT QUANG CỦA DA Thành phần hấp thụ của mô da Thành phần phát quang của mô da Thành phần hấp thụ của mô da Thành phần phát quang của mô da CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TÍNH CHẤT QUANG HỌC CỦA DA  Thành phần hấp thụ chủ yếu trong lớp biểu bì là melanin.  Lớp hạ bì hấp thụ chủ yếu trong phạm vi quang phổ nhìn thấy được do hemoglobin trong máu, carotene và bilirubin.  Sự hấp thu của hemoglobin và nước của lớp hạ bì và chất béo của lớp biểu bì da xác định các tính chất hấp thu của toàn bộ da  Bằng chứng thực nghiệm cho thấy tổn thương da bất thường có đặc tính quang học khác với da thường. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt A: Chụp thường B: Phóng đại 10x C: Phóng đại 50x 1. Ánh sáng thường 1. Ánh sáng thường 2. Kích thích 380 nm A: Chụp thường B: Phóng đại 10x C: Phóng đại 50x Propionibacterium Acnes là nguyên nhân gây ra huỳnh quang màu đỏ ở những bệnh nhân bị mụn. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt A: Ánh sáng thường B: Bước sóng 365nm Vùng chữ UVùng chữ T CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt  3 HUỲNH QUANG DA VẨY NẾN Vảy nến ở đầu Vẩy nến ở cổ tay Da đầu bị nấm Da mụn CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ỨNG DỤNG KỸ THUẬT HUỲNH QUANG TRONG PHÁT HIỆN BỆNH SÂU RĂNG CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DENTAL CARIES 30 CAUSES STAGES CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DETECTION OF DENTAL CARIES 31 Visual-tactile examination X-ray Caries detection methods should be capable of detecting lesions at an early stage, when progression can be arrested or reserved, avoiding premature tooth treatment by restorations. However, none of the above mentioned methods fulfill this requirement. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt FLUORESCENCE CAMERA 32  Violet LED light stimulates porphyrins, special metabolites of cariogenic bacteria, to emit red light.  Sound enamel gives off green light.  Reliable recognition and visualisation of plaque and early enamel caries.  Diagnostics, communication, therapeutic care and documentation.  Safety (non-ionizing radiation).  Quick time test. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt FLUORESCENCE IMAGES 33 Sound tooth: A – white light B – UVA light Dental plaque: A - white light B - UVA light C - white light, magnified 10x D - UVA light, magnified 10x Dental caries: A - white light B - UVA light C - white light, magnified 10x D - UVA light, magnified 10x CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt FLUORESCENCE IMAGES 34 Hidden caries: A - white light B - white light after grinding C - white light, magnified 10x D - UVA light, magnified 10x  Hidden caries is a carious lesion seen in dentine on a bitewing radiograph where clinically the enamel appears sound or only minimally demineralized (Figure A-C).  Under UVA stimulation, a small red spot appeared (Figure D).  To confirm the presence of a hidden caries, this area was ground from the surface to the dentin layer until the cavity appeared (Figure B)  This is dentin caries at the depth of 1-2 mm. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt FLUORESCENCE SPECTRA 35 Sound teeth Caries teeth  Sound teeth emit blue – green light on the white background. Caries teeth emit red light. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 36 DESIGN OF FLUORESCENCE CAMERA Components:  380-nm LED with UV filter  White LED  Camera with 480-nm filter  Electronic circuit  Power supply: USB 2.0 (5V), battery 9V  Transmission path: USB 2.0, via cable  Handpiece weight: ~ 50 g (without battery and cable)  Handpiece length: ~ 25 cm CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt