A Apostila Bioquímica

Universidade Camilo Castelo Branco – Unicastelo

Departamento de Química, Campus Fernandópolis

Projeto de trabalho de conclusão de Curso

Aspectos bibliográficos da técnica de fluorescência resolvida no tempo e as suas aplicações

Orientador:

Prof. Dr. Francisco José Mininel

Orientado:

Bruno Pereira de Oliveira

Fernandópolis, 2016

Sumário

1.        Introdução        2

2.        Objetivo gerais        6

2.1        Objetivos específicos        6

3.        Justificativa        7

4.        Metodologia        8

5.        Cronograma de execução        9

6.        Referências bibliográficas        10

1. Introdução

A fluorescência resolvida no tempo apresenta características físicas de fenômenos que envolve moléculas químicas quando são expostas a determinados comprimentos de onda (luz).

A luminescência é caracterizada por um processo pelo qual existe emissão de fóton (radiação eletromagnética, UV-Visível) de maneira radiativa, levando assim, a molécula de um estado excitado, a um estado fundamental. Para ocorrer tal fenômeno, previamente deve-se possuir uma molécula capaz de absorver energia (cromóforo), e esta energia, proveniente de fótons deve ser de tal forma capaz de elevar elétrons da molécula de um estado de menor energia para um estado de maior energia (Lenz, 1997).

Sendo assim, esta população de elétrons pode decair para um estado de menor energia e até mesmo voltar ao estado fundamental, estas transições de maior estado de energia para menor estado de energia podem ocorrer de formas distintas, são elas: não-radiativamente (conversão interna, vibrações, translações e rotações) ou radiativamente (luminescência). Pode-se separar a luminescência em outros dois fenômenos, o da fluorescência e o da fosforescência (J.R., 1999; Lakowicz, 1999).

        O fenômeno da fluorescência pelo qual há decaimento de um estado excitado (S1) para um estado fundamental (S0) ocorre quando a molécula está em seu estado singleto (spin do elétron do estado excitado mantém sua orientação original, como se pode observar na figura 1), tal transição é permitida pelas regras de seleção, sendo assim, a fluorescência pode ocorrer em tempos menores que o tempo de fosforescência (em torno de 109 s).

[pic 1][pic 2]

Figura 1: Absorção e decaimento do estado excitado do singleto (S1) para o estado fundamental (S0)

Fonte:(J.R., 1999)

                O fenômeno da fosforescência, onde se deve possuir um fenômeno de cruzamento entre sistemas singleto-tripleto previamente, o que permite um acúmulo de população no estado tripleto excitado, é o fenômeno pelo qual há decaimento do estado tripleto excitado (T1) para o estado fundamental (S0), tal decaimento não é permitido pelas regras de seleção, pois neste estado de tripleto excitado a orientação do spin é invertida, o que corresponde a um tempo maior de vida, enquanto a fluorescência possui um tempo 109 ns, para a fosforescência este tempo dá-se da ordem de 1 s até 10-3 s, portanto, através da análise destes tempos de fluorescência e fosforescência, pode-se concluir que a fluorescência ocorre com mais facilidade e pode ser mais facilmente analisada (Clegg et al., 2003).    

     [pic 3][pic 4]

Figura 3: Diagrama de Jablonski, com cinco níveis de energia, três níveis de energia para o estado singleto (Sn) e dois níveis de energia para o estado tripleto (Tn) do processo de luminescência de cromóforos.

Fonte: (J.R., 1999).

        Na figura  3 pode-se observar as transições que podem ocorrer após a absorção de energia pela molécula, nela está representada o diagrama de Jablonski possuindo cinco níveis de energia, três para o estado singleto e dois para o estado tripleto, além disto, também se pode observar as transições que podem ocorrer na molécula, após a absorção de energia em forma de fóton, a molécula pode ir de um estado fundamental para um estado de maior energia S1, ainda assim, esta população de elétrons pode povoar o estado S2 se houver energia suficiente para isso. Após a excitação para níveis de maiores energias, a molécula pode relaxar para níveis de menores energias (radiativamente ou não radiativamente) S2-S1 e S1-S0 (fluorescência) ou até mesmo sofrer um cruzamento entre sistemas S1-T1 e posteriormente T1-S0 (Fosforescência)(Clegg et al., 2003).

        Em compostos orgânicos, o fenômeno da fluorescência ocorre nos que apresentam estruturas aromáticas, pode-se citar como exemplo de compostos orgânicos que florescem: a quinina, a qual foi o primeiro composto a ser estudado, a rodamina, as porfirinas e as ftalocianinas. Espectros de fluorescência, no qual consiste em uma curva de intensidade de fluorescência versus o comprimento de onda, são altamente sensíveis as estruturas químicas dos compostos e a polaridade dos solventes utilizados para tal análise (Lakowicz, 1999).

1. Objetivo gerais

Estudo básico de compreensão dos fenômenos que envolve caráter físicos e químicos dos fenômenos de luminescência em alguns tipos de compostos químicos de interesse em diversos tratamentos e aplicações.

1. Objetivos específicos

- Levantamento bibliográfico e entendimento do fenômeno físico de excitação de fluorofos e aspectos conceituais dos fenômenos de luminescência.

- Descrição com base na literatura das aplicações e resultados utilizando a técnica de fluorescência resolvida no tempo.

1. Justificativa

A utilização dos métodos de fluorescência em tempo real está ganhando espaço, pois os métodos estacionários de análise não nos permitem adquirir informações que o de decaimento no tempo oferece.