Ứng dụng của phương pháp quang phổ trong ngành được
|
Thành viên :Phạm Huỳnh Long Mai Anh Hoà ỨNG DỤNG QUANG PHỔ TRONG VẬT LÝ Y SINH ĐỀ TÀI : PHÉP PHÂN TíCH PHỔ NGUYÊN TỬ VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU TRỊ LÂM SÀN @@@ PHÉP PHÂN TÌCH PHỔ NGUYÊN TỬ • I GIỚI THIỆU VÊ PHỔ NGUYÊN TỬ • II PHỔ NGUYÊN TỬ :PHƯƠNG PHÁP ĐO • III CÁC ỨNG DỤNG TRONG PHÉP ĐO PHỔ NGUYÊN TỬ • IV VẬT LẤY MẪU TRONG PHÉP ĐO • V Ứng DỤNG VÀ NHỮNG PHÁT TRIỂN GẦN ĐÂY TRONG VIỆC PHÂN TÍCH PHỔ NGUYÊN TỬ VI HIỆU QUẢ CỦA VIỆC PHÂN TÍCH PHỔ NGUYÊN TỬ I GIỚI THIỆU VỀ PHỔ NGUYÊN TỬ • Trong hệ thống sinh học việc phân tích nhgững nguyên tử phụ thuộc vào cấu trúc của phân tử và tính chất đựa trên sư tập trung và phần tử trong chất cần xác định chiếm tỉ lệ 0,01% tỉ lệ khôi lượng của mẫu . Những nguyên tố chính và những nguyên tố vi lượng có vai trò quan trọng trong viêc phân tích . Viêc xác định định lượng và định tính của các nguyên tử có vai trò quan trọng trong sinh hoc • chức năng và cấu trúc của protein • Sự vân chuyển của oxi trong máu • Cấu trúc của các phân tư vi mô • Cấu trúc của mô thu đươc từ phép phân tich phổ
• Bệnh độc tố tích luỹ trong các mô là đủ lớn ,khi phân tích độc tố của mô ta có thể đạt kết quả chính xác từ phép đo khi lấy mẫu • Kỹ thuật đo Sư tập trung dòng chất lỏng trong cơ thể cần những máy đo co độ nhạy cao trong khoảng 1/10^6(s) với mẫu vài mlit hoặc sự giao thoa của mạng tinh thể • Phổ quan học quan tâm đến sự tương tác giữa bức xạ điện từ và sự giao thoa của các hạt vật chất, trong khi đó phổ nguyên tử là sự phân tích định lượng và định tính , kết quả của quá trình phân tích được ghi lại nhờ kềt nối với máy tính Năng lượng dùng cho việc phân tích nguyên tử là những nằm sóng trong vung tia cực tím đến ánh sáng khả kiến hoặc chùm phôtôn có năng lượng cao hoặc điện từ trường PHỔ NGUYÊN TƯ ĐO SỰ HẤP THỤ HOẶC PHÁT XẠ HUỲNH QUANG AES:automic emission spectrometry AAS:automic absorption spectrometry AFS:automic fluorescence spectrometry XRF: X-ray fluorescence spectrymetry Những phương pháp này đươc sử dụng rộng trong việc chuẩn đoán và điều tri lâm sàn theo phương pháp định lượng ( nhờ thông số kỹ thuật được kết nối với máy tính II PHƯƠNG PHÁP ĐO PHỔ NGUYÊN TỬ phương pháp : dùng máy phân tích+ thiết bị hiển thị trong y học • Thiết bị hiển thị dùng để phân tích
III PHƯƠNG PHÁP ĐO PHỔ NGUYÊN TỬ Phân tích AES , AFS là kỹ thuật phân tích định lượng của sư tương tác của các tia năm trong khoảng UV đến vúng ánh sáng khả kiến ta có thể nhìn thấy cấu trúc ngoai của e tự do và vạch phổ thu được
trong kỹ thuât XRFhat mang nâng lượng cao tương tác với các e lân cận , làm bức e ra khỏi nguyên tử khi nguyên tử ở trạng thái cơbản , ở trạng thái bền vững này nguyên tử trung hoà về điện mỗi e chiếm một mức năng lượng , khi bị kích thích e bức ra khỏi trạng thái cơ bản chuyển lên mức năng lượng cao hơn năng lượng được cung cấp do sư va chạm với các nguyên tử khác , nhiệt ,hạt photon có năng lượng cao , thời gian tồn tại ở trạng thai này là rất ngắn (cỡ 10^-8 giây) . e chuyển về trạng thái cơ bản phát ra năng lượng
