Voltage-sensitive dye
વોલ્ટેજ-સંવેદનશીલ રંગો, જેને પોટેન્શિયોમેટ્રિક રંગો તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે રંગો છે જે વોલ્ટેજ ફેરફારોના જવાબમાં તેમના વર્ણપટ ગુણધર્મોને બદલે છે. તેઓ સિંગલ ચેતાકોષો, મોટી ચેતાકોષીય વસ્તી અથવા માયોસાઇટ્સની પ્રવૃત્તિના ફાયરિંગ પ્રવૃત્તિનું રેખીય માપન પ્રદાન કરવામાં સક્ષમ છે. ઘણી શારીરિક પ્રક્રિયાઓ કોષ પટલની ક્ષમતામાં ફેરફારો સાથે આવે છે જે વોલ્ટેજ સંવેદનશીલ રંગોથી શોધી શકાય છે. માપન ક્રિયા સંભવિત મૂળના સ્થળને સૂચવી શકે છે, અને ક્રિયા સંભવિત વેગ અને દિશાનું માપન મેળવી શકાય છે. પોટેન્શિયોમેટ્રિક રંગોનો ઉપયોગ સેલ ઓર્ગેનેલ્સની અંદરની વિદ્યુત પ્રવૃત્તિને મોનિટર કરવા માટે થાય છે જ્યાં મિટોકોન્ડ્રિયા અને ડેંડ્રાઇટિક સ્પાઇન જેવા ઇલેક્ટ્રોડ દાખલ કરવું શક્ય નથી. આ ટેકનોલોજી ખાસ કરીને જટિલ બહુકોશિક તૈયારીઓમાં પ્રવૃત્તિની પેટર્નના અભ્યાસ માટે શક્તિશાળી છે. તે એકલ કોષોની સપાટી પર પટલની ક્ષમતામાં અવકાશી અને અસ્થાયી ભિન્નતાઓનું માપન પણ શક્ય બનાવે છે. રંગોના પ્રકાર ઝડપી-પ્રતિભાવ તપાસઃ આ એમ્ફીફિલિક પટલ સ્ટેનિંગ રંગો છે જેમાં સામાન્ય રીતે પટલના લંગર તરીકે કામ કરતી હાઇડ્રોકાર્બન સાંકળોની જોડી હોય છે અને હાઇડ્રોફિલિક જૂથ હોય છે જે રંગસૂત્રને પટલ/જલીય આંતરપૃષ્ઠ સાથે લંબરૂપ ગોઠવે છે. એવું માનવામાં આવે છે કે ક્રોમોફોર જમીન પરથી ઉત્તેજિત સ્થિતિમાં ઉત્તેજનાના પરિણામે મોટા ઇલેક્ટ્રોનિક ચાર્જ શિફ્ટમાંથી પસાર થાય છે અને આ આ રંગોની પટલની ક્ષમતા પ્રત્યે સંવેદનશીલતા માટે અનુમાનિત ઇલેક્ટ્રોક્રોમિક પદ્ધતિને આધાર આપે છે. આ પરમાણુ (રંગ) જૈવિક પટલના લિપોફિલિક ભાગ વચ્ચે આંતરક્રિયા કરે છે. આ અભિગમ ખાતરી આપે છે કે ઉત્તેજના પ્રેરિત ચાર્જનું પુનઃવિતરણ પટલની અંદર વિદ્યુત ક્ષેત્રની સમાંતર થશે. પટલમાં વોલ્ટેજમાં ફેરફાર તેથી ક્ષેત્ર અને જમીન વચ્ચેની સીધી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા અને ઉત્તેજિત સ્થિતિ દ્વિધ્રુવ ક્ષણોના પરિણામે વર્ણપટ પરિવર્તનનું કારણ બનશે. નવા વોલ્ટેજ રંગો સંયુક્ત મોલેક્યુલર વાયર દ્વારા ફોટોઇન્ડ્યુસ્ડ ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સફર (પી. ઈ. ટી.) નો ઉપયોગ કરીને ઊંચી ઝડપ અને સંવેદનશીલતા સાથે વોલ્ટેજને અનુભવી શકે છે. ધીમી-પ્રતિક્રિયા ચકાસણીઓઃ આ તેમના