Pulserande lysdioder att aktivera CCO

Detta instructable handlar om hur du använder sekvenser av pulser av ljus i olika våglängder till "resonans" med cytokrom c oxidas i celler för att hjälpa dem genererar mer ATP med mindre värme från lysdioder. Ljuset används främst för skador vid 4 till 6 J/cm ^ 2 på cellerna vilket innebär ca 100 J/cm ^ 2 måste tillämpas på ytan av huden, som kan få för varmt om en snabb behandling behövs (5 minuter). Min erfarenhet är att pulsning som beskrivs här kan få samma fördelar med riktigt stark och snabb pulser där endast 30 J/cm ^ 2 behövs tillämpas. Konstant på enheter ger 100 J/cm ^ 2 verkade inte fungera lika bra.

Det finns ökande intresse för LED ljus förmåga att tränga in skallen för att tillämpa 1 J/cm ^ 2 till cortex att hjälpa neurologiska sjukdomar, men mest allvarliga tillstånd är inte på nivån cortex och kanske endast 30% av cortex kan nås med ljuset på grund av dess många veck. Min metod försöker få en heldag i solen i de effektiva våglängderna (röda och nära infraröda, 600 till 900 nm) på en flintskalle, men på bara 15 minuter.

Du kan använda en 555 timer, två motstånd, en diod, en kondensator och en IRF530 mosfet till puls en LED array ner in i mikrosekund spänna (som verkar vara det bästa avståndet). Till exempel har jag pulsade matriser med cykler av 50 uS på och 250 uS off. En mer komplicerad krets kommer att behövas till puls olika våglängd lysdioder vid olika tidpunkter i cykeln.

De olika våglängderna för "healing" alla använder samma princip: helt enkelt öka ATP. Så det finns ingen teori att stödja en skillnad i kvaliteten på resultatet baserat på våglängd, endast kvantiteten (830 eller 850 nm kan vara bäst). Dock verkar det vara några studier som visar en skillnad i vissa kvaliteter som inflammation.

Patenterbara tanken är detta: 600 nm till 900 nm LED och LLLT våglängder kan användas för att öka positiva hälsosamma effekter med mindre uppvärmning i huden och kretsar genom att ha puls-på tiden av ca 50 mikrosekunder och pulsen av minst 50 mikrosekunder. Jag har haft stor framgång med 250 mikrosekunder off (17% intermittens). Idealiska pulser kan vara så låg som 5 mikrosekunder "på" till 50 mikrosekunder "off". För ännu större effekter, olika våglängder kan användas tillsammans på i en sekvens, men fortfarande har en primär egenskap av totala ljus på att vara mindre än 50% arbetscykel.

Jag kan lätt se att sekventiella pulser av 660 nm, 620 nm och 830 eller 850 nm mer effektivt bör aktivera CCO än bara konstant på ljuset som jag normalt främjar. (Inte alltför nämna 760 nm som är svåra att hitta våglängden, och när du ska tillämpa den i CCO cykeln är svårare att avgöra.) När CCO är pulsade i handling med ljus, då beroende på hur CCO fungerar som en pump, blir det ett tag innan det är redo för en annan puls och därför mer ljus skulle vara bortkastade om det hålls på igenom hela CCO. Starkt ljus pulser bör tvinga de flesta av CCO vara i ett slags sync. Pulserna kan vara mest effektiva på order 1 till 100 av mikrosekunder och de bästa förseningarna mellan pulser blir mellan 20 och 1 000 mikrosekunder. Svårigheten är att veta dessa på och av gånger, och sekvensen av olika våglängder. Baljväxter är inte en förbättring av arbetssätt konstant på enheter, utom för att tillåta en kortare och djupare behandling med mindre värme i huden och elektronik. Det största problemet med LED terapi är att om du använder 180 mW/cm ^ 2 röda och/eller nära infraröda ljus, människor med vit hud blir för varmt (> 105 F, FDA regler) i ca 3 minuter som är före den optimala behandlingen för under huden skador (upp till 10 minuter). Mörk hud kommer att bli för varmt i 1 minut på 180 mW/cm ^ 2. Min personliga enheter är 180 mW/cm ^ 2 och jag flytta runt eller pausa några sekunder för att förhindra att för mycket värme i huden efter 5 minuter. Det är ett direkt proportionellt samband mellan minskad Behandlingstid och styrkan i enheten. En enhet med 300 mW/cm ^ 2 tillämpas i 5 minuter verkar ha en förmån som är omöjlig att skilja från 30 mW/cm ^ 2 tillämpas i 50 minuter, men värmen är ett problem om någon var att försöka sälja sådana enheter, och det finns ingen lätt process FDA godkännande.

