Universidade de So Paulo Faculdade de Filosofia Cincias

Universidade de São Paulo Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto Departamento de Química LUMINESCÊNCIA Ribeirão Preto, 2018

Luminescência Emissão de luz por espécies excitadas

Luminescência LUMINESCÊNCIA FLUORESCÊNCIA FOSFORESCÊNCIA QUIMIO/BIOLUMINESCÊNCIA

FLUORESCÊNCIA FOSFORESCÊNCIA

Luminescência FLUORESCÊNCIA

Luminescência Processos de Relaxação

Luminescência FOSFORESCÊNCIA

Luminescência Diferenças entre estados singlete e triplete

Luminescência Processos de Relaxação

RESUMINDO üAbsorção: S 0 S 1 muito rápido 10 -15 a 10 -13 s; üConversão interna (CI): transição não-radiativa entre estados com os mesmos números quânticos de spin; üCruzamento intersistemas (ISC): transição nãoradiativa entre estados com números quânticos de spin diferentes (S T); üFluorescência: emissão de radiação S 1 S 0 eficiente e rápida; üFosforescência: emissão de radiação entre estados com números quânticos de spin diferentes (T S 0); lenta e pouco provável.

Luminescência ESPÉCIES FLUORESCENTES

Luminescência Rendimento Quântico F = F F + ic + isc + Q F taxa de emissão ic taxa de conversão interna isc taxa de cruzamento intersistema Q taxa de quenching Processos não -radiativos ØRendimento quântico razão entre o número de moléculas que fluorescem e o número total de moléculas excitadas; F = F F + nr

Luminescência Espécies Fluorescentes ØFluorescência e Estrutura compostos que contém anéis aromáticos emissão fluorescente intensa; Aumento da absortividade molar diminuição do tempo de permanência no estado excitado fluorescência

Luminescência Espécies Fluorescentes ØRigidez estrutural fluorescência é favorecida em moléculas rígidas; Aumento da rigidez diminuição da taxa de conversão interna aumento da probabilidade de fluorescência

Luminescência Espécies Fluorescentes ØTemperatura e solvente aumento da temperatura e diminuição da viscosidade do solvente diminuição eficiência quântica da fluorescência Aumento da probabilidade de desativação por conversão interna

Temperatura x Fluorescência Espectro de emissão de 25 a 60ºC

Meio x Fluorescência Filme (polímero) Solução de THF

Luminescência CONCENTRAÇÃO VERSUS LINEARIDADE

Luminescência Efeito da concentração na intensidade de fluorescência F = potência da radiação fluorescente; K’ = eficiência quântica de fluorescência; P 0 = potência incidente; P = potência após percorrer determinado caminho. Somente é linear para baixas concentrações para A < 0, 05

Efeito da concentração na intensidade de fluorescência ØAbsorção primária ØAbsorção secundária Efeitos de Filtro Interno Luminescência

Luminescência Instrumentação

Luminescência Fluorímetro Geometria em “L”

Fluorímetro Simples, robusto, baixo custo, compacto

Luminescência Geometria em “L” Espectrofluorímetro

Espectrofluorímetro -Presença de monocromadores de excitação e emissão -Possibilidade de obtenção de espectros de excitação e emissão -Preço mais elevado

Luminescência Fosforímetro

Luminescência Instrumentação üLâmpadas arco de xenônio, mercúrio üCubetas 4 faces lisas; üSeletor de comprimentos de onda filtros / monocromadores; üDetector fotomultiplicador, CCD

Luminescência Importante Conhecer o espectro e absorção da amostra máximo de absorção de excitação

Luminescência Reações de Derivatização

Luminescência Exemplos de compostos que naturalmente emitem fluorescência ou fosforescência

Luminescência Aplicações Análise de espécies inorgânicas por Fluorescência

Luminescência Vantagens e Limitações da Fluorescência ØVantagens üAlta Seletividade; üAlta Detectabilidade (10 -18 – 10 -21 mol); ØLimitações üCompostos devem ser fluorescentes; ü Reação de derivatização tempo.

QUIMIOLUMISCÊNCIA BIOLUMINESCÊNCIA

Bio/Quimioluminescência Resulta da reação química que produz uma molécula eletronicamente excitada emite luz ao retornar ao estado fundamental:

Bio/Quimioluminescência Características da Quimiluminescência ØAlta especificidade ØAlta sensibilidade

Bio/Quimioluminescência Características da Quimiluminescência Existem mais de 50 reações que vem sendo usada para gerar luz; As mais comuns são: Ø Substrato + Enzima molécula no estado excitado* Luz Ø Substrato + Enzima + ATP molécula no estado excitado * Luz

Bio/Quimioluminescência Reações em Quimioluminescência

Bio/Quimioluminescência Bioluminescência Luciferase + luciferina + O 2 produto + oxiluciferina + hv Luciferin

Bio/Quimioluminescência Vargulin luciferin Coelenterazine marine luciferins Bacterial luciferin Dinoflagellate luciferin

Bio/Quimioluminescência Características da Quimio e Bioluminescência ØGeralmente são mais vantajosos que a fluorescência*; ØEmite luz em comprimentos de onda específico; ØInstrumentação mais simples (luminômetro); ØPode ser empregada em conjunto com outras técnicas analíticas (HPLC, EC)

Bio/Quimioluminescência Aplicações üImunoensaio e proteômica; üEficácia de novos fármacos; üAnálise de DNA, RNA genômica; üTestes de viabilidade celular e, üDiagnósticos clínicos.

Bio/Quimioluminescência “Reporter Genes – Genes Reportadores”

Bio/Quimioluminescência Determinação do Arsênio em Água Empregando Biossensores

Bio/Quimioluminescência Genes Reportadores de firefly luciferase (luc) ou luciferase bacteriana (lux)

Bio/Quimioluminescência Eficácia de novos fármacos 0 h 8 h 24 h

Bio/Quimioluminescência Eficácia de novos fármacos

Bio/Quimioluminescência Detecção de Tumor

Bio/Quimioluminescência Bibliografia Recomendada Harris, D. C. - Análise Química Quantitativa, 6ª Edição (Trad. José A. P. Bonapace e Oswaldo E. Barcia), Rio de Janeiro, LTC, 2005, 876 p. Skoog, D. A. ; West, D. M. ; Holler, F. J. ; Crouch, S. R. - Fundamentos de Química Analítica, 8 a Edição (traduzido), 2006. Roda, A. ; Guardigi, M. ; Pasini, P. ; Mirasoli, M. - Anal. Bioanal. Chem. v. 377, p. 826 -33, 2003. Yu, Y. A. ; Timiryasova, T. ; Zhang, Q. ; Beltz, R. ; Szalay, A. A. - Anal. Bioanal. Chem. v. 377, p. 964 -72, 2003. Hutchens, A. ; Luker, G. D. - Cel. Microbiol. , v. 10, p. 2315 -22, 2007. Roda, A. ; Pasini, P. ; Mirasoli, M. ; Michelini, E. ; Guardigli, M. -Trends in Biotechnol. , v. 22, 2004.