Kinetyka szybkich reakcji dwucząsteczkowych badanych za pomocą wygaszania fluorescencji. [Cz.] 3. Metoda jednofotonowa

• Autorzy: Sikorski M.

Warianty tytułu

EN

Kinetics of fast bimolecular reactions studied by fluorescence quenching. [Pt.] 3. Single photon counting

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Często stosowaną metodą rejestracji zaników fluorescencji jest metoda oparta na czasowo skorelowanym zliczaniu pojedynczych fotonów - TCSPC (Time Correlated Single Photon Counting). Ze względu na swoje zalety, ta metoda detekcji jest często wykorzystywana w badaniach kinetyki wygaszania fluorescencji. Metoda TCSPC została omówiona w licznych monografiach i pracach przeglądowych [1-7]. Niniejszy artykuł nie omawia zatem samej metody detekcji opartej na TCSPC, ma na celu natomiast zwrócenie uwagi na kilka praktycznych aspektów oraz problemów mających znaczenie dla oceny wiarygodności pomiarów wygaszania fluorescencji uzyskiwanych z wykorzystaniem aparatury pracującej na podstawie metody TCSPC. Omówienie przedstawione w tej pracy pomoże, jak mam nadzieję, lepiej zaplanować przyszłe pomiary oraz pozwoli zrozumieć dotychczasowe trudności napotykane w trakcie tego typu badań. Ponadto, w sytuacji gdy kinetyka zaniku fluorescencji donora w obecności wygaszacza jest dyskutowana na podstawie różnych danych uzyskanych z badań doświadczalnych, występujący czasami brak informacji o warunkach i sposobie wykonywania pomiarów utrudnia niezależną interpretację uzyskanych wyników. Niestety, w niektórych pracach poświęconych kinetyce szybkich reakcji dwucząsteczkowych badanych za pomocą wygaszacza fluorescencji podane informacje o warunkach i sposobie wykonywania pomiarów są bardzo skąpe.

EN

The aim of this paper is to review the most widely used technique for studies of fast bimolecular reactions - Time Correlated Single Photon Counting Technique (TCSPCT). The TCSPCT has become one of the most powerful tools to investigate the fluorescence time behaviour. The most prominent point of this method is the use of time-resolved fluorescence quenching as a method for studying diffusion-controlled reactions. The experimentally measured fluorescence decay D(T) is the convolution of the instrument response function E(t) and the fluorescence decay function I(t). The problem to solve is simply to determine the function I(t) when both D(t) and E(t) are known. In practice, however, the problem is highly complicated due to severe experimental distortions and correlations between adjusted parameters. In this paper we have attempted to evaluate the possibilities and limitations of TCSPCT under various conditions in determining the fluorescence quenching kinetics. To investigate fluorescence quenching using SCK theory it is essential to determine the values of R,D and k, because these parameters describe the rate coefficient presents the sum of the diffusion coefficients and R the sum of the radii of the donor in the electronic excited state and of the quencher respectively, and k represents the specific rate constant. However, from the point of view of the fluorescence decay measurement, it is necessary to determine the values of ło, S, Go and L, where Go is a scaling factor. In this paper particular emphasis is placed on the method enabling the determination of the numerical values of E(t) or the elimination of it from the procedure of data fitting according to SCK theory. Table 1 summarises details of experiment when the TCSPCT was employed to study kinetics of fast bimolecular reactions by observation of fluorescence quenching.

Słowa kluczowe

PL

wygaszanie fluorescencji; fluorescencja; kinetyka wygaszania fluorescencji; szybkie reakcje dwucząsteczkowe; funkcja aparaturowa

EN

quenching fluorescence; fast bimolecular reactions

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Chemiczne
• Czasopismo: Wiadomości Chemiczne
• Rocznik: 1998
• Tom: [Z] 52, 1-2
• Strony: 43--55
• Opis fizyczny: tab., bibliogr. 69 poz.

Twórcy

autor

Sikorski M.

• Zakład Fotochemii, Wydział Chemii, Uniwersytet im. A. Mickiewicza ul. Grunwaldzka 6, 60-780 Poznań

• Zakład Fotochemii, Wydział Chemii, Uniwersytet im. A. Mickiewicza ul. Grunwaldzka 6, 60-780 Poznań

