Флюоресцентные красители с большим Стокс сдвигом

[expert]

Дорогие химики-красильщики и теоретики,

Помогите разрешить вопрос с пониманием, что нужно сделать для того, чтобы флюоресцентные красители с большим Стокс сдвигом тем не менее имели достаточно узкие линии возбуждения и испускания. Возможно ли это теоретически? Как известно, у подобных красителей с типичным Стокс сдвигом, например, 100 нм, полуширина линий спектра обычно составляет 80-100 нм. Знает ли кто-нибудь примеры более "стройных" красителей? Quantum Dots не предлагать. Мне нужны маленькие органические молекулы (МВ < 2000). Благодарю за советы.

[Cycloid]

Вероятно, что стоксов сдвиг сильно зависит от структуры флуорофора. Так, флуоресцеины, родамины и многие цианины имеют малый стоксов сдвиг. Тут никакими заместителями его не увеличишь. У кумаринов наоборот - большой стоксов сдвиг, но полосы поглощения-испускания больше 80 нм. Наверное, одним из претендентов по вашим требованиям будет 7-Methoxycoumarin-4-Acetic Acid - у него ширина на полувысоте около 60 нм и относительно большой стоксов сдвиг. Основная группа красителей, подходящих под ваши требования - комплексы с металлами. Например, platinum(II) octaethylporphyrinketone, palladium(II) octaethylporphyrinketone имеют стоксов сдвиг ~200 нм и ширину на полувысоте 20-40 нм. Комплексы европия вообще поглощают в УФ, а излучают в красной области. Недостаток комплексов с металлами - низкие квантовые выходы.

[expert]

Cycloid, спасибо за дельное предложение, особенно с металличскими комплексами, Кумарины я уже пробовал и буду продолжать их испытывать. Я не представлял, что у металлических комплексов более узкие линии спектра. Это интересно. Конечно, низкий квантовыи выход - это их не красит, однако, трудно ожидать, что в природе найдется краситель с узкими линиями, большим Стокс сдвигом и к тому же яркий.
А Вы не знаете в этой связи как дела обстоят у порфиринов?

[Cycloid]

Вроде бы у самих порфиринов поглощение широкое, а вот у комплексов с цинком, магнием - кажется все хорошо. В общем, те же металлические комплексы. А для чего Вам, если не секрет, надо красители с такими свойствами?

[native]

у порфиринов как раз ооочень узкие полосы поглощения, эмиссия, правда - широкая

[expert]

А для чего Вам, если не секрет, надо красители с такими свойствами?

Конечно секрет - для диагностики туберкулёза и других заболеваний. За подробностями и с предложениями можно обращаться лично.

[YK]

Закажите кому-нибудь т.н. "big-dyes" - это пара особым образом сшитых флуорофоров с перекрывающимися областями испускания/поглощения. Например "флуоресцеин-тетраметилродамин" - поглощение как у флуоресцеина, испускание как у TAMRA - примерно 488/550. С ROX-ом будет еще больше...
Такие пары использовались в эпплайдовских китах для секвенирования ДНК; в первом номере тетраэдрон летт за 2000 г вроде была статья по синтезу похожих вещей...

[expert]

Закажите кому-нибудь т.н. "big-dyes" - это пара особым образом сшитых флуорофоров с перекрывающимися областями испускания/поглощения. Например "флуоресцеин-тетраметилродамин" - поглощение как у флуоресцеина, испускание как у TAMRA - примерно 488/550. С ROX-ом будет еще больше...
Такие пары использовались в эпплайдовских китах для секвенирования ДНК; в первом номере тетраэдрон летт за 2000 г вроде была статья по синтезу похожих вещей...

Спасибо, конечно пары красителей - это хорошая отправная точка. Однако, больно истоптано патентами. Нужны дополнительные идеи. А кто-нибудь знает, спектры возбуждения - испускания у таких пар остаются такими же узкими как у исходных красителей или тоже уширяются?

[avor]

Закажите кому-нибудь т.н. "big-dyes" - это пара особым образом сшитых флуорофоров с перекрывающимися областями испускания/поглощения. Например "флуоресцеин-тетраметилродамин" - поглощение как у флуоресцеина, испускание как у TAMRA - примерно 488/550. С ROX-ом будет еще больше...
Такие пары использовались в эпплайдовских китах для секвенирования ДНК; в первом номере тетраэдрон летт за 2000 г вроде была статья по синтезу похожих вещей...

Спасибо, конечно пары красителей - это хорошая отправная точка. Однако, больно истоптано патентами. Нужны дополнительные идеи. А кто-нибудь знает, спектры возбуждения - испускания у таких пар остаются такими же узкими как у исходных красителей или тоже уширяются?

Во первых они и исходных красителей не очень то узкие.
А на патенты наплюйте, саму идею FRET невозможно запатентовать. Это все равно что патентовать спектры комбинационного рассеивания. К тому же ей очень много лет и она впервые была опубликована в научном журнале.

