Základný komplex medzi metylviologénom a fluorescenčným bieliacim činidlom 4,40 -bis(2-sulfostyryl)-bifenyl disodná soľ: Štúdia fluorescenčnej spektroskopie

Kontakt:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Emily J. Armstrong, Henry Galas, R. Stephen Wylie, Shiva Zohrehvand, Jan van Stam a Christopher H. Evans

Abstrakt:Táto štúdia skúma zhášanie aniónovej fluorescenciebieleniečinidlo, NFW, rôznymi látkami, vrátane metyl viologénu (MV), vo vode a v prítomnosti beta-cyklodextrínu (b-CD). Výsledky afluorescenciasú prezentované spektroskopické vyšetrenie systému b-CD–NFW. Zistilo sa, že NFW tvorí 1:1 inklúzny komplex s b-CD s asociačnou konštantou 2540 6 380 M1. Zahrnutý NSFWfluorescenčnéstav je chránený dutinou b-CD pred radom zhášačov na báze vody (neutrálne, aniónové a katiónové). Kalenie prebieha blízko limitu riadeného difúziou vo vode pre testované zhášače s výnimkou dikačného MV. Metyl viologén je mimoriadne účinný zhášač NFW fluorescencie s nominálnou hodnotou KSV 5.0 103 M1 v samotnej vode, čo zodpovedá nominálnej hodnote kq ~4 * 1012 M-1 s {{ 9}}, čo v tomto rozpúšťadle presahuje limit riadený difúziou. Účinnosť zhášania MV je silne potlačená v prítomnosti 10 mM b-CD (KSV=105 6 12 M1) a v prítomnosti NaCl (KSV=106 6 9 M1 pri 0,5 M soli). V neprítomnosti CD alebo soli je v systéme MV silný príspevok statického zhášania; prítomnosť týchto prísad potláča statické ochladzovanie. Rôzne výsledky naznačujú, že statické zhášanie je spôsobené tvorbou komplexu základného stavu medzi dianiónom NFW a označením MV.

Kľúčové slová:cyklodextrín, fluorescenčnýbieleniečinidlo, distyrylbifenyl,fluorescenciakalenie, metylviologén, komplex základného stavu.

cistancheje zložka na bielenie pokožky

1. Úvod

Fluorescenčnébieleniečinidlá (FWA) 1–6 – tiež známe ako optické zjasňovače – sú organické zlúčeniny, ktoré premieňajú časť ultrafialovej spektrálnej oblasti na viditeľné modré svetlo. FWA má aplikácie v rôznych priemyselných odvetviach, ako je textil, papier, čistiace prostriedky, plasty a nátery. Optické zjasňovače fluoreskujú pri vystavení UV lampe a často sa používajú ako indikátory, napr. pri monitorovaní uniformity a chýb plastových laminátov. Hlavné komerčné optické zjasňovače sú založené na troch chemických štruktúrnych štruktúrach: stilbén, kumarín a pyrazolín.

V tejto štúdii je primárnou molekulou záujmu fluorescenciabieleniečinidlo 4, 40-bis(2-sulfostyryl)-bifenyl disodná soľ (NSFW). NSFW (schéma 1) je členom substituovanej styrylbifenylovej (DSBP) rodiny FWA, ktoré sú vysokofluorescenčné vtrans izomérna forma.7 DSBP ako deriváty stilbénu podliehajú foto-indukovanej trans-cis izomerizácii, ktorá spôsobuje celkový pokles intenzity fluorescencie.5,7 DSBP, ako napríklad NFW, tiež podliehajú fotodegradácii, čo sa týka priemyslu aj životného prostredia. .8–11

Je dobre známe, že komplexácia organického hosťa acyklodextrínovým hostiteľom, ako je b-cyklodextrín (b-CD), sa môže použiť na kontrolu termochemickej12 aj fotochemickej13–15 reaktivity. Je tiež dobre známe, že komplexácia pomocou cyklodextrínov (CD) izoluje hosťa od reaktívnych druhov, ako sú excitované statekvenátory (napr. O2), prítomné vo vodnom objemovom médiu.15,16Preto komplexácia chromofórov podobných stilbénu hostiteľskými molekulami, ako napr. Očakáva sa, že CD znížia rozsah fotoizomerizácie17 a obmedzia fotodegradáciu.

Cyklodextríny6,7 si získali veľkú pozornosť pre svoju schopnosť vytvárať komplexy hostiteľ-hosť18 a pre ich potenciálne využitie ako stavebných blokov pre supramolekulárne štruktúry.19,20 CDs sú cyklické oligosacharidy v tvare torusu obsahujúce 6–12 glukózových jednotiek spojených dohromady {{ 9}},4 glykozidické väzby. Najbežnejšie a dobre preštudované CD sú a-CD, b-CD a c-CD, ktoré pozostávajú zo šiestich, siedmich a ôsmich glukopyranózových jednotiek.

Naším dlhodobým cieľom je hodnotiť CD ako možný nástroj na zlepšeniefluorescenčnévýkon NFW a príbuzných zlúčenín, ako aj na obmedzenie ich fotodegradácie. Prvým krokom k tomuto cieľu je zistiť, či existuje významná súvislosť medzi NFW a CD. V tomto článku uvádzame štúdiu interakcie b-CD s molekulou FWA typu DSBP, Uvitex (NFW). Na vyhodnotenie asociácie NFW s b-CD vo vode sme použili fluorescenčnú spektroskopiu, ako ajfluorescenciazhášanie NFW neutrálnymi a nabitými zhášačmi, aby sa ďalej preskúmala interakcia medzi fluorofórom a dutinou b-CD. V priebehu zhášacích experimentov sme zistili, že jeden z tlmiacich činidiel, metyl viologén (MV), sa správal neočakávaným spôsobom. Dôležitým cieľom tohto článku je preto preskúmať tento neočakávaný fenomén zhášania. Schopnosť b-CD zlepšiť výkon NFW bude predmetom následnej správy z nášho laboratória.

cistanche kulturistika

2. Materiály a metódy

2.1. Materiály

- Hydrát cyklodextrínu (99,5 percent), NaI (99,9 percent), CsBr, sukcínamid (98 percent), MV a 99,8 percent čistý ACS spektrofotometrický dimetylformamid (DMF) boli všetky produkty Aldrich. Chlorid sodný a dusičnan draselný boli triedy AnalR od BDH. Fluorescenciabieleniečinidlo NFW (dodávané ako roztok NFW v 25 percentnom DMSO vo vode) láskavo darovala spoločnosť Ciba Geigy, Kanada. ACSgrade dimetylsulfoxid (DMSO) bol od Fisher Scientific. Všetky tieto látky boli použité tak, ako boli prijaté. Destilovaná voda bola deionizovaná iónomeničovým filtračným systémom Milli-Q (academic model V2.04, Millipore).

2.2. príprava vzorky

2.2.1. NFW zásoby

Zásobné roztoky vzoriek NFW sa pripravili rozpustením nezriedeného zásobného roztoku NFW vo vode, čím sa získala koncentrácia 200 lM NFW. Táto zásobná látka sa potom miešala cez noc a zriedila sa vodou, čím sa získali vodné zásobné roztoky NFW s koncentráciou 0,2 1M a 0,1 1M. Ďalej sa pripravili 10 mM zásobné roztoky b-CD odvážením vhodnej hmotnosti b-CD do odmerných baniek a ich zriedením vhodnou zásobou NFW. Tie sa následne zriedili vhodnou zásobou NFW, aby sa získali roztoky s konštantnou koncentráciou NFW, ale s požadovanou variabilnou koncentráciou b-CD.

2.2.2. Uhasiť zásoby

Vhodné zásobné roztoky tlmiacich látok (NaI, NaCl, CsBr, EDTA, sukcínamid, MV a KNO3) v rozsahu 0–1 M boli pripravené tesne pred použitím. Mikrolitrové alikvóty týchto zásobných tlmiacich látok sa pridali pomocou 1 1 injekčnej striekačky (Hamilton) do meracej kyvety (štandardný kremeň 1 x 1 cm2, Hellma) obsahujúcej roztok vzorky za podmienok nepretržitého miešania. Celkový objem kyvety bol typicky 3 ml. Počas prípravy a manipulácie so vzorkou bola expozícia svetlu udržiavaná na minime.