ટ્રાન્સમેમ્બ્રેન વિતરણમાં સંભવિત-આધારિત ફેરફારો દર્શાવે છે જે ફ્લોરોસન્સ ફેરફાર સાથે આવે છે. લાક્ષણિક ધીમી-પ્રતિક્રિયા ચકાસણીઓમાં કેશનિક કાર્બોસાયનાઇન્સ અને રોડામાઇન્સ અને આયનીય ઓક્સોનોલ્સનો સમાવેશ થાય છે. સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા વોલ્ટેજ સંવેદનશીલ રંગોના ઉદાહરણોમાં ડી-4-એ. એન. ઇ. પી. પી. એસ., ડી-8-એ. એન. ઇ. પી. પી. એસ. અને આર. એચ. 237 જેવા અવેજી એમિનોનાફ્થાયલેથેનિલપાયરીડિનિયમ (એ. એન. ઇ. પી.) રંગોનો સમાવેશ થાય છે. તેમના રાસાયણિક ફેરફારો કે જે તેમના ભૌતિક ગુણધર્મોને બદલે છે તેના આધારે તેનો ઉપયોગ વિવિધ પ્રાયોગિક પ્રક્રિયાઓ માટે થાય છે. તેઓ સૌપ્રથમ 1985 માં લેસ્લી લોવના સંશોધન જૂથ દ્વારા વર્ણવવામાં આવ્યા હતા. એ. એન. એન. આઈ. એન.-6પ્લસ એ ઝડપી પ્રતિસાદ (એન. એસ. પ્રતિસાદ સમય) અને ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા સાથે વોલ્ટેજ સંવેદનશીલ રંગ છે. તે ગિક્સ્યુ બુ એટ અલ દ્વારા કાર્ડિયોમાયોસાઇટ્સની એક ટી-ટ્યુબ્યુલની ક્રિયા ક્ષમતાને માપવા માટે લાગુ કરવામાં આવ્યું છે. તાજેતરમાં, ફ્લોરિનયુક્ત એ. એન. ઇ. પી. રંગોની શ્રેણી રજૂ કરવામાં આવી હતી જે ઉન્નત સંવેદનશીલતા અને ફોટોસ્ટેબિલિટી પ્રદાન કરે છે; તેઓ ઉત્તેજના અને ઉત્સર્જન તરંગલંબાઇની વિશાળ પસંદગી પર પણ ઉપલબ્ધ છે. તાજેતરના કોમ્પ્યુટેશનલ અભ્યાસે પુષ્ટિ કરી છે કે એ. એન. ઇ. પી. રંગો માત્ર સ્થિરવિદ્યુત વાતાવરણ દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે, ચોક્કસ પરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા નહીં. ઝેન્થેનીઝ જેવા અન્ય માળખાકીય સ્કેફોલ્ડ્સનો પણ સફળતાપૂર્વક ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. સામગ્રી વોલ્ટેજ-સંવેદનશીલ રંગો સાથે મગજની પ્રવૃત્તિના ઇમેજિંગ માટેની મુખ્ય સામગ્રી રંગ પોતે જ છે. આ વોલ્ટેજ-સંવેદનશીલ રંગો લિપોફિલિક હોય છે અને પ્રાધાન્યમાં તેમની હાઇડ્રોફોબિક પૂંછડીઓ સાથે પટલમાં સ્થાનિક હોય છે. તેનો ઉપયોગ ફ્લોરોસન્સ અથવા શોષણ સાથે સંકળાયેલી એપ્લિકેશનોમાં થાય છે; તેઓ ઝડપથી કાર્ય કરે છે અને પટલની ક્ષમતામાં ફેરફારોનું રેખીય માપન પ્રદાન કરવામાં સક્ષમ છે. વોલ્ટેજ સંવેદનશીલ રંગો ઘણી કંપનીઓ દ્વારા પૂરા પાડવામાં આવે છે જે જૈવિક ઉપયોગો માટે ફ્લોરોસન્ટ પ્રોબ્સ ઓફર કરે છે. પોટેન્શિયોમેટ્રિક