نوشته شده در دیدگاه‌تان را بنویسید

برای انجام آزمایش‌ به کدام روش نیاز دارم؛ فلوریمتریک یا کالریمتریک؟! (قسمت اول)

فلورسانس اسپکتروسکوپی (اسپکتروفلوریمتری یا فلوریمتری) نوعی اسپکتروسکوپی الکترومغناطیسی است که خاصیت فلورسانس را در نمونه‌های مورد مطالعه، بررسی می‌نماید. در این تکنیک از یک اشعه نورانی با شدت مشخص، برای تحریک الکترون‌ها استفاده می‌شود. در نتیجه الکترون‌ها به سطوح بالاتر انرژی منتقل می‌گردند. محدوده طيف الكترومغناطيس می‌تواند از اشعه ماوراء بنفش تا امواج راديويي باشد.مقدار نور جذب شده توسط محلول، تابع قوانين Beer وLambert  است و از رابطه A=e lc محاسبه مي‌شود.

فلوریمتریک یکی از روش‌هاي مختلفی‌ست كه مي‌تواند انرژي بدست آمده در اثر جذب را که يك مولكول رها می‌نمايد بررسي كند. وقتي دفع انرژي به صورت انتشار امواج و در جهات مختلف صورت گيرد اين پديده را فتولومينانس مي‌گويند. لومینسانس فرآیندی است که در آن ماده از حالت برانگیخته به حالت پایه آمده و انرژی خود را به صورت تابش آزاد می‌کند که شامل فتولومينانس و شیمیولومينانس می‌باشد. دو پديده مهم در فتولومينانس، فسفرسانس و فلورسانس است. اندازه گیری لومینسانس تابش یافته از ماده می‌تواند منجر به کسب اطلاعات تجزیه‌ای از کل سامانه گردد. برای این منظور طیف‌سنج‌های (Spectrometers) لومینسانس طراحی و به کارگرفته می‌شوند. كه اين دو پديده را از اندازه‌گيري مدت زمان حالت برانگيخته‌شدنشان می‌شناسند، كه پديده فسفرسانس بيشتر از فلورسانس مي‌باشد.اما از نظر تجزيه فلورسانس مهم‌تر از فسفرسانس بوده و تاييد بيشتري خواهد شد. به كمك اندازه‌گيري شدت فلورسانس غلظت‌هاي بسيار كم از اجسام آلي و معدني را مي‌توان اندازه گرفت. اگر زمان نشر نور بين510 تا 8- 10ثانيه، باشد فلورسانس و اگر از 410 ثانيه بيشتر باشد فسفرسانس مي‌گويند، حساسيت روش فلورسانس بيشتر از روش جذبي است و مي‌توان غلظت­‌هاي بسيار كم حدود ppm (چند قسمت در ميليون) يا 10/1 ppm را اندازه گرفت ولي كاربرد فلوريمتر كمتر از روش‌هاي جذبي است چون اجسامي كه قادر به توليد فلورسانس باشند كم هستند. تنها نانومواد و ترکیبات مولکولی خاصی قادر به نشر لومینسانس می‌باشند. برخی ترکیبات معدنی، آلی و بعضی کمپلکس‌های آلی فلزی گونه‌های مولکولی فعال در پدیده لومینسانس می‌باشند. فرآیند تابش لومینسانس در این ترکیبات می‌تواند جهت بررسی سیستم و یا اندازه‌گیری غلظت مورد استفاده قرار گیرد. همچنین این ترکیبات در بسیاری از موارد به عنوان نشانه (Label) جهت نشان‌دار کردن مولکول‌ها یا ذرات شیمیایی دیگر به کار می‌روند. با این روش می‌توان بسیاری از سامانه‌هایی را که به طور عادی در لومینسانس غیرفعال‌اند، مورد مطالعه و کاربرد قرار داد.