2.3. Inštrumentálne merania

Ustálený stavfluorescenciamerania sa uskutočňovali pri stálej teplote (normálne 25 stupňov, ale v niektorých prípadoch aj pri zvýšenej teplote; VWR–Polyscience Circulating waterbath) s luminiscenčným spektrometrom Perkin Elmer LS50B. Údaje sa zaznamenávali s excitáciou pri 350 nm, 5 nm (excitačné lúče). a 2,5 nm (emisná štrbina) s rýchlosťou skenovania 100 nm/min. Spektrá boli skenované medzi 360 a 600 nm. Absorpčné spektrá boli zaznamenané UV-vis spektrofotometrom Perkin Elmer Lambda 40 pri teplote miestnosti.

3. Výsledky a diskusia

3.1. Spektrálne vlastnosti NFW v rôznych rozpúšťadlách

Absorpčné spektrum 0,2 lM NFW sa meralo v rôznych rozpúšťadlách, vrátane vody a vody obsahujúcej 10 mMb-CD. V každom prípade spektrum pozostáva z jedného dosť širokého vrcholu bez rysov so stredom blízko 350 nm (tabuľka 1). Tvar spektra sa pre systémy, ktoré sme študovali, nemení. Themolárna nasiakavosť («) a hodnoty lmax NFW boli stanovené vo vode, acetonitrile, 1:1 voda-DMF (v/v), DMSO a metanole, ako aj vo vode obsahujúcej 10 mM b-CD. Hodnoty « sú trvalo vysoké a pohybujú sa od 8,5 104 M 1 cm 1 (voda) do 18 104 M 1 cm 1 (acetonitril) (tabuľka 1). Hodnota lmax NFW nie je silne závislá od polarity rozpúšťadla. Vysoká nasiakavosť a slabá závislosť prechodovej energie od rozpúšťadla sú charakteristické pre silne povolený p–p* prechod. To je v súlade s povahou NFW ako substituovaného stilbénu.

Obrázok 1 ukazujefluorescenciaspektrá pre 0,2 lM NFW zaznamenané vo vode a v 10 mM vodnom b-CD. Zistilo sa, že vlnová dĺžka maximálnej fluorescenčnej emisie je blízko 425 nm a je len mierne ovplyvnená prostredím fluorofóru. V prítomnosti b-CD dochádza k miernemu zvýšeniu intenzity, miernemu zúženiu fluorescenčného pásma a mierne lepšie definovanej vibračnej štruktúre. Tieto posledné dva výsledky sú v súlade s pozorovaniami uskutočnenými Smitom a Ghiggino21 v ich štúdii NFW vo vode a etanole; menej polárne rozpúšťadlo zúžilo fluorescenčný pás a zlepšilo vibrickú štruktúru. Naše pozorovania podporujú interakciu medzi b-CD a NFW (pozri nižšie). Smit a Ghiggino tiež informovalifluorescenciakvantové výťažky pre NFW {{0}},82 vo vode a 0,95 v etanole, v danom poradí.

3.2. NFW komplexácia pomocou b-CD

Na získanie prehľadu o komplexe medzi dutinami NFW a b-CD sa uskutočnila séria CD spektroskopických titračných experimentov s použitím obochfluorescenciaa údaje o absorbancii. V každom prípade boli pozorované zmeny v spektroskopických charakteristikách pri konštantnej koncentrácii NFW s meniacimi sa koncentráciami b-CD. Zmeny v hodnotách absorbancie boli príliš malé, aby poskytli spoľahlivú mieru komplexácie medzi NFW ab-CD.

ión je citlivý na pridaný b-CD, ako je znázornené na obr. 2. Pozorované zvýšenie intenzity, hoci mierne, je v súlade s tvorbou inklúzneho komplexu medzi NFW a b-CD. Keď sa integrovalfluorescenciahodnoty intenzity sú vynesené ako funkcia [b-CD], pozoruje sa typická väzbová izoterma22,23, pričom v podstate celé zakrivenie prebieha v úzkom rozsahu koncentrácie b-CD, čo naznačuje relatívne silnú asociáciu.

