En química , el término extinción se refiere a cualquier proceso que disminuye la intensidad fluorescente de una sustancia dada. Una variedad de procesos pueden dar como resultado la extinción, como reacciones de estado excitado , transferencia de energía, formación de complejos y colisiones . Como consecuencia, la extinción a menudo depende 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 extintor bien conocido para 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 de optodos ; por ejemplo, el efecto de enfriamiento del oxígeno en ciertos complejos de rutenio permite la medición de la saturación de oxígeno en solución. El enfriamiento es la base de los ensayos de transferencia de energía de resonancia de Förster (FRET). [5] [6] [7] El enfriamiento y el desenfriado tras la interacción con un objetivo biológico molecular específico es la base de los agentes de contraste óptico activables para la obtención de imágenes moleculares . [8] [9] Muchos colorantes experimentan un autoenfriamiento, que puede disminuir el brillo de los conjugados proteína-colorante para la microscopía de fluorescencia , [10] o puede aprovecharse en sensores de proteólisis . [11]
Existen algunos mecanismos distintos por los cuales la energía puede transferirse de manera no radiactiva (sin absorción o emisión de fotones) entre dos colorantes, 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. La FRET se basa en interacciones dipolo-dipolo clásicas 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 tasa de 1/ R 6 . La FRET también depende de la superposición espectral donante-aceptor (ver figura) y de la orientación relativa de los momentos dipolares de transición del donante y el aceptor. La FRET puede ocurrir típicamente en distancias de hasta 100 Å.
Dexter (también conocido como intercambio de Dexter o transferencia de energía por colisión, coloquialmente conocido como Transferencia de Energía Dexter ) 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 requerida ] ) y depende de la superposición espacial de los orbitales moleculares donante y extintor. En la mayoría de las situaciones de donante-fluoróforo-extintor-aceptor, el mecanismo de Förster es más importante que el mecanismo de Dexter. Con la transferencia de energía de Förster y Dexter, las formas de los espectros de absorción y fluorescencia de los colorantes no cambian.
La transferencia de electrones de Dexter puede ser significativa entre el tinte y el solvente, especialmente cuando se forman enlaces de hidrógeno entre ellos.
La formación de exciplejos (complejos de estado excitado) es un tercer mecanismo de extinción dinámico.
El mecanismo de transferencia de energía restante es el apagado estático (también conocido como apagado por contacto). El apagado estático puede ser un mecanismo dominante para algunas sondas reportero-apagador. A diferencia del apagado dinámico, el apagado estático ocurre cuando las moléculas forman un complejo en el estado fundamental, es decir, antes de que ocurra 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 planares que se combinan para la asociación a través de fuerzas hidrofóbicas pueden mejorar el apagado estático. Las altas temperaturas y la adición de surfactantes tienden a alterar la formación del complejo en estado fundamental.
El apagado por colisión ocurre cuando el fluoróforo excitado experimenta contacto con un átomo o molécula que puede facilitar transiciones no radiactivas al estado fundamental. ... La molécula en estado excitado choca con la molécula extintora y regresa al estado fundamental de manera no radiactiva.