Typiska LED som inte behöver en fläkt för att kyla (och kan lätt få godkännande av FDA med en bokstav) släpper ut ca 30 mW/cm ^ 2 och verkar ha några värme problem även för mörk hud (en timer för att stänga av behövs). Så tanken är att eftersom det tar CCO omkring 10.000 mikrosekunder till komplett en pump cykel (i genomsnitt 2 500 mikrosekunder per elektron, se nedan), och sedan tar det bara på order 10 mikrosekunder att överföra elektroner mellan de 4 metallatomerna, och eftersom det tar endast 1 photon per metallatom för aktivering, bör det vara möjligt att ordna starka pulser och har en lång "off" tid mellan pulser , så att de LED krets och huden inte upplever värme, och ännu vävnaden kommer att få en behandling som om enheten var 10 gånger starkare (förutsatt att en CCO cykel kan vara rusade upp från ca 10 ms till 1 ms, som min mycket begränsade kunskaper suugests). Med andra ord, kan ljuspulser "resonans" med CCO cykler, påskynda dem med mindre värme. Det framgår av CCO pumpa cykeln att off (s) kan vara minst 10 gånger längre än de "på" tiderna med ingen minskning i praktiken från konstant på, så det borde vara möjligt att få en 300 mW/cm ^ 2 nytta en 30 mW/cm ^ 2 enhet, vilket innebär 5 minuters behandlingar för axel och knä jämfört med 1 timme med en konstant på-enhet som inte kommer att nå som djupt.

Jag nämner en sekvens av olika våglängder, men även 1 våglängd på 620, 670 eller 830 nm kan vara tillräckligt (även om inte perfekt), eftersom jag vet att våglängderna av sig arbeta, och komplexet CCO (för det mesta) kan inte använda mer än 1 foton för en viss våglängd i taget, och att det är mycket ungefärligt 50 till 1000 mikrosekunder innan det behöver en annan fotonen.

Min metod är att först ta reda på hur länge mänskliga CCO vanligtvis tar för att slutföra en cykel. Det enda numret jag har är 10.000 mikrosekunder för nötkreatur hjärta CCO konvertera en molekyl av O2 (en annan papper håller). Jag börja genom att dividera med 4 för varje 4 elektroner som måste överföras från cytokrom c under en cykel som en uppskattning för hur lång tid det är innan nästa elektronen behövs. Detta är verkligen för långt eftersom det verkar 2 av elektronerna överförs mycket nära varandra medan den anslutningshastighet step(a) är (är) mellan de andra 2 elektronerna, men jag ska förkorta tidpunkten i en senare punkt. Jag vill ge en stark puls av alla tre våglängder så att eventuella extra elektroner på vardera av de 3 metallatomerna kan vara "sparkade" till nästa steg. Så pulserar bör vara cirka 10 000 / 4 = 2 500 mikrosekunder isär. Men jag vill göra ATP produktionscykeln gå snabbare i de skadade cellerna än vad som normalt sker i vila friska celler. Jag tror skadade celler och "tränar" celler behöver och kan producera mycket snabbare om näringsämnena är närvarande och behövde, så jag antar att vilt de effektivt kan köra 10 gånger snabbare än normala celler. Med andra ord, i stället för 2 500 mikrosekunder mellan elektroner och de nödvändiga ljuspulser skjuter jag för 250 mikrosekunder. Om detta är för fort, kan då vissa ljus energi vara bortkastat, men inte tillnärmelsevis så mycket som konstant på.