از دو پديده فلورسانس و فسفرسانس در تجربه كمي و كيفي استفاده مي‌كنندكه استفاده فلورسانس در روش كمي بيشتر است. فلورسانس با غلظت های بسيار كم (مقادير جزئي از غلظت رابطه خطي دارد) كاربرد دارد لذا می‌توانيم براي تعيين غلظت استفاده كنيم(FµC). در فلورسانس وقتي منبع نور را خاموش مي كنيم، نشر نور از جسم قطع ميشود ولي در فسفرسانس بعد از خاموش كردن منبع هنوز هم جسم نور ساطع مي كند از نظر دقت روش، دقت فلورسانس خيلي بيشتر از UV است ولي كاربرد آن كمتر از اسپكتروسكوپي ماوراء بنفش است.زيرا تعداد داروهاي داراي فلورسانس خيلي كم است. تنها بعضي داروها مثل بربرين (آلكالوييد زرشك)، مورفين و… فلورسانس دارند. در حالي كه اكثر داروهاجذب UV دارند. در بعضي مواقع مي‌توان براي موادي كه خود فلورسانس ندارند،از آنها مشتقي تهيه كرد و بعد فلورسانس آن مشتق را اندازه گيري كرد.

کاربرد هایش در شیمی / بیوشیمی، پزشکی، نظارت بر محیط زیست می باشد. به طور گسترده ای توسط صنایع لبنی به منظور بررسی اینکه آیا پاستوریزاسیون موفق بوده است یا نه ، Fluorophos استفاده می شود. این کار با استفاده از یک معرف که اسید فسفریک فلوئورسازه را توسط آلکالن فسفاتاز در شیر ، هیدرولیز می کند  انجام می شود.

دو نوع اساسی از فلوریمتر ها از  وجود دارند که عبارت اند از : فلوریمتر فیلتری و اسپکترو فلوریمتر. تفاوت میان این دو نحوه ی انتخاب طول موج نور تابشی است. فلوریمتر فیلتری از  فیلتر استفاده می کند در حالی که یک اسپکتروفلوریمتر از مونوکروماتورهای گریتینگ استفاده می‌کند. فیلتر فلوریمترها اغلب خریداری‌شده یا ساخته شده در هزینه‌های پایین با  حساسیت کمتر از اسپکتروفلوریمترها هستند.

برای انجام آزمایش‌ به کدام روش نیاز دارم؛ فلوریمتریک یا کالریمتریک؟! (قسمت دوم)

منابع:

1. محسن بهپور، مهشید گلستانه، ابراهیم هنرمند، “طیف سنجی لومینسانس“، چاپ اول. تهران: انتشارات جاودانه،جنگل، (1387)

2. http://www.cellmigration.org/resource/imaging/imaging_approaches_correlation_microscopy.shtml

 

نوشته شده در دیدگاه‌تان را بنویسید

لومینسانس یا فلوروسنس؟

به نظر می‌رسد لومینسانس و فلورسنس یک معنی دارند مخصوصا هنگام استفاده از این مفاهیم به عنوان راهکارهای ردیابی مغناطیسی در آزمایشگاه‌های بیوسنسور یا آزمایشات تشخیصی in-vitro.  اما آن‌ها یکسان نیستند. بله، این مفاهیم هر دو یک فوتون را به عنوان الکترون می‌گیرند و الکترون از حالت انرژی بالاتر به حالت انرژی پایین‌تر می‌رود، اما تفاوت در روش متداولی است که در ابتدا موجب جذب الکترون به حالت انرژی بالا می‌شود. در فلورسنس، الکترون با اضافه کردن یک فوتون به حالت انرژی بالاتر برمی‌گردد. در لومینسانس، الکترون در حالت انرژی بالا به علت ایجاد نیتروژن متوسط ​​در یک واکنش شیمیایی است. نور در هنگام تجزیه محصولات نهایی واکنش تولید می‌شود.

انتشار نور در فلورسنس به دلیل یک الکترون برانگیخته است که به حالت انرژی پایین رسیده است.

برانگیختگی:

اولین گام در جهت ایجاد یک مولکول فلورسنت، انتشار نور است که الکترون را به یک سطح انرژی بالاتر تحریک می‌کند با قرار دادن مولکول در نور با طول موج مناسب ( این طیف تحریک نامیده می‌شود ) پروب‌های مختلف فلورسنت با طول موج‌های مختلفی از نور مرئی جذب می‌شوند. به عنوان مثال، الکترون‌های valence در AlexaFluor 594  با ورودی فوتون‌های نور 590 نانومتر به حالت انرژی بالاتر باز می‌گردند، در حالی که AlexaFluor488   با نور 496 نانومتری برانگیخته می‌شود.

