Voltage-sensitive dye
ভোল্টেজ-সংবেদনশীল রঞ্জক, যা পোটেনশিওমেট্রিক রঞ্জক নামেও পরিচিত, এমন রঞ্জক যা ভোল্টেজ পরিবর্তনের প্রতিক্রিয়ায় তাদের বর্ণালী বৈশিষ্ট্য পরিবর্তন করে। তারা একক স্নায়ুকোষ, বৃহৎ স্নায়ুকোষীয় জনসংখ্যা বা মায়োসাইটের ক্রিয়াকলাপের ফায়ারিং ক্রিয়াকলাপের রৈখিক পরিমাপ প্রদান করতে সক্ষম। অনেক শারীরবৃত্তীয় প্রক্রিয়া কোষের ঝিল্লির সম্ভাবনার পরিবর্তনের সাথে থাকে যা ভোল্টেজ সংবেদনশীল রঞ্জক দ্বারা সনাক্ত করা যায়। পরিমাপগুলি ক্রিয়ার সম্ভাব্য উৎপত্তির স্থান নির্দেশ করতে পারে এবং ক্রিয়ার সম্ভাব্য বেগ ও দিকের পরিমাপ পাওয়া যেতে পারে। মাইটোকন্ড্রিয়া এবং ডেনড্রাইটিক মেরুদণ্ডের মতো কোনও বিদ্যুদ্বাহক ঢোকানো সম্ভব না হলে কোষের অঙ্গাণুর অভ্যন্তরে বৈদ্যুতিক ক্রিয়াকলাপ পর্যবেক্ষণ করতে পোটেন্শিয়োমেট্রিক রঞ্জক ব্যবহার করা হয়। জটিল বহুকোষী প্রস্তুতিতে ক্রিয়াকলাপের নিদর্শন অধ্যয়নের জন্য এই প্রযুক্তিটি বিশেষভাবে শক্তিশালী। এটি একক কোষের পৃষ্ঠ বরাবর ঝিল্লির সম্ভাব্যতায় স্থানিক এবং সাময়িক বৈচিত্র্যের পরিমাপও সম্ভব করে তোলে। রঞ্জকের প্রকার দ্রুত-প্রতিক্রিয়া অনুসন্ধানঃ এগুলি হল অ্যাম্ফিফিলিক ঝিল্লি দাগযুক্ত রঞ্জক যা সাধারণত ঝিল্লি নোঙ্গর হিসাবে কাজ করে হাইড্রোকার্বন চেইনের একটি জোড়া এবং একটি হাইড্রোফিলিক গ্রুপ যা ঝিল্লি/জলীয় ইন্টারফেসের সাথে ক্রোমোফোর লম্বভাবে সারিবদ্ধ করে। মাটি থেকে উত্তেজিত অবস্থায় উত্তেজনার ফলে ক্রোমোফোর একটি বড় বৈদ্যুতিন চার্জ স্থানান্তরের মধ্য দিয়ে যায় বলে মনে করা হয় এবং এটি ঝিল্লি সম্ভাবনার প্রতি এই রঞ্জকগুলির সংবেদনশীলতার জন্য অনুমানমূলক ইলেক্ট্রোক্রোমিক পদ্ধতির অন্তর্নিহিত। এই অণুটি (ডাই) জৈবিক ঝিল্লির লাইপোফিলিক অংশের মধ্যে আন্তঃসংযোগ করে। এই অভিযোজনটি নিশ্চিত করে যে উত্তেজনা-প্ররোচিত চার্জ পুনর্বণ্টন ঝিল্লির মধ্যে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের সমান্তরালে ঘটবে। ঝিল্লি জুড়ে ভোল্টেজের পরিবর্তন ক্ষেত্র এবং স্থল এবং উত্তেজিত অবস্থার দ্বিমেরু মুহুর্তের মধ্যে সরাসরি মিথস্ক্রিয়ার ফলে একটি বর্ণালী পরিবর্তনের কারণ হবে। নতুন ভোল্টেজ রঞ্জক একটি সংযুক্ত আণবিক তারের মাধ্যমে ফটোইনডিউসড ইলেক্ট্রন ট্রান্সফার (পিইটি) ব্যবহার করে উচ্চ গতি এবং সংবেদনশীলতার সাথে ভোল্টেজ অনুভব করতে