Huỳnh quang là gì? Các công bố khoa học về Huỳnh quang

Việc phát hiện quang học và phân tích quang phổ của các phân tử đơn lẻ và các hạt nano đơn đã được thực hiện ở nhiệt độ phòng thông qua việc sử dụng tán xạ Raman cường cường độ bề mặt. Các hạt nano colloidal bạc đơn lẻ đã được sàng lọc từ một quần thể lớn không đồng nhất dựa trên các đặc tính phụ thuộc kích thước đặc biệt và sau đó được sử dụng để khuếch đại các dấu hiệu quang phổ của các phân tử hấp phụ. Đối với các phân tử đơn lẻ rhodamine 6G hấp phụ trên các hạt nano đã chọn, các hệ số khuếch đại Raman nội tại đạt mức từ 10¹⁴ đến 10¹⁵, lớn hơn nhiều so với các giá trị trung bình của quần thể thu được từ các phép đo thông thường. Sự khuếch đại to lớn này dẫn tới các tín hiệu dao động Raman có cường độ mạnh hơn và ổn định hơn so với huỳnh quang của phân tử đơn.

Màng lọc Nuclepore polycarbonate có ưu thế hơn màng lọc cellulose trong việc đếm trực tiếp vi khuẩn vì chúng có kích thước lỗ đồng nhất và bề mặt phẳng giữ tất cả vi khuẩn ở trên bề mặt màng. Trong khi màng lọc cellulose cũng giữ tất cả vi khuẩn, nhiều vi khuẩn bị lọt vào bên trong màng, nơi không thể đếm được. Trước khi sử dụng, màng lọc Nuclepore phải được nhuộm màu với irgalan black để loại bỏ hiện tượng tự phát huỳnh quang. Số lượng vi khuẩn đếm được trực tiếp trong nước hồ và nước biển cao gấp đôi khi sử dụng màng Nuclepore so với màng lọc cellulose.

Việc sử dụng huỳnh quang diệp lục để giám sát hiệu suất quang hợp trong tảo và thực vật hiện đã trở nên phổ biến. Bài đánh giá này xem xét cách các thông số huỳnh quang có thể được sử dụng để đánh giá những thay đổi trong hóa học quang học của hệ quang hợp II (PSII), dòng điện tử tuyến tính và sự đồng hóa CO₂ trong vivo, đồng thời đưa ra cơ sở lý thuyết cho việc sử dụng các thông số huỳnh quang cụ thể. Mặc dù các thông số huỳnh quang có thể được đo dễ dàng, nhưng có thể gặp nhiều vấn đề tiềm ẩn khi ứng dụng chúng để dự đoán sự thay đổi trong hiệu suất quang hợp. Đặc biệt, việc xem xét các vấn đề liên quan đến ước tính chính xác hiệu suất hoạt động của PSII được đo bằng huỳnh quang và mối quan hệ của nó với tốc độ dòng điện tử tuyến tính và sự đồng hóa CO₂ được đề cập. Các vai trò của sự dập tắt quang hóa và phi quang hóa trong xác định sự thay đổi hiệu suất hoạt động của PSII cũng được khám phá. Cuối cùng, ứng dụng của chụp ảnh huỳnh quang vào nghiên cứu độ không đồng đều của quang hợp và sàng lọc nhanh số lượng lớn thực vật gây xáo trộn quang hợp và trao đổi chất liên quan cũng được xem xét.

Các hằng số tốc độ dập tắt huỳnh quang, k_q, nằm trong khoảng từ 10⁶ đến 2 × 10¹⁰ M⁻¹ giây⁻¹, của hơn 60 hệ thống cho-nhận electron điển hình đã được đo trong acetonitrile tách oxy và cho thấy có mối quan hệ với sự thay đổi thế năng tự do, ΔG₂₃, liên quan đến quá trình chuyển electron thực tế

Hình ảnh phóng to

trong phức hợp gặp gỡ và thay đổi trong khoảng từ +5 đến −60 kcal/mol. Mối quan hệ này dựa trên cơ chế chuyển electron ngoại-đường dãn cơ adiabatic yêu cầu ΔG^≠₂₃, thế năng tự do kích hoạt của quá trình này, là một hàm đơn điệu của ΔG₂₃ và cho phép tính toán các hằng số tốc độ dập tắt chuyển electron từ dữ liệu quang phổ và điện hóa.

Một nghiên cứu chi tiết về một số hệ thống mà các hằng số dập tắt tính toán khác biệt với các hằng số thí nghiệm đến vài bậc quy mô đã tiết lộ rằng cơ chế dập tắt hoạt động trong những trường hợp này là chuyển nguyên tử hydro thay vì chuyển electron.

Các điều kiện mà các cơ chế khác nhau này áp dụng và hậu quả của chúng được thảo luận.

Flúorêxcamine là một chất phản ứng mới dùng để phát hiện các amine sơ cấp trong phạm vi picomole. Phản ứng của nó với amine diễn ra gần như tức thời ở nhiệt độ phòng trong môi trường nước. Các sản phẩm của phản ứng này có tính huỳnh quang cao, trong khi chất phản ứng và các sản phẩm phân hủy của nó không có tính huỳnh quang. Các ứng dụng được thảo luận trong bài viết.