[expert]

А на патенты наплюйте, саму идею FRET невозможно запатентовать. Это все равно что патентовать спектры комбинационного рассеивания. К тому же ей очень много лет и она впервые была опубликована в научном журнале.

Готов с Вами согласиться, что FRET известен примерно с времен Брежнева, однако если у Вас есть ссылка под рукой, то я буду признателен за ранние указания в литературе. На изданные патенты, однако, наплевать нельзя даже если с ними не согласен. Во всяком случае в Америке это так. Плюнешь - а тебе по шее вот этой плёткой $$. Хорошая новость заключается в том, что многие патенты крутятся вокруг определенных пар красителей или стратегии их связывания.
Кстати, теоретически для наиболее эффективной передачи энергии постедством FRET не должны ли хромофоры красителей находиться параллельно и для минимального FRET - перпендикулярно?

[Cycloid]

Не совсем так: параллельно должны располагаться диполи, тогда передача будет максимальной. Ну а в случае случайного расположения коэффициент 2/3, как Вы знаете.
Передача энергии также может осуществляться не только through-space, но также и through-bond, как например делал Кэвин Бержес.
Ну и соединив все воедино можно посоветовать например сочленить through-bond какой-нибудь донор (например цианин Cy2 или более синий краситель) с серией BODIPY, у которых весьма узкие спекры эмиссии. Может сработать

[avor]

[ примерно с времен Брежнева,

Гораздо раньше со времен Сталина.
Дык, в том и прелесть, что патенты могут быть заточены толко под конкретику, их обходить легко, ибо основная идея не запатентована и не может быть запатентована. Поэтому отличные(от запатентованных) сочетания и модификации могут считаться новыми, к тому же вовсе не обязательно избегать патента, если вы используете чужой патентованный метод , для создания чего-то нового, то использование предыдущих знаний не умаляет новизны ваших применений.
Например использование патентованных ч/б проявителей, не умаляет новизны цветного фотопроцесса.

[expert]

Cycloid avor, спасибо за дельные предположения и советы.
Тема для меня по-прежднему актуальна, так что заранее благодарю за ценные указания.

[avor]

Читал тут один нано сборник. Обратил внимание на то, что там юзают комплекс Европия с дикетонами(не знаю правильно ли так назвать бета дикетоны(через атом С)) и фенантролином, стоксовский сдвиг порядка 200нм. А вот квантовый выход не могу сказать.

[expert]

Читал тут один нано сборник. Обратил внимание на то, что там юзают комплекс Европия с дикетонами(не знаю правильно ли так назвать бета дикетоны(через атом С)) и фенантролином, стоксовский сдвиг порядка 200нм. А вот квантовый выход не могу сказать.

Европиевые и подобные комплексы меня давно интресуют. Не только из-за больших Стоксовых сдвигов, но также по причине долгоживущей флюоресценции. Однако, осуществить чтение без лазерного возбуждения может быть проблематичным. Я читал работы какого-то китайца из Австралии где он использовал светодиоды. Мне кажется это вполне возможно, поскольку реакция светодиода (практически моментальное погасание) должно позволить читать длинный сигнал после выключения светодиода. В этом случае квантовый выход не так уж и важен, поскольку чтение сигнала в абсолютной темноте можно проводить с высокой чувствительностью.

[Cycloid]

Мне тоже кажется, что можно пытаться детектировать сигнал не по длине волны, а разрешенный по времени. Поскольку для лантаноидных комплексов время жизни считается милисекундами, то наверняка можно найти лазерные диоды, способные дать короткую микросекундную вспышку, а потом считывать кривые спада. Но для использования лантаноидов в зондах нужно будет искать мощный тушитель, который будет не столько поглощать энергию донора, сколько уменьшать на порядок-два время жизни возбужденного состояния.

[Белая Глазурь]

у порфиринов как раз ооочень узкие полосы поглощения, эмиссия, правда - широкая

Скажите, а почему такое бывает? эмиссия широкая при узких полосах?

[Allex']

У комплексов европия вполне нормальные квантовые выходы, вплоть до 40%, если верить статьям. Другое дело, что у них обычная химическая стабильность не очень высокая. Но есть ещё рутений и платина...

[pH<7]

Европий надо очень сильно попросить чтоб из него вышел хороший флуорфор. И возбуждение остаётся в ближнем УФ или недалеко от него, коэффициенты экстинкции невысокие.

Для ваших целей должен идеально подойти FRET, как уже выше говорили. Полосы возбуждения и испускания остаются быстрыми. Есть бездна вариантов как на основе потери или появления FRET отслеживать химические реакции. Напишите что конкретно интересует.

Типичные пары:
флуоресцеин-родамин
Cy3-Cy5
Cy5-Cy7
CFP-YFP
GFP-RFP

У большинства стандартных ярких красок есть плечо в спектрах возбуждения и эмиссии, можно с небольшой потерей чувствительности (скажем, 5 раз) возбуждать и регистрировать с разницей в 100 и больше нм.


Блин, некротема оказывается.

[Iskander]

Приветствую, рН

Тема старая, но в принципе до конца не избитая. Как насчёт квантовых точек в роли тушителя?