পারে। ধীর-প্রতিক্রিয়া অনুসন্ধানঃ এগুলি তাদের ট্রান্সমেম্ব্রেন বিতরণে সম্ভাব্য-নির্ভর পরিবর্তন প্রদর্শন করে যা একটি ফ্লুরোসেন্স পরিবর্তনের সাথে থাকে। সাধারণ ধীর-প্রতিক্রিয়া প্রোবের মধ্যে রয়েছে ক্যাশনিক কার্বোসায়ানাইন এবং রোডামাইন এবং আয়নিক অক্সোনল। সাধারণভাবে ব্যবহৃত ভোল্টেজ সংবেদনশীল রঞ্জকগুলির উদাহরণ হল প্রতিস্থাপিত অ্যামিনোনাফথাইলেথেনিলপাইরিডিনিয়াম (এ. এন. ই. পি) রঞ্জক, যেমন ডি-4-এ. এন. ই. পি. পি. এস, ডি-8-এ. এন. ই. পি. পি. এস এবং আর. এইচ 237। তাদের রাসায়নিক পরিবর্তনের উপর নির্ভর করে যা তাদের ভৌত বৈশিষ্ট্য পরিবর্তন করে সেগুলি বিভিন্ন পরীক্ষামূলক পদ্ধতির জন্য ব্যবহার করা হয়। 1985 সালে লেসলি লোউ-এর গবেষণা দল তাদের প্রথম বর্ণনা করে। এ. এন. এন. আই. এন-6প্লাস একটি ভোল্টেজ সংবেদনশীল রঙ যা দ্রুত প্রতিক্রিয়া (এনএস প্রতিক্রিয়া সময়) এবং উচ্চ সংবেদনশীলতা সহ। এটি গিক্সু বু এট আল দ্বারা কার্ডিওমায়োসাইটের একক টি-টিউবুলের ক্রিয়া সম্ভাবনা পরিমাপ করতে প্রয়োগ করা হয়েছে। আরও সম্প্রতি, ফ্লোরিনযুক্ত এ. এন. ই. পি রঞ্জকের একটি সিরিজ চালু করা হয়েছে যা বর্ধিত সংবেদনশীলতা এবং আলোকস্থায়িত্ব প্রদান করে; এগুলি উত্তেজনা এবং নির্গমন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের বিস্তৃত পছন্দের উপরও উপলব্ধ। সাম্প্রতিক একটি গণনামূলক গবেষণায় নিশ্চিত করা হয়েছে যে, এ. এন. ই. পি-রঙগুলি শুধুমাত্র স্থির বিদ্যুত্ দ্বারা প্রভাবিত হয়, নির্দিষ্ট আণবিক মিথস্ক্রিয়া দ্বারা নয়। অন্যান্য কাঠামোগত স্ক্যাফোল্ড, যেমন জ্যান্থিনিস, সফলভাবে ব্যবহার করা হয়। উপাদান ভোল্টেজ-সংবেদনশীল রঞ্জক দিয়ে মস্তিষ্কের ক্রিয়াকলাপের ইমেজিংয়ের মূল উপাদানগুলি হল রঙগুলি। এই ভোল্টেজ-সংবেদনশীল রঞ্জকগুলি লাইপোফিলিক এবং তাদের হাইড্রোফোবিক লেজের সাথে ঝিল্লিতে অবস্থিত। এগুলি ফ্লুরোসেন্স বা শোষণের সাথে জড়িত প্রয়োগগুলিতে ব্যবহৃত হয়; এগুলি দ্রুত কাজ করে এবং ঝিল্লির সম্ভাবনার পরিবর্তনের রৈখিক পরিমাপ প্রদান করতে সক্ষম। ভোল্টেজ সংবেদনশীল রঞ্জকগুলি অনেক সংস্থা সরবরাহ করে যারা জৈবিক প্রয়োগের জন্য ফ্লুরোসেন্ট প্রোব সরবরাহ করে। পোটেন্টিওমেট্রিক প্রোবস, এলএলসি শুধুমাত্র ভোল্টেজ সংবেদনশীল রঞ্জকগুলিতে বিশেষজ্ঞ; ইলেক্ট্রোফ্লোর ব্র্যান্ডের অধীনে বিপণন করা ফ্লুরিনেটেড ভিএসডি-র বড় সেট