En química , el enfriamiento se refiere a cualquier proceso que disminuye la intensidad fluorescente de una sustancia determinada. Una variedad de procesos pueden resultar en extinción, como reacciones de estado excitado , transferencia de energía, formación de complejos y colisiones . Como consecuencia, el enfriamiento suele depender en gran medida de la presión y la temperatura . El oxígeno molecular , los iones de yodo y la acrilamida [1] son extintores químicos comunes. El ion cloruro es un inhibidor bien conocido de la fluorescencia de quinina . [2] [3] [4] La extinción plantea un problema para los métodos espectroscópicos no instantáneos , como la fluorescencia inducida por láser .
El enfriamiento se utiliza en sensores optódicos ; por ejemplo, el efecto de extinción del oxígeno sobre ciertos complejos de rutenio permite medir la saturación de oxígeno en solución. El enfriamiento es la base de los ensayos de transferencia de energía por resonancia de Förster (FRET). [5] [6] [7] La extinción y desactivación tras la interacción con un objetivo biológico molecular específico es la base de los agentes de contraste óptico activables para imágenes moleculares . [8] [9] Muchos tintes se autoextinguen, lo que puede disminuir el brillo de los conjugados proteína-tinte para microscopía de fluorescencia , [10] o pueden aprovecharse en sensores de proteólisis . [11]
Existen algunos mecanismos distintos mediante los cuales la energía se puede transferir de forma no radiativa (sin absorción o emisión de fotones) entre dos tintes, un donante y un aceptor. La transferencia de energía por resonancia de Förster (FRET o FET) es un mecanismo de extinción dinámico porque la transferencia de energía ocurre mientras el donante está en estado excitado. FRET se basa en las interacciones clásicas dipolo-dipolo entre los dipolos de transición del donante y el aceptor y depende en gran medida de la distancia donante-aceptor, R , que disminuye a una velocidad de 1/ R 6 . FRET también depende de la superposición espectral donante-aceptor (ver figura) y de la orientación relativa de los momentos dipolares de transición donante y aceptor. FRET normalmente puede ocurrir en distancias de hasta 100 Å.
Dexter (también conocido como intercambio de Dexter o transferencia de energía por colisión, conocido coloquialmente como transferencia de energía D exter ) es otro mecanismo de extinción dinámico. [12] La transferencia de electrones de Dexter es un fenómeno de corto alcance que disminuye exponencialmente con la distancia (proporcional a e - kR donde k es una constante que depende de la inversa del radio de van der Waals del átomo [ cita necesaria ] ) y depende sobre la superposición espacial de los orbitales moleculares donantes y extintores. En la mayoría de las situaciones donante-fluoróforo-extintor-aceptor, el mecanismo de Förster es más importante que el mecanismo de Dexter. Tanto con la transferencia de energía de Förster como con Dexter, las formas de los espectros de absorción y fluorescencia de los tintes no cambian.
La transferencia de electrones Dexter puede ser significativa entre el tinte y el disolvente, especialmente cuando se forman enlaces de hidrógeno entre ellos.
La formación de exciplex (complejo de estado excitado) es un tercer mecanismo de extinción dinámico.
El mecanismo de transferencia de energía restante es el enfriamiento estático (también conocido como enfriamiento por contacto). La extinción estática puede ser un mecanismo dominante para algunas sondas reporter-extintor. A diferencia de la extinción dinámica, la extinción estática se produce cuando las moléculas forman un complejo en el estado fundamental, es decir, antes de que se produzca la excitación. El complejo tiene sus propias propiedades únicas, como no ser fluorescente y tener un espectro de absorción único . La agregación de tintes a menudo se debe a efectos hidrofóbicos : las moléculas de tinte se apilan para minimizar el contacto con el agua. Los tintes aromáticos planos que se combinan para la asociación a través de fuerzas hidrofóbicas pueden mejorar la extinción estática. Las altas temperaturas y la adición de tensioactivos tienden a alterar la formación del complejo del estado fundamental.
La extinción por colisión ocurre cuando el fluoróforo excitado experimenta contacto con un átomo o molécula que puede facilitar transiciones no radiativas al estado fundamental. ... La molécula en estado excitado choca con la molécula extintora y regresa al estado fundamental sin radiación.