Efectos del solvente y del entorno local

sobre la

fluorescencia

Temario Efectos generales del solvente

Efectos específicos del solvente

Efectos de la temperatura

Transferencia interna de carga y reacciones del estado excitado

Efectos de la transición de fases en biomembranas

Viscosidad

Interacciones entre fluoróforos

Cambios en el rendimiento cuántico

Procesos en el estado excitado

Espectros de emisión resueltos en el tiempo (TRES)

Relajación espectral en proteínas

Relajación espectral en membranas

Relajación en solventes en la escala de los picosegundos

Medidas de relajación multiexponenciales

Distinción de relajación del solvente y la interconversión rotamérica

Espectros de emisión resueltos el tiempo de vida del estado excitado

Corrimientos por excitación en el borde rojo

Transferencia interna de carga y reacciones del estado excitado

C 6

C 7

hbotti@pasteur.edu.uy

Rendimiento cuántico

Vida intrínseca o natural

Vida media (“promedio”)

“Mean lifetime”(Constante de tiempo o

tiempo característico)

( = t1/e)

t ½ = Ln2

Media vida (t½)

Half-life

(también es un “promedio”)

t ½ = Ln2/( +knr)

El solvente y el entorno pueden afectar el rendimiento cuántico

Nº de fotones

El solvente y el entorno pueden afectar el corrimiento de Stokes

Corrimiento de Stokes

Energía de los fotones

Energía disipada

Ecuación de Planck hchE

Frecuenciac

Número de onda1

)( FAhcE

Muchos fenómenos, oportunidades …e interpretaciones

Efectos del solvente y del entorno

Cuidadosa inspección de las propiedades moleculares

del fluoróforo y del entorno

Efectos del solvente y del entorno

k >> 1/

k 1/

Corrimientos de Stokes dinámicos

Ecuación de Lippert-Mataga

Materiales dieléctricos, conductores y medios biológicos

El fluoroforo es consideredo un dipolo en un medio

continuo de constante dieléctrica (permitividad)

uniforme

Solvatación de iones

Saturación dieléctrica en las cercanías del ión

consta

fhc GE

2

3)(

2

Momento dipolar eléctrico rq

1 D = 3.33564x10-30 Cm

-e e0.2 Ǻ

Momento dipolar de la transición

Energ

ía

|0>,

|1>,

|2>,

Momento dipolar eléctrico molecular

en el estado basal (0 ó G) y excitadoG

E

0101

Polaridad del solvente y del fluoróforo

01

es importante porque explica acoplamiento: REM, Eint y Ext

Polarizabilidad, polarización y constante dieléctrica

del entorno

La permitividad relativa o constante dieléctrica relativa ( ) mide el alineamiento

de los dipolos del solvente y la producción de dipolos inducidos por un campo

eléctrico (polarizabilidad del solvente).

Polarizabilidad (tensor )

Polarización EEV

NP

)1(00

D

E

0Constante dieléctrica relativa

(cantidad empírica)

Se aplica a corrimientos de Stokes estáticos

Se basa en la teoría de campos reactivos de Onsager

Ecuación de Lippert-Mataga

Campo eléctrico reactivoEs el campo eléctrico que

experimenta el fluoróforo

que es fruto de la polarización

de las moléculas del entorno

por el dipolo del fluoróforo

(es paralelo y se orienta en sentido opuesto)

JACS, 1936, 58, p 1486.

La energía de un dipolo (U ó E) Depende de , de E y del cos del ángulo theta

¿En el vacío?

consta

fhc GE

2

3)(

2

AEdipolo 00

Ecuación de Lippert-Mataga consta

fhc GE

2

3)(

2

Polarizabilidad orientacional ( f)

Polarizabilidad de

alta frecuencia

Espectroscopía de dieléctricos

Polarizabilidad de

baja frecuencia

Se basa el el principio de Franck-Condon

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Dielectric_responses.svg

Ecuación de Lippert-Mataga consta

fhc GE

2

3)(

2

Gráfico de Lippert

Determinar la polaridad de un sitio de unión a

una sonda por comparación de la fluorescencia

de la sonda unida con su fluorescencia en

solventes de polaridad conocida.

En vesículas de DPPC

Algunos usos Corrimiento de Stokes

Determinar constantes de unión de un ligando si

este es fluorescente y su fluorescencia cambia

con la unión o si la fluorescencia intrínseca

cambia por efecto de la unión de un ligando

Efectos específicos del solvente

P de H

T, viscosidad

Transferencia interna de carga

Prodan

Viscosidad

Entorno proteico

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Dielectric_responses.svg

Entorno proteico

Art. S61