বিতরণ করার জন্য তাদের একচেটিয়া লাইসেন্স রয়েছে। রংয়ের সঙ্গে বিভিন্ন ধরনের বিশেষ সরঞ্জাম ব্যবহার করা যেতে পারে এবং প্রস্তুতির বিশেষত্ব অনুযায়ী সরঞ্জামের পছন্দগুলি পরিবর্তিত হবে। মূলত, সরঞ্জামগুলিতে বিশেষায়িত মাইক্রোস্কোপ এবং ইমেজিং ডিভাইস অন্তর্ভুক্ত থাকবে এবং এতে প্রযুক্তিগত আলো বা লেজার অন্তর্ভুক্ত থাকতে পারে। ভোল্টেজ-সংবেদনশীল রঞ্জকের সাহায্যে মস্তিষ্কের ক্রিয়াকলাপের ইমেজিংয়ের শক্তির মধ্যে নিম্নলিখিত ক্ষমতাগুলি অন্তর্ভুক্ত রয়েছেঃ অনেক অঞ্চল থেকে জনসংখ্যার সংকেতের পরিমাপ একই সাথে নেওয়া যেতে পারে এবং শত শত নিউরন থেকে রেকর্ড করা যেতে পারে। এই ধরনের মাল্টিসাইট রেকর্ডিং ক্রিয়া সম্ভাব্য সূচনা এবং প্রসারণ (দিক এবং বেগ সহ) এবং একটি স্নায়ুকোষের সমগ্র শাখা কাঠামো সম্পর্কে সুনির্দিষ্ট তথ্য প্রদান করতে পারে। আচরণ তৈরি করছে এমন একটি গ্যাংলিয়নে স্পাইক ক্রিয়াকলাপের পরিমাপ নেওয়া যেতে পারে এবং আচরণটি কীভাবে তৈরি হচ্ছে সে সম্পর্কে তথ্য সরবরাহ করতে পারে। নির্দিষ্ট কিছু প্রস্তুতিতে দাগযুক্ত পিপেট অপসারণ করে এবং নিউরনকে পুনরুদ্ধারের জন্য 1-2 ঘন্টা সময় দিয়ে রঞ্জকের ফার্মাকোলজিকাল প্রভাবগুলি সম্পূর্ণরূপে বিপরীত হতে পারে। টার্মিনাল ডেনড্রাইটিক শাখাগুলিতে সংকেত একীকরণ বিশ্লেষণ করতে রঞ্জক ব্যবহার করা যেতে পারে। ভোল্টেজ-সংবেদনশীল রঞ্জকগুলি এটি করার জন্য জিনগতভাবে এনকোডেড ভোল্টেজ সংবেদনশীল প্রোটিনের (যেমন সি. আই-ভি. এস. পি উদ্ভূত প্রোটিন) একমাত্র বিকল্প প্রদান করে। আরও দ্রবণীয় রঞ্জক যেমন ইলেক্ট্রোফ্লোর-530 বা ডি-2-এ. এন. ই. পি. ই. কিউ একটি প্যাচ পাইপের মাধ্যমে একক কোষে অভ্যন্তরীণভাবে সুগঠিত হতে পারে। এই কৌশলটি মস্তিষ্কের টুকরোগুলির মধ্যে পৃথক ডেনড্রাইট এবং ডেনড্রাইটিক মেরুদণ্ডে বৈদ্যুতিক সংকেত অধ্যয়নের অনুমতি দিয়েছে। ভোল্টেজ-সংবেদনশীল রঞ্জকগুলির সাথে মস্তিষ্কের ক্রিয়াকলাপের ইমেজিংয়ের দুর্বলতাগুলির মধ্যে নিম্নলিখিত সমস্যাগুলি অন্তর্ভুক্ত রয়েছেঃ ভোল্টেজ-সংবেদনশীল রঞ্জকগুলি এক প্রস্তুতি থেকে অন্য প্রস্তুতিতে খুব আলাদাভাবে প্রতিক্রিয়া জানাতে পারে; একটি সর্বোত্তম সংকেত পাওয়ার জন্য সাধারণত দশটি রঞ্জক পরীক্ষা করা আবশ্যক।