Najbežnejšou formou komplexu CD–hosť je takzvaný komplex 1:1, v ktorom jedna molekula CD hostí vo svojej dutine jednu molekulu hosťa.24,25 Za predpokladu komplexu b-CD–NFW 1:1, ktorý je tu reprezentovaný ako b-CD: NFW, komplexácia bude riadená rovnovážnym procesom:

Tu sa DI vzťahuje na rozdiel medzifluorescenciaintenzita pri celkovej koncentrácii cyklodextrínu, [b-CD]0, a pozorovaná v neprítomnosti b-CD, [NFW]0 je celková koncentrácia NFW a Di odráža maximálnu hodnotu DI. Všimnite si, že [b-CD] 0 sa v týchto rovniciach používa namiesto [b-CD], pretože v našich systémoch vždy platí, že [b-CD] [NFW], takže za všetkých podmienok [b -CD] sa v podstate rovná [b-CD]{{10}}. Z týchto výpočtov boli odvodené hodnoty väzbových konštánt pri rôznych koncentráciách NFW (0,1 a 0,2 lM). V každom prípade je prispôsobenie údajov modelu 1:1 dobré a celková väzba je dosť silná. Zistilo sa, že hodnota K1 je nezávislá od koncentrácie NFW pre testy uskutočnené pri 0,1 a 0,2 lM NFW, čo je skutočnosť, ktorá je v súlade s tvorbou komplexu 1:1. Pri vyššom [NFW] (tj 100 lM) boli z tohto systému pozorované významné zrážky, takže za týchto podmienok nebolo možné určiť K1. Pri nižších hodnotách [NFW] nedochádza k žiadnym zrážkam a určená priemerná hodnota K1 (štyri replikáty) bola 2540 6 380 M1.

3.3. Štúdia kalenia a vplyv iónovej sily

Je známe, že väzba hostiteľ-hosť môže byť buď zvýšená alebo znížená soľami, v závislosti od povahy hostiteľa (nabité vs. nenabité CD), hosťa (nabité alebo nenabité, veľkosť v porovnaní s dutinou CD) a soli (zasolenie v alebo vysolujúce druhy, tendencia viazať sa na dutinu CD).29–35 Anorganické soli, ako je NaI, môžu tiež uhasiťfluorescenciafluorofórov, ako je napríklad naftalén a {{0}}naftol. Tieto tlmiče sú teda vhodnými nástrojmi na skúmanie relatívnej dôležitosti rôznych komplexných druhov, ktoré sa môžu tvoriť v prítomnosti b-CD vo vodnom médiu. 10 mM b-CD. Koncentrácia NFW bola približne 0,2 lM a koncentrácia tlmiaceho činidla bola vo väčšine prípadov v rozsahu do 50 mM. Použili sme NaI, KNO3, NaCl CsBr, EDTA, sukcínamid a MV ako soli alebo hasiace činidlá.

Použité tlmiče zhášali NFWfluorescenciavo vode vo väčšej alebo menšej miere. Vo väčšine prípadov boli Stern-Volmerove grafy (ekv. 4) lineárne pri všetkých koncentráciách zhášača až do 50 mM. To však nebol prípad MV (pozri nižšie) v neprítomnosti b-CD. Hodnoty Stern-Volmerovho sklonu (KSV), uvedené v tabuľke 2, boli stanovené pri koncentráciách zhášača nepresahujúcich 50 mM. Za týchto podmienok boli všetky Stern-Volmerove grafy lineárne, opäť s výnimkou MV v neprítomnosti b- CD. NaCl a KNO3 nemali žiadny vplyv na pozorovanú intenzitu fluorescencie NFW pri koncentráciách až 1 M. kde Io je pozorovaná intenzita fluorescencie NFW v neprítomnosti zhášača a Iq je pozorovaná intenzita fluorescencie NFW v prítomnosti zhášača pri koncentrácii [Q ].

