Тушение (флуоресценция)
Тушение относится к любому процессу, который уменьшает интенсивность флуоресценции данного вещества. К гашению могут приводить различные процессы, такие как реакции в возбужденном состоянии , перенос энергии, комплексообразование и столкновительное тушение. Как следствие, закалка часто сильно зависит от давления и температуры . Молекулярный кислород , йодид -ионы и акриламид [1] являются распространенными химическими тушителями. Ион хлорида является хорошо известным гасителем флуоресценции хинина. [2] [3] [4] Гашение создает проблему для немгновенных спектроскопических методов, таких каклазерно-индуцированная флуоресценция .
Тушение используется в оптодных датчиках; например, гасящий эффект кислорода на некоторые комплексы рутения позволяет измерить насыщение кислородом в растворе. Гашение является основой для анализов переноса энергии резонанса Фёрстера (FRET). [5] [6] [7] Гашение и дегашение при взаимодействии с конкретной молекулярно-биологической мишенью является основой для активируемых оптических контрастных веществ для молекулярной визуализации . [8] [9] Многие красители подвергаются самотушению, что может снизить яркость конъюгатов белок-краситель для флуоресцентной микроскопии , [10]или могут быть использованы в датчиках протеолиза . [11]
Существует несколько различных механизмов, с помощью которых энергия может передаваться без излучения (без поглощения или испускания фотонов) между двумя красителями, донором и акцептором. Резонансная передача энергии Ферстера (FRET или FET) представляет собой механизм динамического тушения, поскольку передача энергии происходит, когда донор находится в возбужденном состоянии. FRET основан на классических диполь-дипольных взаимодействиях между переходными диполями донора и акцептора и сильно зависит от расстояния между донором и акцептором, R , спадающего со скоростью 1/ R 6. FRET также зависит от спектрального перекрытия донор-акцептор (см. Рисунок) и относительной ориентации дипольных моментов перехода донора и акцептора. FRET обычно может происходить на расстояниях до 100 Å.
Декстер (также известный как обмен Декстером или столкновительная передача энергии, в просторечии известный как передача энергии Декстера ) является еще одним механизмом динамического гашения. [12] Декстеровский перенос электрона — это короткодействующее явление, которое экспоненциально спадает с расстоянием (пропорционально e — kR , где k — константа, зависящая от обратной величины ван-дер-ваальсова радиуса атома [ нужна ссылка ]) и зависит от пространственного перекрытия молекулярных орбиталей донора и тушителя. В большинстве ситуаций донор-флуорофор-гаситель-акцептор механизм Ферстера более важен, чем механизм Декстера. Как при переносе энергии Фёрстера, так и при переносе энергии Декстера формы спектров поглощения и флуоресценции красителей не изменяются.
Перенос электронов Декстера может быть значительным между красителем и растворителем, особенно когда между ними образуются водородные связи.
Оставшийся механизм передачи энергии представляет собой статическое гашение (также называемое контактным гашением). Статическое гашение может быть доминирующим механизмом для некоторых зондов репортер-гаситель. В отличие от динамического тушения статическое тушение происходит, когда молекулы образуют комплекс в основном состоянии, т. е. до возбуждения. Комплекс обладает своими уникальными свойствами, такими как отсутствие флуоресценции и уникальный спектр поглощения . Агрегация красителя часто происходит из-за гидрофобных эффектов — молекулы красителя складываются вместе, чтобы свести к минимуму контакт с водой. Плоские ароматические красители, которые подобраны для ассоциации посредством гидрофобных сил, могут усиливать статическое гашение. Высокие температуры и добавление поверхностно-активных веществ имеют тенденцию нарушать образование комплексов в основном состоянии.