Em - En= hv • Em –En phụ thuộc vào bước sóng ,,trong điều kiện này các e bị bức ra khỏi bề mặt về trạng thái cơ bản ,năng lượng phát ra bức xạ năng lương , một phần năng lương đó ở dạng quang có thể kiêm tra bằng bộ tach sóng AES. Khi sóng ánh sáng đươc truyền vào thiết bị hiển thị các e mang năng lượng vào sẽ trao đổi với các photon ánh sáng à ánh sáng vào hệ thống sẽ bị suy yếu , nó được hiểu là AAS , cuối cùng là bức xạ phát ra làm cho nò trở về trạng thaí cơ bản • Khi photon mang năng lượng cao kích thích thì các e lên mức cao hơn ( K ,L .M) à kết quả tạo ra các obitan trống nhưng được lấp đầy bởi các e khác lúc đó đồng thời phát ra tia X –photon -à đólà sự phát huỳnh quang tia X( X RF) • Tùy vào nguyên tắc tách sóng của quang phổ kế, X RF phân ra làm hai loại –WDRF:waelength dispersive XRF(dựa vào bước sóng ) – EDXRF energy dispersive : (dựa vào độ phân giải) tất cả đều có sự phản xạ XRF luôn dươc phân tích mặt dù có thể phản xạ yếu đi • Ion Hidro và heli ,mang năg lượng cao dùng phát xạ bức xạ làm cho các e chuyển tư mứcM N O Q… về phát ra tia X , nó được hiểu như là sự phát xạ tia X(PIXE) đây là kỹ thuật phân tích mới PIXE tương tự như một kính hiển vi electron , • Tương tự như XFR khi bán các nguyên tử mang theo cac hạt phóng xạ vào vật thể, tia gama được phát ra mô tả tính chất của bức xạ tương ứng àsử dụng cho kích thích và phân tích phóng xạ • ở nhiệt độ cao plasma là kỹ thuật sử dụng rộng • Cho việc trong đo nguyên tố vi lượng trong y tế và trong sinh học , ngoài ra còn dùng trong việc xác định đóng vị phóng xạ • III Phổ nguyên tử : phương pháp đo • 1. Máy phung : dùng ngọn lửa • Dùng ngọn ngọn lửa đốt nóng trong việc phân tích mẫu vật , cho ta kết qủa nhanh giao thoa và cấu trúc của vật : ví dụ dùng ngọn lửa của H, Na K dùng trong viêc phân tích mẫu vạt trong sinh học bằng phương phap AES , AAS có thể phân tích được cấu trúc của mẫu vật khoảng 11Mg / ml , trong thời gian gần đây thiết bị đã được cải của đầu đốt nóng va xung phát ra nhanh hơn va được kết nối máy tính 3.2 Máy phóng điện, nhiệt • Đa số các hệ thống sử dụng dòng điện để đốt nóng , kỹ thuật này ion hóa nguyên tử , sự gia tăng nhiệt độ của chất hòa tan được làm khôàcấu trúc mẫu vật bị phá hủy làm cho nguyên tử ở trạng thái cơ bản cũng giảm • Trong qúa trình này thì nhiệt độ lên đến 3000 K , mẫu hình thành hơi ởnhiệt độ nàyàkỹ thuật này cho phép phân tích cấu trúc mẫu cho kết quả tốt
3.3 Điện cực cảm ứng • Ở thơi điểm ban đầu máy phóng điện đạt nhiệt độ cao ngyuên tư bị kich thích cho AES • Argon & các khí trơ khácdùng trong dụng cụ đo lường , khi nguyên tử Argon bị oxi hóa Ag, Ar +1eà Ar-e quá trình này xảy ra ở điện thế cao duy trì năng lượng từ cuộn từ cảm ứng nối với may phát sóng , căp điẹn cưc hoat đông hoạt động trên 10.000 K trong dụng cụ như mot ngọn đuốc • Đặc trương của AES phân tích mẫu nhiều nguyen tử , được quan sát trược tiếp phát ra ánh sáng ra anh sáng đa sắc tới máy phân tich đơn sắc hoặc tách ra thành những mảng nhỏ 3.4 Huỳnh quang tia X • Phụ thuôc vào năng lượng bức xạ rọi hay chùm photon chiếu tới , thiét bi đo là nguồn tia đa sắc rọi từ ống phóng tia X . Đây là ứng dụng quan trọng trong sinh học , sử dụng đồng vị phóng xạ như Cm224 Fe55…bưc xạ ở nang lượng cao(trên 3kw) gây ra sự phát xạ huỳnh quang và sư phân tán trong tinh thể • Những chùm tia nhiễuc xạ là do sự cham của các photon lên máy phân tích, tia X phát từ mẫu vào trong bô tách dừng tinh thể, xung phát ra từ máy tỉ lệ năng lượng của photon tia X , máy sẽ xo sánh kết quả của mẫu phân tích với mẫu làm chuẩn được cài sẵn trong máy .Máy đo phải được duy trì ở nhiệt độ thấp và trong chân không sạch IV Mẫu lấy trong phép phân tích phổ nguyên tử • Mục đích của việc lầy mẫu trong phép phân tich phổ nguyên tử là để xác định thành cấu trúc bên trong mẫu ,phương pháp phá hủy cấu trúc dùng nhiệt từ sóng viba • Đối với mẫu lấy ở thể