Obs på anslutningshastighet steg: överföringen av en elektron från cyt C hela vägen till bimetal kärnan kan vara mindre än 100 mikrosekunder och ändå tar det en 4-elektron CCO cykel ungefär 10.000 mikrosekunder istället för 400 mikrosekunder. Anslutningshastighet stegen kunde kopplas till varandra och som uppstår under elektron överföringen mellan hemeA till hemeA3/CuB bimetal kärnan, väntar på molekylär strukturella förändringar i bimetal kärna, eller väntan på en elektron att överföra från cyt C till CuA. Se bilderna nedan.

Jag delar min 250 mikrosekunder per elektron överföring mål med 10 som den totala mängden tid, jag ljuspuls att vara på för varje "accelererad elektron cykel" (25 mikrosekund pulser, 250 mikrosekunder apart). Korta pulser som bara är 1/10th så länge den utanför scenen kan vara 10 gånger mer kraftfull när det gäller ljuset som kommer utan att bränna lysdioderna eller uppvärmning huden. Förhoppningen är att jag därmed kan tvinga alla CCOs vara "synkade". Jag vet 30 mW/cm ^ 2 orsakar inte för mycket värme i huden eller kretsar, så jag ska göra dessa pulser 300 mW/cm ^ 2 som är endast 30 mW/cm ^ 2 i genomsnitt över konjunkturcykeln. Jag vet av erfarenhet 300 mW/cm ^ 2 verkar inte vara "slösaktigt intensiv", men det bör vara att komma nära, så jag vill inte prova 20 x stonger pulser (och lysdioder inte kan hantera det). 50 mikrosekund pulser hälften så stark fortfarande fördelade 250 mikrosekunder apart är också rimliga (skytte för 5 x i stället för 10 x). Lysdioder är ca 25% effektiv, så jag vet min plus kommer att kräva 1.200 mW/cm ^ 2 elektrisk energi.

En 1,5 mikrosekund puls varje 150 mikrosekund kan vara gott (som de försökt i tomatplantor på 668 nm för fotosyntes som använder liknande biologiska strukturer. Det verkar vad jag försöker försöktes i denna uppsats i tomater och de misslyckades. 10 till 20 mikrosekund pulser varje 100 mikrosekunder kan vara bäst för 100 mikrosekunder handlar om hastigheten på varav 2 av 4 elektronerna i en cykel kan göra det genom (de andra två är förmodligen mycket långsammare, se nedan). "Sparka" metallatomerna med ljus skapar en elektrostatisk * dra * på cyt C, och en * tryck * på "bimetal grundläggande" där den huvudsakliga enzymatisk reaktionen med syre och vatten förekommer. ((Sidan anteckningar: intressant, i anläggningen artikel ovan det tog 10 fotoner att omvandla 1 molekyl CO2 till O2. Om varje metallatom steg av CCO gör den omvända processen att konvertera O2 till CO2 krävs en foton (850 nm för CuA, 620 nm för heme A och 660 nm för heme A3 till CuB) då det skulle ta 12 fotoner (3 våglängder gånger 4 elektroner). I anläggningen pulser 2 millisekund var 200 millisekunder (1.000 gånger långsammare) orsakade fotosyntes att skäras i hälften. ))

Eftersom 3 LED våglängder är svåra att publiken till 1 enhet, jag kunde prova 830 nm och 660 nm (eller 620 nm). Jag ska nog försöka 830 nm av sig själv eftersom jag har mest erfarenhet med att det är "konstant på" och jag måste jämföra. 660 nm i stället för 620 eftersom även om den inte har så mycket absorption, det är unikt aktiva kärnan under den långsammaste delen av cykeln. Jag ska uppdatera denna punkt när jag reda på hur bra det fungerar. Det tar lite tid eftersom jag har att vänta på flera bra skador i familjen för att testa den på (jag skriver detta juni 2012, så kanske jag vet januari 2013).