Phương pháp PCR Ngược Dòng Thời gian Thực dựa trên huỳnh quang (RT-PCR) được sử dụng rộng rãi để định lượng mức mRNA ở trạng thái ổn định và là một công cụ quan trọng cho nghiên cứu cơ bản, y học phân tử và công nghệ sinh học. Các thử nghiệm dễ tiến hành, có khả năng xử lý khối lượng lớn, và có thể kết hợp độ nhạy cao với độ đặc hiệu đáng tin cậy. Công nghệ này đang tiến hóa nhanh chóng với sự xuất hiện của các enzym, hóa chất và thiết bị mới. Tuy nhiên, mặc dù RT-PCR thời gian thực đã giải quyết nhiều khó khăn vốn có trong RT-PCR thông thường, nó đã trở nên ngày càng rõ ràng rằng nó tạo ra những vấn đề mới cần giải quyết cấp thiết. Do đó, bên cạnh việc cung cấp bức tranh tổng thể về công nghệ RT-PCR thời gian thực, bài đánh giá này còn có mục tiêu bổ sung: sẽ mô tả và thảo luận cụ thể một số vấn đề liên quan đến việc giải thích các kết quả có tính chất số học và dễ dàng phân tích thống kê, nhưng độ chính xác của chúng bị ảnh hưởng đáng kể bởi sự biến đổi của hóa chất và người điều hành.

Một phương pháp huỳnh quang được mô tả để cung cấp các đo lường nhạy cảm của chlorophyll a đã chiết xuất, không bị các lỗi liên quan đến các kỹ thuật axit hóa truyền thống. Các cấu hình quang học huỳnh quang đã được tối ưu hóa để đạt được độ nhạy tối đa với Chl a trong khi giữ phản ứng không nhạy từ cả Chl b và pheopigments. Dưới tỉ lệ Chl b:Chl a cực đoan nhất có khả năng xảy ra trong tự nhiên (1 : 1 mol), phương pháp mới chỉ dẫn đến sự ước lượng quá mức 10% giá trị thực của Chl a, trong khi các ước tính từ các phương pháp axit hóa cũ thì thấp hơn 2,5 lần. Trong điều kiện nồng độ pheopigments cao (pheo a: Chl a = 1 : 1 mol), phương pháp mới cung cấp các ước lượng Chl a tương đương với những người được xác định từ kỹ thuật axit hóa. Phương pháp đơn giản mới yêu cầu một phép đo huỳnh quang đơn và cung cấp độ nhạy phù hợp cho kích thước mẫu nhỏ (<200 ml) ngay cả trong các môi trường biển và nước ngọt oligotrophic nhất.

Bài báo này mô tả ứng dụng thực nghiệm đầu tiên của quang phổ tương quan huỳnh quang, một phương pháp mới để xác định các hằng số động hóa học và hệ số khuếch tán. Các đại lượng này được đo bằng cách quan sát hành vi thời gian của những dao động nồng độ nhỏ xảy ra tự phát trong hệ phản ứng ngay cả khi nó ở trạng thái cân bằng. Trạng thái cân bằng của hệ không bị xáo trộn trong suốt quá trình thí nghiệm. Các hệ số khuếch tán và các hằng số tốc độ hóa học quyết định hành vi thời gian trung bình của những dao động tự phát này giống như những gì được tìm kiếm bởi các phương pháp thông thường hơn, bao gồm kỹ thuật nhảy nhiệt độ hoặc các kỹ thuật kích thích khác. Thí nghiệm chủ yếu bao gồm việc đo sự biến đổi theo thời gian số lượng phân tử của các tác nhân phản ứng xác định trong một thể tích dung dịch mở cụ thể. Nồng độ của một tác nhân phản ứng được đo bằng huỳnh quang của nó; thể tích mẫu được xác định bởi một chùm tia laser tập trung kích thích huỳnh quang. Phát xạ huỳnh quang dao động tỷ lệ với sự thay đổi trong số lượng phân tử huỳnh quang khi chúng khuếch tán vào và ra khỏi thể tích mẫu và khi chúng được tạo ra hoặc loại bỏ thông qua các phản ứng hóa học. Số lượng phân tử tác nhân phản ứng này phải nhỏ để cho phép phát hiện các dao động nồng độ. Do đó, thể tích mẫu là nhỏ (10⁻⁸ ml) và nồng độ của các chất tan là thấp (∼ 10⁻⁹ M). Chúng tôi đã áp dụng kỹ thuật này để nghiên cứu hai hệ mẫu: ví dụ đơn giản về khuếch tán thuần túy của một loài huỳnh quang đơn, rhodamine 6G, và ví dụ thú vị nhưng thách thức hơn về phản ứng của DNA đại phân tử với thuốc ethidium bromide để tạo thành một phức huỳnh quang. Sự tăng cường huỳnh quang của ethidium bromide khi hình thành phức có thể cho phép quan sát sự suy giảm của các dao động nồng độ thông qua phản ứng hóa học và do đó xác định các hằng số tốc độ hóa học.

Nhiễm sắc thể có thể được nhuộm màu cụ thể trong dải phân cách ở kỳ giữa và nhân tế bào trung gian bằng lai tại chỗ sử dụng toàn bộ thư viện DNA đặc trưng của nhiễm sắc thể. DNA gắn nhãn không được sử dụng để ức chế sự lai của các trình tự trong thư viện liên kết với nhiều nhiễm sắc thể. Nhiễm sắc thể mục tiêu có thể phát sáng mạnh ít nhất gấp 20 lần so với các nhiễm sắc thể khác theo độ dài đơn vị. Tam bội 21 và các chuyển đoạn liên quan đến nhiễm sắc thể 4 có thể được phát hiện trong dải phân tán ở kỳ giữa và nhân tế bào trung gian bằng cách sử dụng kỹ thuật này.