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.

Chúng ta thường chấp nhận rằng việc phân chia chức năng của tế bào eukaryotic được phản ánh qua sự xuất hiện khác nhau của các protein trong các bào quan của chúng. Vị trí và chức năng sinh lý của một protein có mối quan hệ chặt chẽ; thông tin địa phương về một protein do đó là rất quan trọng để hiểu vai trò của nó trong các quá trình sinh học. Việc hình dung các protein cư trú trên các cấu trúc nội bào bằng kính hiển vi huỳnh quang đã trở thành một phương pháp thường quy trong sinh học tế bào và ngày càng được sử dụng để đánh giá sự đồng địa điểm của chúng với các dấu ấn đã được đặc trưng rõ ràng. Tuy nhiên, các phương pháp phân tích hình ảnh cho các nghiên cứu đồng địa điểm là một lĩnh vực tranh cãi và bí ẩn. Do đó, chúng tôi đã tiến hành xem xét các phương pháp phân tích đồng địa điểm hiện đang được sử dụng, giới thiệu các khái niệm quang học cơ bản quan trọng cho việc thu thập hình ảnh và phân tích sau đó. Chúng tôi cung cấp một tóm tắt các mẹo thực hành cho việc thu thập và xử lý hình ảnh mà nên diễn ra trước khi thực hiện phân tích đồng địa điểm đúng. Hơn nữa, chúng tôi thảo luận về việc áp dụng và khả năng thực hiện của các công cụ đồng địa điểm cho các tình huống đồng địa điểm sinh học khác nhau và thảo luận về những điểm mạnh và điểm yếu tương ứng của chúng. Chúng tôi đã tạo ra một bộ công cụ mới cho phân tích đồng địa điểm dưới tế bào trong ImageJ, được gọi là JACoP, tích hợp các phương pháp thống kê toàn cầu hiện tại và một phương pháp dựa trên đối tượng mới.

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.

Độ phân giải bên đạt được mức cao hơn gấp đôi so với giới hạn nhiễu xạ cổ điển bằng cách sử dụng chiếu sáng cấu trúc trong kính hiển vi huỳnh quang trường rộng. Mẫu vật được chiếu sáng bằng một loạt các mẫu ánh sáng kích thích, gây ra thông tin độ phân giải cao không thể tiếp cận trong điều kiện bình thường được mã hóa vào hình ảnh quan sát được. Các hình ảnh ghi lại được xử lý tuyến tính để trích xuất thông tin mới và tạo ra một hình ảnh tái cấu trúc với độ phân giải gấp đôi so với bình thường. Khác với kính hiển vi quang sai, cải tiến độ phân giải này không cần phải loại bỏ bất kỳ ánh sáng phát xạ nào. Phương pháp này tạo ra những hình ảnh có độ rõ nét tăng đáng kể so với cả kính hiển vi truyền thống và kính hiển vi quang sai.

Chúng tôi đã chỉ ra rằng Alamar Blue chính là resazurin. ‘Thử nghiệm giảm resazurin’ đã được sử dụng trong khoảng 50 năm để theo dõi sự ô nhiễm vi khuẩn và nấm men trong sữa, cũng như để đánh giá chất lượng tinh trùng. Resazurin (màu xanh và không phát quang) được giảm thành resorufin (màu hồng và phát quang mạnh) và tiếp tục được giảm thành hydroresorufin (không màu và không phát quang). Vẫn chưa biết quá trình giảm này xảy ra như thế nào, bên trong tế bào thông qua hoạt động enzyme hay trong môi trường như một phản ứng hóa học, mặc dù dạng huỳnh quang đã được giảm của Alamar Blue đã được phát hiện trong tế bào chất và trong nhân của các tế bào sống và tế bào chết. Gần đây, thuốc nhuộm này đã trở nên phổ biến như một cách rất đơn giản và linh hoạt để đo lường sự phát triển của tế bào và tính độc tế bào. Thuốc nhuộm này có nhiều ưu điểm so với các thử nghiệm độc tế bào hay phát triển tế bào khác, nhưng chúng tôi đã quan sát thấy một số nhược điểm trong việc sử dụng Alamar Blue thường xuyên. Các thử nghiệm với một số chất độc hại trên các dòng tế bào khác nhau và tế bào gan sơ cấp của chuột đã cho thấy sự tích lũy sản phẩm huỳnh quang của Alamar Blue trong môi trường, điều này có thể dẫn đến việc ước lượng quá mức về dân số tế bào. Hơn nữa, việc giảm mạnh Alamar Blue bởi các tế bào có hoạt động trao đổi chất dẫn đến một sản phẩm cuối không phát quang, vì vậy có thể dẫn đến việc ước lượng thấp về hoạt động tế bào.

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.