Voltage-sensitive dye
وولٹیج حساس رنگ، جنہیں پوٹینیومیٹرک رنگ بھی کہا جاتا ہے، وہ رنگ ہیں جو وولٹیج کی تبدیلیوں کے جواب میں اپنی سپیکٹرم خصوصیات کو تبدیل کرتے ہیں۔ وہ سنگل نیوران، بڑی نیورونل آبادی یا مایوسائٹس کی سرگرمی کی فائرنگ سرگرمی کی لکیری پیمائش فراہم کرنے کے قابل ہیں۔ بہت سے جسمانی عمل سیل جھلی کی صلاحیت میں تبدیلیوں کے ساتھ ہوتے ہیں جن کا پتہ وولٹیج حساس رنگوں سے لگایا جا سکتا ہے۔ پیمائش عمل کی ممکنہ ابتدا کے مقام کی نشاندہی کر سکتی ہے، اور عمل کی ممکنہ رفتار اور سمت کی پیمائش حاصل کی جا سکتی ہے۔ پوٹینٹیومیٹرک رنگوں کا استعمال سیل آرگنیلز کے اندر برقی سرگرمی کی نگرانی کے لیے کیا جاتا ہے جہاں الیکٹروڈ داخل کرنا ممکن نہیں ہے، جیسے کہ مائٹوکونڈریا اور ڈینڈریٹک ریڑھ۔ یہ ٹیکنالوجی پیچیدہ کثیر خلوی تیاریوں میں سرگرمی کے نمونوں کے مطالعہ کے لیے خاص طور پر طاقتور ہے۔ یہ واحد خلیوں کی سطح کے ساتھ جھلی کی صلاحیت میں مقامی اور عارضی تغیرات کی پیمائش کو بھی ممکن بناتا ہے۔ رنگوں کی اقسام فاسٹ رسپانس پروبز: یہ ایمفی فیلک جھلی کے داغدار رنگ ہوتے ہیں جن میں عام طور پر ہائڈرو کاربن زنجیروں کا ایک جوڑا ہوتا ہے جو جھلی کے لنگر کے طور پر کام کرتا ہے اور ایک ہائڈروفیلک گروپ ہوتا ہے جو کروموفور کو جھلی/آبی انٹرفیس پر عمودی طور پر سیدھا کرتا ہے۔ خیال کیا جاتا ہے کہ کروموفور زمین سے پرجوش حالت میں جوش و خروش کے نتیجے میں ایک بڑی الیکٹرانک چارج شفٹ سے گزرتا ہے اور یہ جھلی کی صلاحیت کے لیے ان رنگوں کی حساسیت کے لیے پوٹیٹو الیکٹروکرومک میکانزم کی بنیاد رکھتا ہے۔ یہ مالیکیول (ڈائی) حیاتیاتی جھلیوں کے لیپوفیلک حصے کے درمیان آپس میں جوڑتا ہے۔ یہ واقفیت اس بات کی یقین دہانی کراتی ہے کہ ایکسائٹیشن انڈیوسڈ چارج کی دوبارہ تقسیم جھلی کے اندر برقی میدان کے متوازی ہوگی۔ اس لیے جھلی کے پار وولٹیج میں تبدیلی میدان اور زمین کے درمیان براہ راست تعامل اور پرجوش حالت کے دو قطبی لمحات کے نتیجے میں سپیکٹرم شفٹ کا سبب بنے گی۔ نئے وولٹیج رنگ ایک مربوط سالماتی تار کے ذریعے فوٹو انڈیوسڈ الیکٹران ٹرانسفر (پی ای ٹی) کا استعمال کرتے ہوئے تیز رفتار اور حساسیت کے ساتھ وولٹیج کو محسوس کر سکتے ہیں۔ سست ردعمل کی تحقیقات: یہ اپنی ٹرانس میمبرین کی تقسیم میں ممکنہ انحصار والی تبدیلیوں کی نمائش کرتے ہیں جو فلوروسینس کی تبدیلی کے ساتھ ہوتے ہیں۔ عام سست رسپانس تحقیقات میں کیٹیانک کاربوسیانائنز اور روڈامائنز، اور آئنک آکسونولز شامل ہیں۔ عام طور پر استعمال ہونے والے وولٹیج حساس رنگوں کی مثالیں امینونافتھیلیٹینیلپیریڈینیم (اے این ای پی) رنگوں کی جگہ لی جاتی ہیں، جیسے کہ ڈی-4-اے این ای پی پی ایس، ڈی-8-اے این ای پی پی ایس، اور آر ایچ 237۔ ان کی کیمیائی تبدیلیوں پر منحصر ہے جو ان کی جسمانی خصوصیات کو تبدیل کرتی ہیں انہیں مختلف تجرباتی طریقہ کار کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ انہیں پہلی بار 1985 میں لیسلی لو کے تحقیقی گروپ نے بیان کیا تھا۔ اینائن-6 پلس ایک وولٹیج حساس رنگ ہے جس میں تیز رسپانس (این ایس رسپانس ٹائم) اور اعلی حساسیت ہے۔ اس کا اطلاق گائکسیو بو اور دیگر کے ذریعہ کارڈیومیوسائٹس کے ایک واحد ٹی ٹیوبل کی ایکشن پوٹینشل کی پیمائش کے لیے کیا گیا ہے۔ حال ہی میں، فلورینیٹڈ اے این ای پی رنگوں کا ایک سلسلہ متعارف کرایا گیا تھا جو بہتر حساسیت اور فوٹوسٹیبلٹی پیش کرتے ہیں۔ وہ حوصلہ افزائی اور اخراج طول موج کے وسیع انتخاب پر بھی دستیاب ہیں۔ ایک حالیہ کمپیوٹیشنل مطالعہ نے اس بات کی تصدیق کی ہے کہ اے این ای پی رنگ صرف الیکٹروسٹیٹک ماحول سے متاثر ہوتے ہیں نہ کہ مخصوص سالماتی تعاملات سے۔ دیگر ساختی سہاروں، جیسے زینتھینس، کا بھی کامیابی سے استعمال کیا جاتا ہے۔ مواد وولٹیج حساس رنگوں کے ساتھ دماغ کی سرگرمی کی امیجنگ کے لیے بنیادی مواد خود رنگ ہیں۔ یہ وولٹیج حساس رنگ لیپوفیلک ہوتے ہیں اور ترجیحی طور پر اپنی ہائیڈروفوبک دم کے ساتھ جھلیوں میں مقامی ہوتے ہیں۔ وہ فلوروسینس یا جذب سے متعلق ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتے ہیں۔ وہ تیزی سے کام کر رہے ہیں اور جھلی کی صلاحیت میں ہونے والی تبدیلیوں کی لکیری پیمائش فراہم کرنے کے قابل ہیں۔ وولٹیج حساس رنگ بہت سی کمپنیوں کے ذریعہ فراہم کیے جاتے ہیں جو حیاتیاتی ایپلی کیشنز کے لیے فلوروسینٹ تحقیقات پیش کرتے ہیں۔ پوٹینٹیومیٹرک پروبز، ایل ایل سی صرف وولٹیج حساس رنگوں میں مہارت رکھتی ہے۔ ان کے پاس الیکٹروفلوور برانڈ کے تحت فروخت ہونے والے فلورینیٹڈ وی ایس ڈی کے بڑے سیٹ کو تقسیم کرنے کا خصوصی لائسنس ہے۔ رنگوں کے ساتھ مل کر مختلف قسم کے خصوصی آلات استعمال کیے جا سکتے ہیں، اور سازوسامان میں انتخاب تیاری کی خصوصیات کے مطابق مختلف ہوں گے۔ بنیادی طور پر، آلات میں خصوصی خوردبین اور امیجنگ آلات شامل ہوں گے، اور اس میں تکنیکی لیمپ یا لیزر شامل ہو سکتے ہیں۔ طاقت اور کمزوریاں وولٹیج حساس رنگوں کے ساتھ دماغ کی سرگرمی کی امیجنگ کی طاقتوں میں درج ذیل صلاحیتیں شامل ہیں: بہت سے علاقوں سے آبادی کے اشاروں کی پیمائش بیک وقت لی جا سکتی ہے، اور سینکڑوں نیوران سے ریکارڈ کیے جا سکتے ہیں۔ اس طرح کی ملٹی سائٹ ریکارڈنگ ایکشن کے ممکنہ آغاز اور پھیلاؤ (بشمول سمت اور رفتار)، اور نیوران کی پوری شاخ سازی کے ڈھانچے کے بارے میں درست معلومات فراہم کر سکتی ہے۔ رویے کو پیدا کرنے والے گینگلیئن میں اسپائیک سرگرمی کی پیمائش کی جا سکتی ہے اور یہ اس بارے میں معلومات فراہم کر سکتی ہے کہ طرز عمل کیسے پیدا ہو رہا ہے۔ بعض تیاریوں میں داغدار پائپیٹ کو ہٹا کر اور نیوران کو بازیابی کے لیے 1 سے 2 گھنٹے کی اجازت دے کر رنگوں کے فارماکولوجیکل اثرات کو مکمل طور پر تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ ٹرمینل ڈینڈریٹک شاخوں میں سگنل انضمام کا تجزیہ کرنے کے لیے رنگوں کا استعمال کیا جا سکتا ہے۔ وولٹیج حساس رنگ ایسا کرنے کے لیے جینیاتی طور پر انکوڈ شدہ وولٹیج حساس پروٹین (جیسے سی آئی-وی ایس پی سے ماخوذ پروٹین) کا واحد متبادل پیش کرتے ہیں۔ زیادہ گھلنشیل رنگ جیسے الیکٹروفلوور-530، یا ڈائی-2-اے این ای پی ای کیو پیچ پائپیٹ کے ذریعے اندرونی طور پر ایک خلیے میں پرفیوز ہو سکتے ہیں۔ اس تکنیک نے دماغ کے ٹکڑوں کے اندر انفرادی ڈینڈرائٹس اور ڈینڈرائٹک ریڑھ کی ہڈی میں برقی اشاروں کے مطالعہ کی اجازت دی ہے۔ وولٹیج حساس رنگوں کے ساتھ دماغ کی سرگرمی کی امیجنگ کی کمزوریوں میں درج ذیل مسائل شامل ہیں: وولٹیج حساس رنگ ایک تیاری سے دوسری تیاری میں بہت مختلف انداز میں جواب دے سکتے ہیں۔ زیادہ سے زیادہ سگنل حاصل کرنے کے لیے عام طور پر دسیوں رنگوں کی جانچ کی جانی چاہیے۔ امیجنگ پیرامیٹرز، جیسے کہ ایکسائٹیشن ویو لینتھ، اخراج ویو لینتھ، ایکسپوزر ٹائم، کو بھی بہتر بنایا جانا چاہیے۔ وولٹیج حساس رنگ اکثر کنیکٹو ٹشو کے ذریعے گھسنے میں ناکام رہتے ہیں یا انٹرا سیلولر خالی جگہوں کے ذریعے مطالعہ کے لیے مطلوبہ جھلی کے علاقے میں منتقل ہوتے ہیں۔ ان رنگوں کے استعمال میں داغ لگنا ایک سنگین مسئلہ ہے۔ پانی میں گھلنشیل رنگ، جیسے اے این این آئی این-6 پلس، الیکٹروفلوور-530، یا ڈی-2-اے این ای پی ای کیو، اس مسئلے کا شکار نہیں ہوتے ہیں۔ دوسری طرف، اگر رنگ بہت زیادہ پانی میں گھلنشیل ہیں، تو داغ برقرار نہیں رہ سکتے ہیں۔ لیپوفلیسیٹی کو بڑھانے کے لیے لمبی الکائل زنجیروں پر مشتمل رنگوں کا استعمال کرکے اس سے نمٹا جا سکتا ہے۔ وولٹیج حساس رنگوں کے ساتھ تمام تیاریوں میں شور ایک مسئلہ ہے اور بعض تیاریوں میں سگنل نمایاں طور پر غیر واضح ہو سکتا ہے۔ مقامی فلٹرینگ یا عارضی فلٹرینگ الگورتھم کے ساتھ سگنل سے شور کے تناسب کو بہتر بنایا جا سکتا ہے۔ اس طرح کے بہت سے الگورتھم موجود ہیں ؛ ایک سگنل پروسیسنگ الگورتھم ایننائن-6 پلس ڈائی کے ساتھ حالیہ کام میں پایا جا سکتا ہے۔ خلیات علاج سے مستقل طور پر متاثر ہو سکتے ہیں۔ دیرپا فارماکولوجیکل اثرات ممکن ہیں، اور رنگوں کی فوٹو ڈائنامکس نقصان دہ ہو سکتی ہیں۔ حال ہی میں تیار کردہ فیورینیٹڈ وولٹیج حساس رنگوں کو ان اثرات کو کم کرنے کے لیے دکھایا گیا ہے۔ وولٹیج حساس رنگوں کا استعمال مختلف حیاتیات میں اعصابی نظام کے متعدد علاقوں میں عصبی سرگرمی کی پیمائش کے لیے کیا گیا ہے، بشمول سکویڈ وشال محور، چوہے کے سومیٹوسینسری پرانتستا کے وسکر بیرل، سلامینڈر کا الفیکٹری بلب، بلی کا بصری پرانتستا، مینڈک کا آپٹک ٹیکٹم، اور ریسس بندر کا بصری پرانتستا۔ کارڈیک الیکٹرو فزیولوجی میں بہت سی ایپلی کیشنز شائع کی گئی ہیں، جن میں مختلف جانوروں کی انواع سے پورے دل میں برقی سرگرمی کی ایک ویو میپنگ، سنگل کارڈیومیوسائٹس سے سب سیلولر امیجنگ، اور یہاں تک کہ ویو سور میں کھلے دل میں سینس تال اور آرہائٹمیا دونوں کی میپنگ شامل ہے، جہاں حرکت کے نمونوں کو وولٹیج حساس ڈائی فلوروسینس کی دوہری طول موج کی امیجنگ کے ذریعے ختم کیا جا سکتا ہے۔ حوالہ جات مزید پڑھنے بائیو کیمسٹری کا پتہ لگانے کے طریقے سیل کلچر ریجینٹس نیورو سائنس الیکٹرو فزیولوجی سیل بائیولوجی