Bibliografia

• [1] A. Kawski, Fotoluminescencja roztworów, PWN, Warszawa 1992.
• [2] J. N. Demas, Excited State Lifetime Measurements, Academic Press, New York 1983.
• [3] D. V. O’Connor, D. Phillips, Time Correlated Single Photon Counting, Academic Press, London 1984.
• [4] G. R. Fleming, Adv. Chem. Phys., 1982, 49, 1.
• [5] N. Boens, Pulse fluorometry, [w:] Luminescence Technigues in Chemical and Biochemical Analysis, W. R. G. Baeyens, D. De Keukeleire, K. Korkidis (red.), Marcel Dekker, New York 1991.
• [6] R. Ware Transient luminescence measurements, [w:] Creation and Detection of the Excited State, vol. 1A, A. A. Lamola, Dekker, New York 1971.
• [7] E. M. Emanuela, G. B. Sieriejewa, Wybrane metody badania kinetyki reakcji chemicznych, PWN, Warszawa 1988.
• [8] A. Grinvald, I. Z. Steinberg, Anal. Biochem., 1974, 59, 583.
• [9] D.R. James, D. R. M. Demmer, R. E. Verall, R. P. Stecr, Rcv. Sci. Instrum., 1983,54,1121.
• [10] M. Van Den Zegel, N. Boens, D. Dacms, F. C. De Schryver, Chem. Phys., 1986,101. 311.
• [11] L. P. Hart, M. Daniels, Appl. Spectrosc., 1992, 46, 191.
• [12] D. Phillips, R. C. Drake, D. V. O’Connor, R. L. Christcnscn, Analytical Instrumentation, 1985, 14, 267.
• [13] D. V. O’Connor, W. R. Ware, J. C. Andre, J. Chem. Phys., 1979, 83, 1333.
• [14] P. R. Bevington, Data Reduction and Error Analysis for the Physical Science, McGraw-Hill, New York 1969.
• [15] J. C. Andre, L. M. Vincent, D. V. O’Connor, W. R. Ware, J. Phys. Chem., 1979,83,2285.
• [16] T. N. Solie, E. W. Small, I. Isenberg, Biophys. 1, 1980, 29, 367.
• [17] B. Valeur, Chem. Phys., 1978, 30, 85.
• [18] J. R. Knutson, J. M. Beechcm, L. Brand, Chem. Phys. Lett., 1983, 102, 501.
• [19] J. M. Beechem, M. Ameloot, J. R. Knutson, L. Brand, [w:] Fluorescence Spectroscapy, vol. 1: Principles and Technigues, J. R. Lakowicz (red.). Plenum Press, New York 1988.
• [20] J. M. Beechem, M. Ameloot, L. Brand, Chem. Phys. Lelt., 1985, 120, 466.
• [21] A. E. McKinnon, A. G. Szabo, D. R. Miller, J. Phys. Chem., 1977, 81, 1564.
• [22] M. Straume, S. G. Fraiser-Cadoret, M. L. Johnson, Least-sguares analysis of fluores-cence data, [w:] Topics in Fluorescence Spectroscapy, vol. 2, J. R. Lakowicz. (red.). Plenum Press, New York 1991.
• [23] C. Lewis, W. R. Ware, L. J. Doemeny, T. L. Nemzek, Rev. Sci. Instrum., 1973, 44, 107.
• [24] J. B. A. Ross, C. J. Schmidt, L. Brand, Biochemistry, 1981, 20, 4369
• [25] Recommended methodsforfluorescence decay analysis. 11/PAC Commission on Photochcmistry, D. F. Eaton, Pure Appl. Chem., 1990, 62, 1631.
• [26] J. Vecer, A. A. Kowalczyk, L. Davenport, R. E. Dale, Rev. Sei. Instrum., 1993,64, 3413.
• [27] J. Vecer, A. A. Kowalczyk, R. E. Dale, ibid., 1993, 64, 3403.
• [28] Ph. Wahl, J. C. Auchet, B. Donzcl, ibid, 1974, 45, 28.
• [29] P. Gauduchon, Ph. Wahl, Biophys. Chem., 1978, 8, 78.
• [30] R. W. Wijnaendts van Resandt, R. H. Vogcl, S. W. Provencher, Rev. Sei. Instrum., 1982, 53, 1392.
• [31] M. Zuker, A. G. Szabo, L. Bramall, D. T. Krajcarski, B. Selinger, ibid., 1985, 56, 14.
• [32] W. R. Ware, M. Pratinidhi, R. K. Bauer, ibid., 1983, 54, 1148.
• [33] N. Boens, N. Tamai, I. Yamazaki, T. Yamaz.aki, Photochem. Photobiol., 1990,52,911.