انتشار:

در این حالت انرژی بالا الکترون‌ها پایدار نیستند و به حالت انرژی پایین‌تر می‌روند به این معنی که الکترون‌ها به صورت مرحله‌ای از سطح انرژی بالاتر به سطح انرژی پایین‌تر آمده و همیشه انرژی اضافی را به‌عنوان فوتون‌های یک رنگ خاص منتشر می‌کنند. اگر AlexaFluor 594 با طول موج مناسب برانگیخته شود، همیشه نور قرمز را با طول موج 617 نانومتر منتشر می‌کند و AlexaFluor 488 همیشه نور سبز را با طول موج 519 نانومتر منتشر می‌کند. این نور می‌تواند به صورت کیفی توسط چشم اندازه‌گیری شود و هم‌چنین می‌تواند به صورت کمی با طیف سنجی فلورسانس اندازه‌گیری شود.

نمونه دیگری از فلورسنس، نقطه‌های کوانتومی است. نقاط کوانتومی نانوبلورهای فلورسنت هستند که بسیار کوچک بوده و محدود به کوانتوم می‌باشند. این به این معنی است که طول موج انتشار، عملکرد مستقیمی از اندازه نقطه کوانتومی است. طیف تحریک از نقاط کوانتومی بسیار گسترده است، اما طیف انتشار بسیار باریک است. نقطه کوانتومی، کریستال‌های غیر معدنی هستند در حالی که پروب‌های فلورسنت، مولکول‌ها می‌باشند.

لومینسانس انتشار یک فوتون به علت واکنش شیمیایی است

برای تولید نور در یک واکنش شیمیایی هیچ نوری نیازی نیست که به واکنش اضافه شود. واکنش شیمیایی خود را در یک حالت برانگیخته تولید می‌کند. واسطه‌های با انرژی بالا اغلب گونه‌های اکسید شده‌ای هستند که نور را آزاد می‌کنند زیرا آن‌ها به محصولات نهایی با انرژی کمتری تبدیل می‌شوند. گاهی اوقات این گونه‌های واسطه تنها مقدار کمی نور آزاد می‌کنند. آنزیم‌هایی مانند هورس‌ردیش پراکسیداز (HRP) و آلکالین فسفاتاز (AP) وجود دارند که برای نورپردازی در حضور بستر‌‌های مناسب مورد استفاده قرار می‌گیرند.

واکنش‌های شیمیایی در IVD مغناطیسی

از طریق تکنیک‌های ترکیبی، یک آنزیم لومینسانس مانند HRP یا AP می‌تواند به مولکول اسیدنوکلئیک و یک ذره مغناطیسی متصل شود. پس از جداسازی مغناطیسی، حضور یا عدم وجود هدف را می‌توان با افزودن مستقیم ماده شیمیایی و اندازه‌گیری میزان نور تولید شده مورد ارزیابی قرار داد. اگر مولکول هدف در نمونه وجود داشته باشد، به دلیل واکنش شیمیایی مولکولی، نور وجود خواهد داشت. اگر مولکول هدف در نمونه وجود نداشته باشد، هیچ واکنش رخ نمی‌دهد و هیچ نوری تولید نمی‌شود. اگر منحنی استاندارد استفاده شود، این اندازه‌گیری می‌تواند کمی باشد.

 

منابع:

Wang, G., Cong, W., Wang, C. and Liu, F., Rensselaer Polytechnic Institute, 2019. Stored luminescence computed tomography. U.S. Patent Application 10/285,659.

Puttock, E.V., Walden, M.T. and Williams, J.G., 2018. The luminescence properties of multinuclear platinum complexes. Coordination Chemistry Reviews367, pp.127-162.

Josephson, L., Medchem Imaging, 2018. Sequence Specific Fluorescence for Peptide-Fluorochrome Interactions. U.S. Patent Application 15/728,502.