Det finns många andra studier som visar en liten eller ingen nytta från pulserande, men endast ett fåtal med < 500 mikrosekunder som krävs enligt teorin, och ingen hade detaljerade tillräckligt material att se om deras plikt cykel var korrekt som förutspådde CCO teori. Den pulserande jag beskriver skulle förhoppningsvis Visa 5 till 10 gånger nytta (mer cell attachment i provrör) från lika ljus energi.

Helst kan det vara bättre att göra en * följd * < 10 mikrosekund ljus pulser av olika våglängder i stället för alla våglängder på en gång. Till exempel en 660 nm puls följt av 620 nm, och sedan 830 nm. Detta kunde övertala en reaktion på slutet scenen (i "bimetal kärna" med 660 nm, se nedan), att skapa en "öppen slot" (elektrostatisk pull) för en elektron från "föregående" belägga med metallatomen (heme A) så att nästa våglängden kan vara bättre används för att aktivera (620 nm). 850 nm pulsen skulle skapa ett öppet fack (elektrostatisk pull) för anslutningshastighet cytokrom c att infoga nästa elektronen i CCO. ((BTW, detta kan orsaka en elektrostatisk pull som sänder tillbaka upp hela elektron transportkedjan till de andra komplex som självständigt överföra en annan 4 H + per CCO cykel. Detta kan förhindra att elektroner från "läcker" och därmed orsakar fria radikaler och eventuellt möjliggör effektivare "fettförbränning"... om någon tränar på samma gång. )) Att få tidpunkten för varje puls och av tid är mycket komplicerat eftersom det finns fortfarande alltför många okända i CCO aktivitet. Bäst av tiden mellan 670 nm och 620 nm kommer att vara svårt att avgöra, men 620 kan vara samtidig med 850. Det kan visa sig vara bäst att tillämpa alla tre på samma gång eftersom 2009 artikeln nedan säger heme en till a3 anslutningshastighet steg får sammanfalla med en cyt c till CuB hastighetsbestämmande steget.

Bilden ovan kom först eftersom det är komplicerat. CCO är en uppsättning 13 protiens som accepterar en elektron från cytokrom C och konvertera O2-2H 20 samtidigt pumpa 4 H + i intermembrane utrymmet för följande generationers ATP. Det finns 2 huvudsakliga proteiner dessa 13 som är viktigaste "subunits" av åtgärder där det finns 2 koppar och 2 järnatomer som transport inkommande elektronen, bryta isär O2 för att reagera i H20 (släppa en hel del energi), pump 4 H +, och, mycket viktigt för våra ändamål, reagerar till inkommande ljus. En koppar atom (CuA) accepterar elektroner från föregående steg i elektron transportkedjan. Föregående steg i kedjan är cytochrom c. Samspelet mellan cytokrom c och CCO är tro av vissa vara det anslutningshastighet steget, så att få elektronen off av CuA i nästa steg är viktigt att aktivera cytokrom c att donera nästa elektronen lättare. Denna atom är mottaglig för en bred band på 830 nm (dvs 850 nm fungerar). Överföring till heme A tar cirka 50 amerikanska. Detta är hastigheten på överföringen, inte nödvändigtvis inklusive tiden elektronen hålls mellan överföringar. CCO Omsättningshastigheten i aktion är cirka 10.000 mikrosekunder. Jag vet inte var den huvudsakliga tidsfördröjningen är, men nyare papper säger O till R och äldre papper visade en hel del förseningar i F till O. Heme A3 visar svagare band på 610 och 660 nm, där 660 nm tros moduleras av redox CuB och nyare papper verkar mer säker. Notera att de kemiska absorbanserna för 600 till 610 tycks behöva vara ca 620 nm "in situ" att få bättre cellsaktivitet. Absorbansen hos CuB är "osynlig" (än 660 nm) eftersom det ligger så nära heme A3 (7,5 A). Det faktum att 660 nm fungerar väl tyder på att det absorberas sätts till god användning, och det faktum att det är bara aktiv i O r tidsperiod och med tanke på att tidsperioden har en enorm försening, det är ingen överraskning. Heme är en absorbsance på 605 nm är mer intensiv än heme A3's 610 och 660 nm absorbanserna. Transfereringarna electron är reversibla som verkar för att bevara elektroner tills CCO är redo att pumpen (som är när tillräckligt H + är den intermembrane volymen, O2 är klar på plats på binukleära center, och under förutsättning att cyt c har levererat behövs elektronerna). Om det inte är tillräckligt elektroner, produceras mer värme i alternativa steg (visas i diagram) som tar längre tid att reagera (> 600 oss verser 150 USA enligt en 2004 papper). Så kan någons kemi (fitness) som är bra på att förvärva elektronerna från mat energi kemikalier göra mer arbete med mindre värme.

