Changes in Fluorescence Properties Due to Temperature—Using a Thermoelectric Single-Cell Constant-Temperature Holder—

Význam tématu

Teplota významně ovlivňuje fluorescenční vlastnosti, jako jsou intenzita a vlnová délka maxima. Je klíčová pro studium proteinů, vývoj nových materiálů či kontrolu kvality inkoustů, protože termálně indukované změny struktury či chemických vazeb se přímo odrážejí ve fluorescenčních spektrálních datech.

Cíle a přehled studie / článku

Článek demonstruje použití spectrofluorofotometru RF-6000 vybaveného termoelektrickým držákem jednobuňkové kyvety pro měření závislosti fluorescenčních parametrů na teplotě v rozsahu 0–100 °C. Představeny jsou dvě aplikační studie: analýza teplotně indukovaných změn lysozymu a termálně citlivého inkoustu z vymazatelného kuličkového pera.

Použitá metodika a instrumentace

Měření probíhala při řízeném zvyšování teploty od 25 do 90 °C (lysozym) a od 25 do 80 °C (inkoust):

• Spectrofluorofotometr Shimadzu RF-6000
• Termoelektrický držák jednobuňkové kyvety
• Jednotka recirkulace vodního termostatu
• Excitační vlnové délky: 281 nm (lysozym), 445 a 330 nm (inkoust)
• Emisní rozsah: 290–500 nm (lysozym), 350–700 nm (inkoust)
• Krok měření 1 nm, rychlost skenování 200 nm/min, štěrbiny Ex/Em 5 nm, nízká citlivost

Hlavní výsledky a diskuse

U lysozymu se s rostoucí teplotou snižovala intenzita fluorescence a docházelo k posunu maxima do delších vlnových délek (redshift), což naznačuje zvýšenou nevyzářenou deaktivaci a odhalení tryptofanových zbytků při denaturaci proteinu. Samotný roztok tryptofanu neprokázal posun maxima, což potvrzuje závislost spektrálních změn na změně struktury proteinu.

U oranžového inkoustu byla při excitaci 445 nm pozorována klesající intenzita a modrý posun maximální vlnové délky, až do úplného vymizení fluorescence nad 60 °C. Při excitaci 330 nm se nad 60 °C objevila nová fluorecenční oblast 360–430 nm s vrcholem kolem 70 °C, po 80 °C intenzita opět klesala, což svědčí o termických chemických přeměnách molekul inkoustu.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlé a přesné hodnocení termální stability proteinů v biovýzkumu a biofarmaceutické výrobě
• Monitorování denaturace a strukturálních změn proteinů
• Kontrola kvality termálně citlivých inkoustů a barev
• Vývoj nových fluorescenčních sond a materiálů citlivých na teplotu

Budoucí trendy a možnosti využití

Integrace termoelektrického držáku s časově rozlišenými fluorescenčními metodami umožní detailní kinetické studie přechodů. Rozšíření teplotního rozsahu na podnulové teploty a automatizace měření podpoří vysokokapacitní screening. Očekává se nárůst aplikací v biomedicíně, monitorování stability léčiv a průmyslové kvalitě výrobků.

Závěr

Termoelektrické řízení teploty v kombinaci se spectrofluorofotometrem RF-6000 poskytuje spolehlivou a flexibilní metodu pro sledování fluorescenčních změn pod vlivem teploty. Systém umožňuje rychle identifikovat strukturální a chemické přeměny v různorodých vzorcích.

Reference

• Tadashi Kamiyama, Thermodynamics of Lysozyme in Binary Solutions of Water + DMSO, Netsu Sokutei, 36(5), 263-270, 2009.