EN CZ

KOCH

Studium fluorescenčních vlastností

Studium fluorescenčních vlastností

Fluorescenční značení umožňuje sledovat jednotlivé komponenty komplexních biologických systémů, probíhající biologické děje, a nebo sledování určitých vlastností těchto systémů (jako je např. pH, lipofilita, polarita). Fluorescenční techniky mohou být velmi citlivé a selektivní. Na druhou stranu je nezbytné mít k dispozici vhodnou fluorescenční značku (sondu) s optimálními vlastnostmi pro účel, pro který je určena.

3-hydroxychinolin-4(1H)-ony (3HQ) vykazují duální emisní spektra, a proto se jeví jako vhodní kandidáti pro využití jako fluorescenční značky. Bylo navrženo, že duální spektrum 3HQ je důsledkem intermolekulárního přenosu protonu, ke kterému dochází při excitaci molekul 3HQ UV zářením (Schéma 1). Reakcí vznikají dvě tautomerní formy (N*, T*), které mají odlišné spektroskopické vlastnosti.

V případě běžných jednopásmových značek, tj. látek, které vykazují emisní spektrum s jedním maximem, intenzita fluorescence závisí na koncentraci značky, která se však v biologických systémech může významně měnit. Značka zpravidla není distribuována rovnoměrně. Tuto nevýhodu nemají fluorescenční značky s duální fluorescencí, tzn. emisní spektra vykazují dvě maxima. Pak může být poměr těchto maxim použita jako signál, který je závislý na určité sledované vlastnosti biologického systému, ale je nezávislý na koncentraci samotné značky.

flznacky
Schéma 1. Tautomerní formy 3HQ v excitovaném stavu.

Některé 3HQ deriváty vykazují zajímavé fluorescenční vlastnosti1,2 jako je např. lineární závislost poměrů intenzit v lokálních maximech emisního spektra na pH.3

Dále byly zkoumány fluorescenční vlastnosti jiných látek, které vykazují fluorescenci. Mezi zkoumané látky patří např. benzo[c]phenanthridiny, při jejichž studiu se ukázala možnost použití některých derivátů jako fluorescenčních sond pro sledování methylasových epigenetických procesů, případně jako pH indikátorů.4

Pomoci kombinatoriálního přístupu a solid-phase syntézy byla připravena řada látek s rhodamin-pyridinovým skeletem, kdy došlo ke spojení fluoroforu přes linkr se strukturou, která může být dále specificky vázána v biologických systémech. U některých látek byly zjištěny zajímavé fluorescenční vlastnosti, které umožňují použít některé deriváty jako sondy pro stanovení pH5 a k selektivnímu stanovení obsahu dusitanů ve vodném roztoku (Obr. 1).6

flznacky2

Obr. 1. Emisní spektra látky 1 pro různé koncentrace dusitanů ve vodě (pro přehlednost jsou znázorněny pouze emisní spektra pro tři koncentrace NO2-)

1. Motyka, K.; Hlaváč, J.; Soural, M; Hradil, P.; Krejčí, P.; Kvapil, L.; Weiss, M. Fluorescence properties of some 2-(4-aminosubstituted-3-nitrophenyl)-3-hydroxyquinolin-4(1H)-ones, Tetrahedron Lett. 2011, 52 (6), 715-717.

2. Motyka, K; Hlaváč, J; Soural, M.; Funk, P. Fluorescence properties of 2-aryl-3-hydroxyquinolin-4(1H)-one-carboxamides, Tetrahedron Lett. 2010, 51 (38), 5060-5063

3. Funk, P.; Hlaváč, J.; Motyka, K.; Soural, M. Fluorescenční sonda pro stanovení pH, 2011, užitný vzor 21647.

4. Motyka, K.; Stýskala, J.; Cankař, P.; Hlaváč, J. Fluorescence properties of selected benzo[c]phenanthridines, J. Fluorescence 2014, (odesláno).

5. Brulíková, L.; Motyka, K.; Hlaváč, J. Fluorescenční sonda pro stanovení pH založená na rhodamin-pyrimidenovém skeletonu, 2013, užitný vzor 24618.

6. Brulíková, L.; Hlaváč, J.; Motyka, K. Fluorescenční sonda rhodamin-pyrimidinového typu pro stanovení dusitanů ve vodě, 2013, užitný vzor 25893.