, ইমেজিং পরামিতি, যেমন উত্তেজনা তরঙ্গদৈর্ঘ্য, নির্গমন তরঙ্গদৈর্ঘ্য, এক্সপোজার সময়, এছাড়াও অনুকূলিত করা উচিত। ভোল্টেজ-সংবেদনশীল রঞ্জকগুলি প্রায়শই সংযোগকারী টিস্যুর মাধ্যমে প্রবেশ করতে ব্যর্থ হয় বা অধ্যয়নের জন্য পছন্দসই ঝিল্লির অঞ্চলে আন্তঃকোষীয় স্থানগুলির মধ্য দিয়ে যেতে ব্যর্থ হয়। এই রঙগুলির প্রয়োগের ক্ষেত্রে দাগ একটি গুরুতর সমস্যা। জলে দ্রবণীয় রং, যেমন এ. এন. এন. আই. এন-6প্লাস, ইলেক্ট্রোফ্লোর-530 বা ডি-2-এ. এন. ই. পি. ই. কিউ, এই সমস্যায় পড়ে না। অন্যদিকে, যদি রঙগুলি খুব বেশি জলে দ্রবণীয় হয়, তবে দাগ স্থায়ী নাও হতে পারে। লাইপোফিলিসিটি বাড়ানোর জন্য দীর্ঘ অ্যালকাইল চেইনযুক্ত রঞ্জক ব্যবহার করে এটি সমাধান করা যেতে পারে। ভোল্টেজ-সংবেদনশীল রঞ্জকের সমস্ত প্রস্তুতিতে শব্দ একটি সমস্যা এবং নির্দিষ্ট প্রস্তুতিতে সংকেতটি উল্লেখযোগ্যভাবে অস্পষ্ট হতে পারে। স্থানিক ফিল্টারিং বা সাময়িক ফিল্টারিং অ্যালগরিদমের মাধ্যমে সংকেত থেকে শব্দের অনুপাত উন্নত করা যেতে পারে। এই ধরনের অনেক অ্যালগরিদম রয়েছে; একটি সিগন্যাল প্রসেসিং অ্যালগরিদম এ. এন. এন. আই. এন. ই-6প্লাস ডাই-এর সাম্প্রতিক কাজে পাওয়া যেতে পারে। কোষগুলি চিকিৎসার দ্বারা স্থায়ীভাবে প্রভাবিত হতে পারে। স্থায়ী ফার্মাকোলজিকাল প্রভাব সম্ভব, এবং রঞ্জকগুলির আলোকগতিবিদ্যা ক্ষতিকারক হতে পারে। সম্প্রতি উন্নত ফুওরিনেটেড ভোল্টেজ সংবেদনশীল রঞ্জক এই প্রভাবগুলি প্রশমিত করতে দেখা গেছে। স্কুইড জায়ান্ট অ্যাক্সন, ইঁদুরের সোমাটোসেন্সরি কর্টেক্সের হুইস্কার ব্যারেল, সালামান্ডারের ঘ্রাণ বাল্ব, বিড়ালের ভিজ্যুয়াল কর্টেক্স, ব্যাঙের অপটিক টেকটাম এবং রিসাস বানরের ভিজ্যুয়াল কর্টেক্স সহ বিভিন্ন জীবের স্নায়ুতন্ত্রের বিভিন্ন অঞ্চলে স্নায়বিক ক্রিয়াকলাপ পরিমাপ করতে ভোল্টেজ-সংবেদনশীল রঞ্জক ব্যবহার করা হয়েছে। কার্ডিয়াক ইলেক্ট্রোফিজিওলজির অনেক প্রয়োগ প্রকাশিত হয়েছে, যার মধ্যে রয়েছে বিভিন্ন প্রাণী প্রজাতি থেকে পুরো হৃদয়ে বৈদ্যুতিক ক্রিয়াকলাপের এক্স ভিভো ম্যাপিং, একক কার্ডিওমায়োসাইট থেকে সাবসেলুলার ইমেজিং এবং এমনকি ভিভো পিগে খোলা হৃদয়ে সাইনাস ছন্দ এবং অ্য্যারাইটমিয়াস উভয় ম্যাপিং, যেখানে ভোল্টেজ সংবেদনশীল ডাই ফ্লুরোসেন্সের দ্বৈত তরঙ্গদৈর্ঘ্য অনুপাত ইমেজিং দ্বারা গতির নিদর্শনগুলি নির্মূল করা যেতে পারে। আরও পড়ুন জৈব রসায়ন সনাক্তকরণ পদ্ধতি কোষ সংস্কৃতি বিক্রিয়াকারী স্নায়ুবিজ্ঞান ইলেক্ট্রোফিজিওলজি কোষ জীববিজ্ঞান