Pre dynamické kalenie je hodnota Sternovho-Volmerovho sklonu, KSV, súčinom bimolekulovej rýchlostnej konštanty kalenia, kq, a nezhášanej životnosti, t,fluorescenčnéštát. Jediná uvádzaná hodnota životnosti pre NFW vo vode je 1,18 ns.21 Pomocou tejto hodnoty v spojení s nameranými hodnotami KSV je možné získať odhady kq. Tieto sú tiež uvedené v tabuľke 2. V každom prípade, s výnimkou MV a nezhášacích solí NaCl a KNO3, je hodnota kq konzistentná s procesom dynamického kalenia, ktorý sa vyskytuje blízko limitu riadeného difúziou. Poznamenávame, že hodnoty kq získané pre EDTA a sukcínamid sú o niečo vyššie, ako by sa dalo predpokladať. Naproti tomu hodnota vypočítaná pre MV ako zhášač dramaticky prekračuje limit riadený difúziou vo vode.

Vo väčšine prípadov je zhášanie nevýrazné. Zhášanie prebieha pri alebo blízko limitu riadeného difúziou a b-CD poskytuje mierny ochranný účinok. MV sa však správa úplne inak. Zo skúmaných tlmiacich látok bol MV zďaleka najúčinnejší. To nie je prekvapujúce v tom, že MV, vynikajúci akceptor elektrónov, je dikatiónový zhášač a NFW je di-aniónový fluorofór. Obrázok 3 ukazuje Stern-Volmerove grafy pre MV zhášanie NFW s a bez 10 mM b-CD prítomného v rozsahu koncentrácií zhášača. V neprítomnosti b-CD ukazuje Stern-Volmerov graf silné zakrivenie smerom nahor zvyčajne spojené s príspevkom zo statického zhášania. Keď je prítomný b-CD, graf je lineárny a odozva zhášania je slabšia aspoň o faktor 10. Ak sa vynesie prvých niekoľko bodov z meraní za podmienok bez b-CD, získa sa zhruba lineárna zhoda, ktorá poskytne anominálny KSV asi 5,0 103 M 1. Túto nominálnu hodnotu KSV uvádzame len na dve významné čísla v dôsledku rozsiahleho zakrivenia pozorovaného v grafe zhášania len vo vode. Kombináciou tejto nominálnej hodnoty s publikovanou životnosťou 1,18 ns pre neuhasený NFW excitovaný stav sa získa hodnota kq rádovo 4 1012 M 1 s 1; hodnota, ktorá prekračuje limit riadený difúziou vo vode o niekoľko rádov. Keď je prítomný b-CD, odhadovaná hodnota kq je blízko limitu riadeného difúziou a neexistuje žiadny dôkaz statického zhášania.

Literatúra uvádza, že dutiny CD sú účinné pri ochrane fluorofórov pred zhášacím účinkom MV vo vode, pričom v podstate pôsobia tak, že „izolujú“ chromofor od zhášača na báze vody.38 Napríklad navliekanie b-CD na poly( 4,40-difenylénvinylénové) rotaxány znižujú pozorovanú Stern-Volmerovu konštantu pre zhášanie MV takmer 1800-násobne v porovnaní s polychromofórom bez závitu.38 V súčasnom kontexte MV ako zhášadla vo vodnom b-CD systéme , mali by sme zdôrazniť, že toto CD netvorí komplexy s plne oxidovanou (dikátorovou) formou MV vo vode. To bolo stanovené niekoľkými skupinami v priebehu rokov pomocou techník, ako je cyklická voltametria a 1H NMR.39–41 Preto v našom systéme MV pôsobí ako zhášač výlučne na vodnej báze rovnakým spôsobom ako menšie iónové zhášacie činidlá.

Statické zhášanie sa bežne pozoruje z dôvodu (i) tvorby komplexu základného stavu medzi tlmičom a fluorofórom alebo (ii) implikácie "sféry účinku", čo naznačuje, že fluorofór bude zhášaný kedykoľvek, keď bude existovať jedna alebo viac zhášacích molekúl. v aktívnom objeme obklopujúcom excitovaný stav. Posledná situácia má tendenciu byť dôležitá len pri vysokých koncentráciách tlmiacich látok.

3.4. Vznik komplexu základného stavu

Navrhujeme, aby silná zložka statického zhášania pozorovaná v súčasnom systéme v neprítomnosti b-CD bola spôsobená vytvorením komplexu základného stavu medzi MV a NFW, ktorý vzniká v dôsledku elektrostatickej príťažlivosti medzi týmito dvoma druhmi. Existuje niekoľko kusov dôkazov na podporu týchto návrhov.