પ્રોબ્સ, એલ. એલ. સી. માત્ર વોલ્ટેજ સંવેદનશીલ રંગોમાં નિષ્ણાત છે; તેમની પાસે ઇલેક્ટ્રોફ્લોર બ્રાન્ડ હેઠળ માર્કેટિંગ કરવામાં આવતા ફ્લોરિનયુક્ત વી. એસ. ડી. ના મોટા સમૂહને વિતરિત કરવા માટે વિશિષ્ટ લાઇસન્સ છે. રંગો સાથે જોડાણમાં વિવિધ વિશિષ્ટ સાધનોનો ઉપયોગ કરી શકાય છે, અને સાધનોમાં પસંદગીઓ તૈયારીની વિશિષ્ટતાઓ અનુસાર બદલાશે. અનિવાર્યપણે, સાધનોમાં વિશિષ્ટ માઇક્રોસ્કોપ અને ઇમેજિંગ ઉપકરણોનો સમાવેશ થશે, અને તેમાં તકનીકી લેમ્પ અથવા લેસરનો સમાવેશ થઈ શકે છે. તાકાત અને નબળાઈઓ વોલ્ટેજ-સંવેદનશીલ રંગો સાથે મગજની પ્રવૃત્તિના ઇમેજિંગની શક્તિઓમાં નીચેની ક્ષમતાઓનો સમાવેશ થાય છેઃ ઘણા વિસ્તારોમાંથી વસ્તી સંકેતોના માપનને એક સાથે લઈ શકાય છે, અને સેંકડો ચેતાકોષોમાંથી રેકોર્ડ કરી શકાય છે. આવા મલ્ટીસાઇટ રેકોર્ડિંગ્સ ક્રિયા સંભવિત દીક્ષા અને પ્રસાર (દિશા અને વેગ સહિત) અને ચેતાકોષની સમગ્ર શાખા માળખા પર ચોક્કસ માહિતી પ્રદાન કરી શકે છે. વર્તન ઉત્પન્ન કરતી ગેંગલિયનમાં સ્પાઇક પ્રવૃત્તિનું માપન લઈ શકાય છે અને વર્તન કેવી રીતે ઉત્પન્ન થઈ રહ્યું છે તે વિશે માહિતી પ્રદાન કરી શકે છે. અમુક તૈયારીઓમાં રંગોની ઔષધીય અસરો સ્ટેનિંગ પાઇપેટને દૂર કરીને અને ચેતાકોષને પુનઃપ્રાપ્તિ માટે 1-2 કલાકની મંજૂરી આપીને સંપૂર્ણપણે ઉલટાવી શકાય છે. અંતિમ ડેંડ્રાઇટિક શાખાઓમાં સંકેત એકીકરણનું વિશ્લેષણ કરવા માટે રંગોનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. વોલ્ટેજ-સંવેદનશીલ રંગો આવું કરવા માટે આનુવંશિક રીતે એન્કોડેડ વોલ્ટેજ સંવેદનશીલ પ્રોટીન (જેમ કે સી. આઈ.-વી. એસ. પી. વ્યુત્પન્ન પ્રોટીન) નો એકમાત્ર વિકલ્પ પ્રદાન કરે છે. ઇલેક્ટ્રોફ્લોર-530 અથવા ડી-2-એ. એન. ઇ. પી. ઈ. ક્યુ. જેવા વધુ દ્રાવ્ય રંગો પેચ પાઇપેટ દ્વારા આંતરિક રીતે એક કોષમાં સુગંધિત થઈ શકે છે. આ તકનીક મગજના ટુકડાઓમાં વ્યક્તિગત ડેંડ્રાઇટ્સ અને ડેંડ્રાઇટિક સ્પાઇન્સમાં વિદ્યુત સંકેતોના અભ્યાસને મંજૂરી આપે છે. વોલ્ટેજ-સંવેદનશીલ રંગો સાથે મગજની પ્રવૃત્તિના ઇમેજિંગની નબળાઈઓમાં નીચેની સમસ્યાઓનો સમાવેશ થાય છેઃ વોલ્ટેજ-સંવેદનશીલ રંગો એક તૈયારીથી બીજી તૈયારીમાં ખૂબ જ અલગ રીતે પ્રતિસાદ આપી શકે છે; શ્રેષ્ઠ સંકેત મેળવવા માટે સામાન્ય રીતે દસ રંગોનું પરીક્ષણ કરવું આવશ્યક છે., ઇમેજિંગ પરિમાણો, જેમ કે ઉત્તેજના તરંગલંબાઇ, ઉત્સર્જન