lỏng: do tính không tập trung của chất lỏng nên việc phân tích mẫu phức tạp hơn ,khi phân tích ở dạng loãng hơi nước phải được tách ra , thành phần được xác định dựa trên máy phân tích-àthành phần của nguyên tố V ĐO PHỔ NGUYÊN TỬ : PHÁT TRIỂN GẦN & ỨNG DỤNG • 1. Đo phổ phát xạ của nguyên tử Na ,Ka ,Li dùng để đo sự phát xạ của nguyên tử hoăc với căp điên cực để xác định sự bức xạ , ở nhiệt độ thường đa không xảy ra sử phát xạ . Nhưng khi bị kích thích thì thì có sư phát bức của nguyên tử , đây là yếu tố quan trọng trong sinh học để phân tích các tế bào có kích thứơc 1mg/l nhờ thiết bị máy phân tích có độ chính xác cao dẫn đến việc xác định đươc thành phần của các nguyên tố trong cơ thể , ví dụ B.P,S ,Fe
• Gần đây sư phát triển của hệ thống hiển thị quan học và máy phân tích với bộ xử lý tín hiệu có độ nhạy cao ,các ngyên tố như Cu,Zn ,Al, Fe trong máu kết quả thu được từ mẫu xét trong nghiệm , có vai trò quan trọng việc theo dõi đặc tính hemoclialialyis để điều trị • 2>Đo phổ hấp thụ của nguyên tử
• Trong kỹ thuật phân tích lâm sàn chữa bệnh thận, và sư gia tăng độc tố của nhôm , phương pháp này dùng để phân tích thực phẩm & các mô sinh vật cho kết quả tốtDùng để đo lượng canxi , AAS đựoc ứng dụng • Dùng để đo hàm lượng khoáng chất trong cơ thểà để phòng ngừa bệnh loãng xương,& viên khớp do thiếu Mg ,Fe, Cu ,Zn.. • AAS được sử dụng phần lớn trong phòng thí nghiệm theo dõi dinh dưỡng & triệu chứng rối loạn gen • Xác định những phần tử trong chất lỏng khi có nồng độ thấp • 3> .Phép đo phổ phát xạ huỳnh quang tia X • Gần đây phép đo AFS đã được phát triển trong việc phân tích nước tiểu ,sư tâp trung của máu để xác định sự tăng huyết áp , sự dẫn của chì trong xương ,bằng phương pháp này đã tìm thấy lượng chì trong xương nhưng không thấy trong máu , và lượng xương của người mẹ giảm khi mang thai : bằng phương pháp đo lượng chi dẫn trong xương của XRF
4> Sư thăng hoa của chất rắn • Trong phân tích và điều tri lâm sàn : • Đa số các muối kim loại nó có trong nước tiểu ,máu , các mô,, ví dụ thủy ngân không có bằng chứng tồn tại trong cơ thể trong hóc môn răng nhưng nó là tac nhân gây bệnh sâu răng , sau khi tiến hành phân tích ở nước tiểu và ở máu đã cò su chuyên sư tập trung trong kim loại à thủy ngân có trong cơ thể phần lớn trong cơ thể phần lớn là do thức ăn hải sản mang vào • Các quá trình tìm được các chất có trong mẫu bằng cách cho vào trong lò nhiệt bằng cách nung bởi ngọn lửa axetylen hay với lò nhiệt điện được tán nhỏ sau đó nung với nhiệt độ cao à chung được thăng hoa vài hat được vào than nguội nơi chúng bị kẹt lại trên bề măt nguyên tử hóa hơi có nhiệt độ cao, chúng ta thu đươc mẫu vật và tiên hành phân tích • Phát hiện đặc biệt quan trong trong thời gian gần đây là của asen,,của selenium trong cơ thể, sự hoạt động manh của chất này gây rối loạn bệnh tim mạch, VI PHỔ NGUYÊN TỬ ĐẶC TÍNH ĐịNH LƯỢNG • Ngoài việc phân tích thành phần của tạp chất mà còn cò thể đo độ phóng xạ của nguyên tử , phép đo phổ ngtử mang lại kết quả tốt • kết quả việc phân tích phụ thuôc vào vật lấy mẫu , tỉ lệ thành phần của nguyên tố trong mẫu so với số liệu chuẩn này là có sẵn • Vidu để đo độ phóng xạ của C14 ta dùng mẫu lấy chuẩn là đồng vị cacbon12 • Phương này là cơ sỡ trong việc xác định thành phần của phân tử , xác định tuổi thọ của vật • Có vai trò quan trọng trong việc kiểm tra thành phần & hàm lượng các chất trong cơ thể & trong phương pháp điều và chuẩn đoán trong y sinh Xin chân thành cảm ơn !!??!! |