3.4.1. Zmeny v absorpčnom spektre

Keď sa zvyšujúce koncentrácie MV ({{0}} až 6 mM) pridávajú do 0,2 lM vodného roztoku NFW vo vode, pozoruje sa menší červený posun (349 až 355 nm) V druhom experimente s použitím delenej absorpčnej cely sa merali absorpčné spektrá NFW a MV nezmiešané (tj dve zložky v ich oddelených komorách bunky) a zmiešané (tj dve zložky spojené). Pri experimente s rozdelenými bunkami akýkoľvek pozorovaný rozdiel medzi nezmiešanými a zmiešanými meraniami naznačuje interakciu v základnom stave. Pozorovali sme malý, ale významný rozdiel DA 0,012 (A, absorbancia vzorky) medzi nezmiešanými a zmiešanými situáciami, merané pri 260 nm.

3.4.2. Pozorovanie farebnej zrazeniny

Pri zvýšených koncentráciách NFW (t.j. 100 lM) vo vode bola po pridaní MV pozorovaná oranžovo sfarbená zrazenina. Túto látku sme necharakterizovali, ale je v súlade s interakciou medzi základnými stavmi NFW a MV.

3.4.3. Vplyv koncentrácie soli na správanie pri kalení

Očakávalo by sa, že nekovalentný komplex základného stavu medzi NFW a MV bude držaný pohromade elektrostatickou príťažlivosťou. Pridanie veľkého nadbytku nezhášajúcej soli, ako je NaCl, by znížilo príťažlivé sily medzi partnermi tvoriacimi komplex. To by viedlo k menej účinnému uhasenie NFWfluorescenciaod MV. Obrázok 4 ukazuje vplyv zvýšenia koncentrácie NaCl na správanie pri zhášaní. Sklon krivky s prítomným 0,5 M NaCl je 106 6 9 M 1 (tabuľka 2). Zvýšený obsah soli silne potláča kalenie a eliminuje zakrivenie smerom nahor pozorované v neprítomnosti soli.

3.4.4. Vplyv zvýšenej teploty na správanie pri kalení

Stern-Volmerove grafy na zhášanie NFW pomocou MV sa určili pri 25, 45 a 70 stupňoch v neprítomnosti soli a v neprítomnosti a prítomnosti 10 mM b-CD. Okrem toho sa získali Stern-Volmerove grafy pri 25 a 50 stupňoch v prítomnosti 50 mM NaCl (bez b-CD). V neprítomnosti b-CD bolo zhášanie pri vyšších teplotách potlačené. Napríklad pri 25 stupňoch bez soli alebo b-CD bol nominálny sklon (tj počiatočná časť krivky) 4,2 103 M1, zatiaľ čo pri 70 stupňoch sa znížil na 1,4 103 M1. 50 mMNaCl, sklony boli 1,4 103 M 1 a 8,9 102 M 1, v tomto poradí. Toto je trend, ktorý by sa dal očakávať, keby sa komplex základného stavu vytvoril exergonickým procesom, ako je elektrostatická príťažlivosť.

V prítomnosti 10 mM b-CD, bez soli, Stern-Volmerslope nebol výrazne ovplyvnený zmenami v teplotnom rozsahu 25–70 stupňov . To naznačuje, že b-CD je účinný pri potláčaní tvorby komplexu základného stavu zodpovedného za účinok statického zhášania. To by mohlo byť pravdepodobne výsledkom b-CD interferujúceho s iónovou interakciou medzi NFW a MV a (alebo) sekvestráciou fluorofóru.

Napokon, príspevky zo statického zhášania boli hlásené pre MV zhášanie iných aniónových fluorofórov.42–44 V týchto správach sa statické zhášanie pripisuje aj tvorbe komplexov základného stavu medzi zhášacími partnermi.