Det verkar en elektron och H + kommer i heme A3 och CuB bimetal kärnan på samma gång, ungefär som dras till varandra. Pumpande att äntligen få "det" H + till det yttre membranet utlöses av en annan H + kommer i CCO som avbryter en negativ laddning i bimetal kärna som frigör en elektrostatisk dra på den "som ska pumpas" H + som hölls på plats.

När jag går först in solljus, kan jag omedelbart se minst en 25% ökning i min andning kurs, långt innan det finns någon extra värme. Solen ger ca 30 mW/cm ^ 2 i ATP-genererande våglängder, av vilka 95% är blockerad. Kanske bara 20% mina celler utsätts (~ 1 cm djup på 1/2 min hudytan). Detta innebär 0.25*20/0.20 = 25 gånger öka i solljus-exponerade respiring cellerna. Denna ökning i andningen stannar om jag inte sysslar med motion och ATP bygger upp för att blockera ytterligare H + pumpning. Detta resonemang visar exponering för dessa våglängder medan utöva kommer att öka möjligheten att utöva. Det var ett papper som visar mer fett bränns. Kör och lyfta vikter på stranden är ett perfekt sätt att göra detta, särskilt om solskyddsmedel har bidragit till att förhindra huden från garvning som skulle blockera en massa ljus. Värmen själv bör också hjälpa de omvandlingar (som ökas av tans). Som en 3: e exempel vet jag 10 minuter av starka LED terapi minskar smärta i minst 2 timmar.

Kan jag räkna antalet fotoner som används för att generera ATP? På 60 kJ/mol på plats (inte 30 kJ/mol) ATP -> ADP utgåvor 5E-20 joule per ATP (ca 140 mol ATP per dag). För en 2 000 kcal diet och 1,75 m ^ 2 body yta, detta visar sig vara 5E16 ATP omvandlingar (5E16 elektroner) per sekund per cm ^ 2. Ljuset kan nå endast omkring 10% av vävnad, så där ljuset kan nå finns 5E16 * 0,1 = 5E15 elektroner per sekund per cm ^ 2 behövs för att producera ATP i normal mängd. 30 mW/cm ^ 2 ljus har 100E15 fotoner per sekund per cm ^ 2, så det har en potential att ge 20 gånger normal cell ATP produktionen medan ljuset används. Men omkring 95% (19 av 20 fotoner) går till spillo i hud och andra absorption. Så 30 mW/cm ^ 2 kan bara föra skadade celler upp till normal andning medan ljuset används, som jag vet av erfarenhet kräver ungefär en timme att se helande effekter, och denna personlig observation är överens med den 4 till 6 J/cm ^ 2 forskning: 30 mW/cm ^ 2 * 0,05 transmittans * 3600 sekunder = 5,4 J/cm ^ 2. Det är ingen överraskning att föra skadade celler upp till normal andning för en timme skulle ha påtagliga fördelar. Men jag vet av erfarenhet på många smärtor under de senaste 10 åren att 180 mW/cm ^ 2 får samma förmån i 5 till 10 minuter, som anger att det är möjligt att påskynda skadade cell respiration klassar av minst en faktor 6.