Phổ tương quan huỳnh quang

Chia sẻ: Hưng Trần | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:30

Thêm vào BST

Báo xấu

64
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phổ tương quan huỳnh quang được biên soạn với các nội dung: Lịch sử phát triển, tổng quan, nguyên lý cơ bản, một số phương pháp. Để hiểu rõ hơn mời các bạn cùng tham khảo tài liệu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Phổ tương quan huỳnh quang

PHỔ TƯƠNG QUAN HUỲNH QUANG Trình bày: T N Hưng
Nội dung  Lịch sử phát triển  Tổng quan  Nguyên lý cơ bản  Một số phương pháp
Lịch sử phát triển  FCS lần đầu tiên (1972) được nhóm tác giả Magde, Elson và Webb áp dụng để đo sự khuếch tán và quá trình phản ứng hóa học của tương tác thuốc và DNA. Kỹ thuật này ngay sau đó được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Tuy nhiên, ban đầu các phép đo đều gặp phải khó khăn do tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu thấp.  Bắt đầu từ năm 1993, có nhiều kỹ thuật đo lường được phát triển để làm tăng tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu, và có khả năng nhạy với từng phân tử (đáng chú ý là việc sử dụng kính hiển vi đồng tiêu (confocal microscopy) và kính hiển vi kích thích hai photon (two- photon excitation microscopy)). Chính những cải tiến cách mạng này, FCS đã được nghiên cứu và phát triển rộng rãi trên khắp thế giới cho tới ngày nay.
Tổng quan  Khác với các kỹ thuật huỳnh quang khác, FCS không quan tâm tới cường độ phát xạ mà tập trung phân tích sự nhiễu loạn cường độ. Những nhiễu loạn ngẫu nhiên của các tham số vật lý vi mô đã gây ra nhiễu loạn cường độ phát xạ huỳnh quang. Phân tích hàm tự tương quan theo thời gian của tín hiệu cho phép định lượng được sự nhiễu loạn và từ đó xác định được các tham số động học của hệ.  Được ứng dụng rộng rãi để phân tích động học của hệ vi mô trong hóa học, vật lý và sinh học. Ví dụ: nghiên cứu các quá trình sinh học, các protein được hợp nhất với các phân tử phát huỳnh quang, hoặc gắn vào các hạt màu (Rhodamine-6G, Fluoresceine…), hoặc chấm lượng tử.
Nguyên lý cơ bản
Khuếch tán  Khuếch tán là hiện tượng các phân tử hoặc nguyên tử chuyển động từ vùng có mật độ cao tới vùng có mật độ thấp hơn. Quỹ đạo chuyển động của hạt khuếch tán là ngẫu nhiên.  Hệ số khuếch tán D mô tả khả năng khuếch tán của hạt trong môi trường. Hệ số khuếch tán càng lớn, các hạt chuyển động càng nhanh. Phương trình Stokes – Einstein: 𝑘𝐵 𝑇 𝐷= 6𝜋. 𝜂. 𝑅ℎ Rh là bán kính thủy động học, nó bằng bán kính hạt cầu tương đương có hệ số khuếch tán bằng hạt đang xem xét. Vì độ nhớt cũng là hàm của nhiệt độ nên D không tỉ lệ tuyến tính với nhiệt độ.
Khuếch tán  Trong dung dịch, quỹ đạo của hạt có thể được mô tả bằng đại lượng dịch chuyển bình phương trung bình (MSD): 𝑟 2 = 6. 𝐷. 𝜏  Ví dụ: Protein trong sinh chất có hệ số khuếch tán D = 50 μm2/s. Với đường kính tế bào khoảng 20 μm thì protein cần khoảng thời gian ~ 0.3 s để đi tới biên của tế bào. • Môi trường trong tế bào phức tạp hơn (chứa các bào quan, tiểu bào, nhiễm sắc thể…). Các hạt có kích thước khác nhau tương tác với nhau trong quá trình khuếch tán: 𝑟 2 = Γ. 𝜏 𝛼 (0 < 𝛼 < 1) (khuếch tán dị thường)
Liên hệ giữa khuếch tán và cường độ huỳnh quang - Số hạt huỳnh quang trong thể tích quan sát: 𝑁 𝑡 = 𝑁(𝑡) + 𝛿𝑁(𝑡) Tại mỗi thời điểm, số hạt không thể được xác định chính xác. Phân bố số hạt trong thể tích đo tuân theo thống kê Poisson. - Thăng giáng cường độ huỳnh quang phụ thuộc vào thăng giáng số hạt. 𝐼 𝑡 = 𝐼(𝑡) + 𝛿𝐼(𝑡) 𝑇 1 𝐼(𝑡) = න 𝐼 𝑡 𝑑𝑡 𝑇 0 Sự thăng giáng tương quan sẽ nhỏ đi nếu số hạt trung bình trong thể tích đo lớn.
Hàm tự tương quan theo thời gian
Hàm tự tương quan theo thời gian
Hàm tự tương quan của Rhodamine 6G
Phổ huỳnh quang tương quan (FCS) là phương pháp phân tích tính tương quan thời gian của cường độ phát xạ huỳnh quang để nhận được các tham số động học của các quá trình vi mô.
Thông tin thu được từ FCS 𝑘𝐵 𝑇 - Hệ số khuếch tán 𝐷 = (diffusion coefficients). 6𝜋𝜂𝑟 - Bán kính thủy động học (hydrodynamic radii). - Mật độ phân tử trung bình (average concentrations). - Tỉ lệ phản ứng hóa học (kinetic chemical reaction rates). - Động học tam tuyến (triplet dynamics).
Hệ FCS cơ bản  Vật kính hiển vi có khẩu độ lớn (> 0.9).  Gương lưỡng triết có thể quay quanh trục để điều khiển vị trí hội tụ trên mẫu. Do đó có thể quét ảnh trên một vùng mẫu quan sát. Kích thước vùng quan sát trên mẫu cỡ 1 fl. Chùm laser vào có đường kính càng lớn thì vùng tiêu điểm càng nhỏ.  Tỉ số S/N phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: hiệu suất lọc của gương lưỡng chiết, độ rộng dải tần số của phin lọc, hiệu suất lượng tử của đầu thu...
MỘT SỐ DẠNG HÀM TỰ TƯƠNG QUAN
Hàm tự tương quan của đơn hạt khuếch tán
Hàm tự tương quan của đơn hạt khuếch tán
Hàm số tương quan của đa hạt khuếch tán  Trong đó, ρi là tỉ lệ hạt loại i.
Hàm số tương quan của đa hạt khuếch tán
Hiệu ứng của động học tam tuyến (triplet dynamics)  Từ trạng thái S1 điện tử hồi phục không phát xạ xuống trạng thái T, và sau đó hồi phục phát xạ xuống S0. ΘT là tỉ lệ hạt trong trạng thái triplet