Ako už bolo spomenuté vyššie, komplexácia nabitých hostí s CD môže byť ovplyvnená iónovou silou. Z údajov uvedených v tomto dokumente je tiež zrejmé, že iónová sila mení správanie pri kalení. Je pravdepodobné, že to odráža zmeny v interakcii základného stavu medzi MV a NFW, keď sa iónová sila zvyšuje. Na kontrolu týchto účinkov sa uskutočnila séria zhášacích experimentov v neprítomnosti a prítomnosti 10 mM b-CD pri zvýšenej, ale konštantnej iónovej sile. . Výsledky sú zhrnuté v tabuľke 3. V každom prípade boli Stern-Volmerove grafy lineárne s menšími sklonmi, ako boli pozorované pri nízkej iónovej sile, a prítomnosť b-CD tieto sklony ďalej znižovala. Za predpokladu, že životnosť NFW je nezávislá od použitých podmienok, môžeme odhadnúť hodnoty kq. Tieto sú tiež uvedené v tabuľke 3. Vo všetkých prípadoch bez b-CD výsledná hodnota kq presahuje limit riadený difúziou, čo naznačuje, že aj pri relatívne vysokej iónovej sile stále existuje spojenie medzi základným stavom NFW a MV. Na otestovanie tejto hypotézy sme použili upravenú Stern-Volmerovu rovnicu na spracovanie našich údajov za predpokladu zmiešaného staticko-dynamického scenára kalenia, kde je možné určiť samostatné hodnoty statických (Ks) a dynamických (Kd) parametrov kalenia:

Io/Iq =1 plus (Ks plus Kd)[Q]plus KsKd[Q]2

Pripomína to prístup Schmehla a Whittena.42 Vo svojej štúdii identifikovali parameter Ks ako súčin rovnovážnej konštanty iónového párovania s pomerom absorpčných koeficientov pre komplex iónových párov v základnom stave a voľným chromoforom (aniónové porfyríny v ich štúdii) za predpokladu, že ochladzovanie v komplexe základného stavu je v podstate okamžité. Naše údaje o kalení boli prispôsobené ekv. 5pomocou nelineárnej regresie. Táto analýza sa uskutočnila pre systém NFW–MV pri sérii [NaCl] v rozsahu od 0 do 0,5 M (tabuľka 4) bez b-CD. Predpokladom modelu je, že spoločný príspevok statického a dynamického kalenia je jediným dôvodom zakrivenia. Hodnota Ks klesla z vysokej hodnoty 3,50 103 M 1 v neprítomnosti soli na konštantnú hodnotu približne 260 M 1 medzi 0,2 M a 0,5 M NaCl. Pri nízkej [NaCl] hodnota Kd výrazne kolíše okolo hodnoty približne 50 M 1. Poznamenávame, že táto relatívne vysoká neistota v hodnote Kd nie je prekvapujúca, pretože väčšina zhášania pozorovaného v nízkom režime [NaCl] bude spôsobená statické kalenie.

Aby sme otestovali spoľahlivosť armatúry, vybrali sme hodnotu Kd blízku tomu, čo by sa očakávalo pri čisto difúzne riadenom procese, a znovu sme ju namontovali ako pevnú hodnotu Kd. Hodnota, ktorú sme použili, bola Kd=10 M 1, ktorá vychádza z hodnoty 1,18 ns prefluorescenciaživotnosť a hodnotu kdiff 8 109 M 1 s 1 vo vode. Hodnoty a trend v Ks zostali reprodukovateľné, aj keď sme sa prispôsobili tejto pevnej hodnote Kd. V skutočnosti boli získané hodnoty Ks dosť necitlivé na hodnotu Kd, keď sa na dosiahnutie prispôsobenia použili dokonca podstatne odlišné hodnoty Kd. To sa zdá byť rozumné, pretože tieto parametre odrážajú dva procesy kalenia, ktoré sú do značnej miery navzájom nezávislé, okrem množstva MV dostupného pre každý proces.

