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化学において、消光とは、特定の物質の蛍光強度を低下させるプロセスを指します。励起状態反応、エネルギー移動、錯体形成、衝突など、さまざまなプロセスが消光を引き起こします。結果として、消光は圧力と温度に大きく依存することがよくあります。分子状酸素、ヨウ素イオン、アクリルアミド[1]は一般的な化学的消光剤です。塩化物イオンは、キニーネ蛍光の消光剤としてよく知られています[2] [3] [4] 。消光は、レーザー誘起蛍光などの非即時分光法では問題となります。
消光はオプトードセンサーで利用されています。例えば、特定のルテニウム錯体に対する酸素の消光効果により、溶液中の酸素飽和度を測定できます。消光はフェルスター共鳴エネルギー移動（FRET）アッセイの基礎です。[5] [6] [7]特定の分子生物学的標的との相互作用による消光と脱消光は、分子イメージング用の活性化可能な光学造影剤 の基礎です。[8] [9]多くの染料は自己消光を起こし、蛍光顕微鏡用のタンパク質染料複合体の輝度を低下させる可能性があります。 [10]また、タンパク質分解センサーに利用することもできます。[11]
メカニズム
フェルスター共鳴エネルギー伝達
ドナーとアクセプターの 2 つの色素間で非放射的に (光子の吸収や放出なしに) エネルギーを移動できるメカニズムはいくつかあります。フェルスター共鳴エネルギー移動(FRET または FET) は、ドナーが励起状態にある間にエネルギー移動が発生するため、動的な消光メカニズムです。FRET は、ドナーとアクセプターの遷移双極子間の古典的な双極子間相互作用に基づいており、ドナー-アクセプター距離Rに大きく依存し、1/ R 6の速度で減少します。FRET は、ドナー-アクセプターのスペクトルの重なり (図を参照) と、ドナーとアクセプターの遷移双極子モーメントの相対的な向きにも依存します。FRET は通常、最大 100 Å の距離で発生します。
デクスター電子移動
デクスター（デクスター交換または衝突エネルギー移動とも呼ばれ、口語的にはデクスターエネルギー移動とも呼ばれる）は、もう1つの動的消光機構である。[ 12]デクスター電子移動は、距離とともに指数関数的に減少する短距離現象であり（e − kRに比例し、k は原子のファンデルワールス半径の逆数に依存する定数[要出典]）、ドナーと消光剤の分子軌道の空間的な重なりに依存する。ほとんどのドナー-蛍光体-消光剤-アクセプターの状況では、デクスター機構よりもフェルスター機構の方が重要である。フェルスターとデクスターのどちらのエネルギー移動でも、染料の吸収スペクトルと蛍光スペクトルの形状は変化しない。
デクスター電子移動は、染料と溶媒の間で、特にそれらの間に水素結合が形成される場合に重要になります。
エキシプレックス
エキサイプレックス（励起状態複合体）の形成は、3 番目の動的消光メカニズムです。
静的消光
残りのエネルギー移動メカニズムは静的消光（接触消光とも呼ばれる）です。静的消光は、一部のレポーター消光プローブの主要なメカニズムになり得ます。動的消光とは異なり、静的消光は、分子が基底状態、つまり励起が発生する前に複合体を形成するときに発生します。複合体は、非蛍光性や固有の吸収 スペクトルなど、独自の特性を持っています。染料の凝集は、多くの場合、疎水効果によるもので、染料分子は水との接触を最小限に抑えるために積み重なります。疎水力による会合に適合した平面芳香族染料は、静的消光を強化できます。高温および界面活性剤の添加は、基底状態の複合体形成を妨げる傾向があります。
衝突による消光
衝突消光は、励起された蛍光体が、基底状態への非放射遷移を促進する原子または分子と接触したときに発生します。...励起状態の分子は消光分子と衝突し、非放射で基底状態に戻ります。
参照
- 分子生物学で使用するための暗色消光剤。
- フェルスター共鳴エネルギー移動、いくつかの消光技術が依存する現象
参考文献
- ^ Phillips SR、Wilson LJ 、Borkman RF (1986 年 8 月)。「ウシ水晶体クリスタリンのトリプトファン微小環境の構造プローブとしてのアクリルアミドおよびヨウ化物蛍光消光」。Current Eye Research。5 ( 8): 611– 9。doi :10.3109/02713688609015126。PMID 3757547 。
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