• [34] S. Kinoshita, T. Kushida, Analytical Instrumentation, 1985, 14. 503.
• [35] G. Hazen, A. Grinvald, M. May tal, I. Z. Steinberg, Rew. Sci. Instrum., 1974,45, 1602.
• [36] A. Britten, G. Lockwood, Molecular Photochemistry, 1976, 7, 79.
• [37] M. M. H. Khalil, N. Boens, M. Van der Auweraer, M. Ameloot, R. Andriessen, J. Hofkens, F. C. De Schryver, J. Phys. Chem., 1991, 95, 9375.
• [38] D. J. S. Birch, R. E. Imhof, A. Dutch, J. Phys. E: Sci. Instrum., 1984, 17, 417.
• [39] D. J. S. Birch, R. E. Imhof, A. Dutch, Rev. Sci. Instrum., 1984, 55, 1255.
• [40] W. Augustyniak, J. Koput, A. Maciejewski, M. Sikorski, R. P. Steer, M. Szymański, Polish J. Chem., 1993, 67, 1049.
• [41] W. Augustyniak, A. Maciejewski, M. Sikorski, R. P. Steer, M. Szymański, SPIE - The International Society for Optical Engineering, 1995, 2202, 416.
• [42] C. J. Ho, A. L. Motyka, M. R. Topp, Chem. Phys. Lett, 1989, 158, 51.
• [43] A. Maciejewski, D. R. Demmer, D. R. James, A. Safarzadeh-Amiri, R. E Verrall, R. P. Steer, J. Am. Chem. Soc., 1985, 107, 2831.
• [44] A. Maciejewski, J. Photochem. Photobiol., A: Chem., 1900, 51, 87.
• [45] A. Maciejewski, M. Sikorski, W. Augustyniak, M. Fidecka, ibid., 1996, 94, 119.
• [46] M. Sikorski, praca doktorska, UAM, Poznań 1994.
• [47] M. Sikorski, Wiad. Chem., 1996, 50, 841.
• [48] M. Sikorski, W. Augustyniak, I. V. Khmelinskii, F. Wilkinson, J. Luminescence, 1996, 69, 217.
• [49] M. Sikorski, F. Wilkinson, ibid., 1997 (w druku)
• [50] G. S. Bedd 1978, 27, 433.
• [51] W. R. Ware, T. L. Nemzek, Chem. Phys. Lett., 1973, 23, 557.
• [52] T. L. Nemzek, W. R. Ware, J. Chem. Phys, 1975, 62, 477.
• [53] A. D. Scully, S. Hirayama, D. Hachisu, T. Tominaga, J. Phys. Chem., 1992, 96, 7333.
• [54] A. D. Scully, S. Hirayama, K. Fukushima, T. Tominaga, ibid., 1993, 97, 10524.
• [55] J. M. G. Martinho, M. A. Winnik, J. Phys. Chem, 1987, 91, 3640.
• [56] R. Xu, J. M. G. Martinho, M. A. Winnik, G. Beinert, Makromol. Chem, 1989, 190, 1333.
• [57] R. Xu, M. A. Winnik, J. Photochem. Photobiol. A: Chem, 1991, 57, 351.
• [58] F. Baros, M. Bouchy, F. Brooke, J. C. Andre, J. Chem. Soc. Faraday Trans, 1990, 86, 2145.
• [59] F. Baros, A. Naoumi, M. L. Viriot, J. C. Andre, ibid., 1991, 87, 2039.
• [60] A. Maciejewski, M. Sikorski, M. Szymański, W. Augustyniak, R. P. Steer, Radiat. Phys. Chem., 1992, 39, 155.
• [61] N. Periasamy, S. Doraiswamy, G. B. Maiya, B. Venkataraman, J. Chem. Phys. 1988, 88, 1638.
• [62] N. Periasamy, S. Doraiswamy, B. Venkataraman, G. R. Fleming, ibid., 1988, 89, 4799.
• [63] G. B. Dutt, N. Periasamy, J. Chem. Soc. Faraday Trans., 1991, 87, 3815.
• [64] G. C. Joshi, R. Bhatnagar, S. Doraiswamy, N. Periasamy, J. Phys. Chem, 1990, 94, 2908.
• [65] N. Periasamy, G. C. Joshi, R. Das, Chem. Phys. Lett., 1989, 160, 457.
• [66] D. D. Eads, B. G. Dismer, G. R. Fleming, J. Chem. Phys., 1990, 93, 1136.
• [67] D. D. Eads, N. Periasamy, G. R. Fleming, ibid., 1989, 90, 3876.
• [68] S. Nishikawa, T. Asahi, T. Okada, N. Mataga, T. Kakitani, Chem. Phys. Lett., 1991, 185, 237.
• [69] J. R. Lakowicz, M. L. Johnson, I. Gryczynski, N. Joshi, G. Laczko, J. Phys. Chem, 1987, 91, 3277.

Uwagi

PL

Opracowane ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).