cistanche amazonka

Toto správanie podporuje existenciu dvoch režimov zhášania: statického efektu a dynamického efektu. Statický efekt dominuje pri nižších iónových silách, ale stáva sa menej dôležitým, keď sa zvyšuje koncentrácia NaCl. Toto je presne trend, ktorý by sa dalo očakávať, ak je statické zhášanie uľahčené spojením iónových párov v základnom stave medzi katiónovým tlmičom a aniónovým fluorofórom. Dospeli sme k záveru, že statická hodnota Ks je zdanlivá rovnovážna konštanta pre asociáciu, ktorá vedie k statickému zhášaniu (najpravdepodobnejšie základný elektrostatický komplex). Správanie a význam Kd sú menej jasné. Ak sú hodnoty Kd nízke (<0.2 m)="" nacl="" is="" combined="" with="" the="" fluorescence="" lifetime="" of="" 1.18="" ns,="" we="" obtain="" kq="" values="" that="" range="" from="" 19="" ="" 109="" m1="" s="" 1="" to="" 70="" ="" 109="" m1="" s="" 1,="" which="" are,="" again,="" on="" the="" high="" side="" if="" kd="" is="" truly="" a="" simple="" dynamic="">

Existuje niekoľko možných dôvodov, prečo je hodnota kq získaná týmto spôsobom väčšia, ako sa očakávalo. Tieto zahŕňajú nasledovné: (i) vykazovaná hodnota t nie je invariantná v rámci podmienok, ako sme tu predpokladali; (ii) v systéme NFW–MV prebieha prenos elektrónov; (iii) dokonca aj pri vysokom [NaCl] stále existuje dôležitý príspevok statického zhášania, ktorý nie je zachytený jednoduchým modelom, ktorý sa tu používa (rov. 5).

Prvá možnosť je nepravdepodobná, keďže Smit a Ghiggino21 uviedli, že životnosť v etanole je 0,92 ns, čo je veľmi blízko k hodnote vody 1,18 ns. Hoci druhá možnosť je možná vo svetle dobre známeho správania MV ako akceptora elektrónov45, radikálový katión MV, ktorý je výsledkom úplného prenosu elektrónov, vedie k veľmi výraznému absorpčnému spektru a silne modrej farbe v roztoku.46 V našej štúdii sme nepozorovali ani jeden z nich.

Preto sa prikláňame k tretiemu vysvetleniu. Na základe modelového výpočtu je Ks výrazne väčšia ako nula dokonca aj pri 0,5 MNaCl, čo znamená, že dynamické aj statické zhášanie prispievajú k pozorovanému zhášaniu. Pri vyšších iónových silách sa špecifické iónové párovanie medzi katiónmi sodíka a NFW a (alebo) chloridovými aniónmi a MV môže stať dostatočne významným na to, aby narušilo hodnoty Ks a Kd odvodené z modelu zhášania ekv. 5, ktorý považuje iba MV za zhášač Q a iba NFW za fluorofór. V tomto prípade bude predpoklad, že hodnota, ktorú nazývame Kd, jednoducho rovná kqt, v podmienkach vysokej iónovej sily nepresný.

Keď je prítomných 10 mM b-CD, rýchlostná konštanta MV zhášania sa stáva riadenou difúziou a je porovnateľná v rôznych podmienkach. To naznačuje, že komplexácia NFW pomocou b-CD sa stáva dominantným faktorom pri kontrole zhášania, keď je prítomná hostiteľská molekula. Skutočnosť, že hodnoty MV kq v prítomnosti b-CD sú všetky porovnateľné (rovnaký rádovo) s NaCl alebo bez neho naznačuje, že zmena iónovej sily nemá veľký vplyv na asociáciu NFW s týmto konkrétnym hostiteľom. Je zaujímavé poznamenať, že hodnota K1 (1:1 komplexačná konštanta pre NFW s b-CD) je veľkosťou porovnateľná s hodnotou Ks pozorovanou v neprítomnosti soli. To znamená, že b-CD komplexácia NFW je kompetitívna s tvorbou komplexu NFW v základnom stave s MV za týchto podmienok.

4. Záver

Reklamafluorescenčné bieleniečinidlo NFW tvorí pomerne stabilné komplexy 1:1 s b-CD vo vode. NFWfluorescenciazhášané na alebo blízko limitu riadeného difúziou niekoľkými neutrálnymi a aniónovými zhášačmi. Zhášanie NFW dikatiónovým akceptorom elektrónov MV je veľmi odlišné. Tento vysoko účinný proces je kombináciou statických a dynamických príspevkov a existujú dôkazy o vytvorení komplexu základného stavu medzi NFW a MV, ktorého tvorba môže byť riadená iónovou silou a prítomnosťou b-CD.