તરંગલંબાઇ, એક્સપોઝર સમય, પણ ઑપ્ટિમાઇઝ થવો જોઈએ. વોલ્ટેજ-સંવેદનશીલ રંગો ઘણીવાર જોડાયેલી પેશીઓ દ્વારા પ્રવેશવામાં નિષ્ફળ જાય છે અથવા અભ્યાસ માટે ઇચ્છિત પટલના પ્રદેશમાં અંતઃકોશિક જગ્યાઓમાંથી પસાર થાય છે. આ રંગોના ઉપયોગમાં ડાઘ પડવો એ એક ગંભીર સમસ્યા છે. પાણીમાં દ્રાવ્ય રંગો, જેમ કે એ. એન. એન. આઈ. એન.-6પ્લસ, ઇલેક્ટ્રોફ્લોર-530 અથવા ડી-2-એ. એન. ઈ. પી. ઈ. ક્યુ., આ સમસ્યાનો સામનો કરતા નથી. બીજી બાજુ, જો રંગો ખૂબ જ પાણીમાં દ્રાવ્ય હોય, તો ડાઘ ચાલુ ન રહી શકે. લિપોફિલિસિટી વધારવા માટે લાંબી આલ્કાઈલ સાંકળો ધરાવતા રંગોનો ઉપયોગ કરીને આને સંબોધિત કરી શકાય છે. અવાજ એ વોલ્ટેજ-સંવેદનશીલ રંગો સાથેની તમામ તૈયારીઓમાં સમસ્યા છે અને અમુક તૈયારીઓમાં સંકેત નોંધપાત્ર રીતે અસ્પષ્ટ હોઈ શકે છે. અવકાશી ફિલ્ટરિંગ અથવા ટેમ્પોરલ ફિલ્ટરિંગ અલ્ગોરિધમ્સ દ્વારા સિગ્નલ ટુ નોઇઝ રેશિયોમાં સુધારો કરી શકાય છે. આવા ઘણા અલ્ગોરિધમ્સ અસ્તિત્વમાં છે; એક સિગ્નલ પ્રોસેસિંગ અલ્ગોરિધમ એ. એન. એન. આઈ. એન. ઈ.-6પ્લસ ડાઈ સાથેના તાજેતરના કાર્યમાં મળી શકે છે. સારવારથી કોષો પર કાયમી અસર થઈ શકે છે. કાયમી ઔષધીય અસરો શક્ય છે, અને રંગોની ફોટોડાયનેમિક્સ નુકસાનકારક હોઈ શકે છે. તાજેતરમાં વિકસિત ફ્યુરિનેટેડ વોલ્ટેજ સંવેદનશીલ રંગો આ અસરોને ઘટાડવા માટે દર્શાવવામાં આવ્યા છે. વોલ્ટેજ-સંવેદનશીલ રંગોનો ઉપયોગ વિવિધ સજીવોમાં ચેતાતંત્રના વિવિધ ક્ષેત્રોમાં ચેતા પ્રવૃત્તિને માપવા માટે કરવામાં આવે છે, જેમાં સ્ક્વિડ જાયન્ટ એક્સોન, ઉંદરના સોમાટોસેન્સરી કોર્ટેક્સના વ્હિસ્કર બેરલ, સેલામેન્ડરનો ઘ્રાણ બલ્બ, બિલાડીનું દ્રશ્ય આચ્છાદન, દેડકાનું ઓપ્ટિક ટેકટમ અને રીસસ વાંદરાનું દ્રશ્ય આચ્છાદન સામેલ છે. કાર્ડિયાક ઇલેક્ટ્રોફિઝિયોલોજીમાં ઘણી એપ્લિકેશનો પ્રકાશિત કરવામાં આવી છે, જેમાં વિવિધ પ્રાણીઓની પ્રજાતિઓમાંથી આખા હૃદયમાં વિદ્યુત પ્રવૃત્તિનું એક્સ વિવો મેપિંગ, સિંગલ કાર્ડિયોમાયોસાઇટ્સમાંથી સબસેલ્યુલર ઇમેજિંગ અને વિવો પિગમાં ખુલ્લા હૃદયમાં સાઇનસ લય અને એરિથમિયા બંનેનું મેપિંગ પણ સામેલ છે, જ્યાં વોલ્ટેજ સંવેદનશીલ ડાય ફ્લોરોસન્સના બેવડા તરંગલંબાઇ ગુણોત્તર ઇમેજિંગ દ્વારા ગતિ કલાકૃતિઓને દૂર કરી શકાય છે. સંદર્ભો વધુ વાંચન બાયોકેમિસ્ટ્રી શોધ પદ્ધતિઓ સેલ કલ્ચર રીએજન્ટ્સ ન્યુરોસાયન્સ ઇલેક્ટ્રોફિઝિયોલોજી સેલ બાયોલોજી