_in_the_field..jpg/1280px-OS1p_modulated_fluorometer_measuring_photosynthetic_yield_Y(II)_in_the_field..jpg)
Флуориметр , флуориметр или флуориметр — это устройство, используемое для измерения параметров флуоресценции видимого спектра : ее интенсивности и распределения длин волн спектра испускания после возбуждения определенным спектром света . [1] Эти параметры используются для определения наличия и количества определенных молекул в среде. Современные флуориметры способны обнаруживать концентрации флуоресцентных молекул вплоть до 1 части на триллион.
Флуоресцентный анализ может быть на порядок более чувствительным, чем другие методы. Приложения включают химию / биохимию , медицину , мониторинг окружающей среды . Например, они используются для измерения флуоресценции хлорофилла для исследования физиологии растений .
Обычно флуорометры используют двойной луч. Эти два луча работают в тандеме, чтобы уменьшить шум, создаваемый колебаниями мощности излучения. Верхний луч проходит через фильтр или монохроматор и проходит через образец. Нижний луч проходит через аттенюатор и регулируется, чтобы попытаться соответствовать мощности флуоресценции, выделяемой образцом. Свет от флуоресценции образца и нижний, ослабленный луч детектируются отдельными преобразователями и преобразуются в электрический сигнал, который интерпретируется компьютерной системой.
Внутри машины преобразователь, который обнаруживает флуоресценцию, созданную верхним лучом, расположен на расстоянии от образца и под углом 90 градусов к падающему верхнему лучу. Машина сконструирована таким образом, чтобы уменьшить рассеянный свет от верхнего луча, который может попасть на детектор. Оптимальный угол составляет 90 градусов. Существует два разных подхода к выбору падающего света, что дает возможность использовать различные типы флуориметров. Если фильтры используются для выбора длин волн света, машина называется флуориметром. В то время как спектрофлуориметр обычно использует два монохроматора, некоторые спектрофлуориметры могут использовать один фильтр и один монохроматор. Где, в этом случае, широкополосный фильтр действует для уменьшения рассеянного света, в том числе от нежелательных порядков дифракции дифракционной решетки в монохроматоре.
Источники света для флуорометров часто зависят от типа исследуемого образца. Одним из наиболее распространенных источников света для флуорометров является ртутная лампа низкого давления . Она обеспечивает множество длин волн возбуждения, что делает ее наиболее универсальной. Однако эта лампа не является непрерывным источником излучения. Ксеноновая дуговая лампа используется, когда необходим непрерывный источник излучения. Оба этих источника обеспечивают подходящий спектр ультрафиолетового света, который вызывает хемилюминесценцию . Это всего лишь два из многих возможных источников света. [ необходима цитата ]
Стеклянные и кварцевые кюветы часто являются сосудами, в которые помещают образец. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы не оставлять отпечатков пальцев или других следов на внешней стороне кюветы, поскольку это может привести к нежелательной флуоресценции. Иногда для очистки поверхностей сосудов используются растворители «Spectro grade», такие как метанол, чтобы минимизировать эти проблемы.
Флуориметрия широко используется в молочной промышленности для проверки успешности пастеризации . Это делается с использованием реагента, который гидролизуется до флуорофора и фосфорной кислоты щелочной фосфатазой в молоке. [2] Если пастеризация прошла успешно, то щелочная фосфатаза будет полностью денатурирована , и образец не будет флуоресцировать. Это работает, потому что патогены в молоке убиваются любой тепловой обработкой, которая денатурирует щелочную фосфатазу. [3] [4]
Производители молока в Великобритании обязаны проводить флуоресцентный анализ для подтверждения успешности пастеризации [5] , поэтому на всех молочных заводах Великобритании установлено флуориметрическое оборудование.
Тиофлавины — это красители, используемые для гистологического окрашивания и биофизических исследований агрегации белков. [6] Например, тиофлавин Т используется в технике RT-QuIC для обнаружения неправильно свернутых прионов, вызывающих трансмиссивную губчатую энцефалопатию .
.jpg/1280px-August_6,_2011_Chlorophyll_filtered_from_our_water_samples_(6016326962).jpg)
Флуориметры широко используются в океанографии для измерения концентрации хлорофилла на основе флуоресценции хлорофилла пигментами клеток фитопланктона . Флуоресценция хлорофилла является широко используемым показателем количества (биомассы) микроскопических водорослей в воде. В лаборатории после отбора проб воды исследователи извлекают пигменты из фильтра, на котором находятся клетки фитопланктона, затем измеряют флуоресценцию экстракта в настольном флуориметре в темной комнате. [7] Для непосредственного измерения флуоресценции хлорофилла «in situ» (в воде) исследователи используют приборы, предназначенные для оптического измерения флуоресценции (например, зонды с прикрепленными дополнительными электронными оптическими датчиками). Оптические датчики излучают синий свет, чтобы возбуждать пигменты фитопланктона и заставлять их флуоресцировать или излучать красный свет. Датчик измеряет эту индуцированную флуоресценцию, измеряя красный свет как напряжение, и прибор сохраняет его в файле данных. Сигнал напряжения датчика преобразуется в концентрацию с помощью калибровочной кривой в лаборатории с использованием красителей красного цвета, таких как родамин , стандартов, таких как флуоресцеин , или живых культур фитопланктона . [8]
Флуоресценция хлорофилла океана измеряется на исследовательских судах, небольших лодках, буях, доках и пирсах по всему миру. Флуориметрические измерения используются для картирования концентраций хлорофилла в поддержку дистанционного зондирования цвета океана . Специальные флуориметры для океанских вод могут измерять свойства, выходящие за рамки общего количества флуоресценции, такие как квантовый выход фотохимии , время флуоресценции и флуоресценция клеток при воздействии увеличивающегося количества света. [9] Аквакультурные операции, такие как рыбные фермы, используют флуориметры для измерения доступности пищи для фильтрующих животных, таких как мидии [10] и для обнаружения начала вредоносного цветения водорослей (ВЦВ) и/или « красных приливов » (не обязательно одно и то же). [11]
Флуориметры можно использовать для определения концентрации нуклеиновых кислот в образце. [12]
Существует два основных типа флуорометров: фильтровые флуорометры и спектрофлуорометры. Разница между ними заключается в способе выбора длин волн падающего света; фильтровые флуорометры используют фильтры, а спектрофлуорометры — решетчатые монохроматоры. Фильтровые флуорометры часто приобретаются или изготавливаются по более низкой цене, но они менее чувствительны и имеют меньшее разрешение, чем спектрофлуорометры. Фильтровые флуорометры также способны работать только на длинах волн доступных фильтров, тогда как монохроматоры, как правило, свободно настраиваются в относительно широком диапазоне. Потенциальный недостаток монохроматоров возникает из этого же свойства, поскольку монохроматор может неправильно калиброваться или настраиваться, тогда как длина волны фильтров фиксируется при производстве.