Медицинада қолданылуы

Люминесценция деп - берілген температурага сэйкес келетін жылулық жарық шығарудан басым, сэуле шығару механизмі жылулық болмайтын, сэулеленуді атайды. Мүндай құбылыс денеге спектрдің көрінетін, УК, рентген жэне сэулелерімен.эсер еткенде байқалады, яғни денені сыртқы жылулық емес энергия көзімен қоздырғанда байқалады. Денені қоздыру түріне байланысты ол: фотолюминесценция (жарық сэулесімен қоздыру), рентгендік люминесценция (рентген сэулесімен қоздыру), катодтық люминесценция (электронмен қоздыру),электрлік люминесценция (электр өрісі арқылы қоздыру) радиолюштесцешщя(сх,р,у (юлягектерімен қоздыру), хемилюминесценция (химиялық реакциялар арқылы) т.б. деген түрлерге бөлінеді. Сэулелену

12уақытының ұзақтығына байланысты люминесценцияны: флуоресенция жэне фосфоресенция деген түрлерге Энергетикалық деңгейлер Энергетиклық деңгей бөледі. Егер дененің сэуле шығару уақыты 10-8секундтан аз болса, яғни денені қоздыру тоқталысымен сэуле шығару да тоқталса оны флуоресенция деп, ал денені қоздыру тоқталғанымен дененің сэуле шығаруы жалғаса берсе оны фосфоресенция деп атайды. Люминесценция механизмімен танысайық. Атом не молекула энергиясы һу фотонды жүтып энергетикалық қозған күйге көшеді де 10-8 с уақыт өткен соң жиілігі V тең фотонды шығарып бүрыңғы күйге қайта келеді. Жүтылған жэне шығарылған сәулелердің жиілктері тең уф= ул болғандықтан люминесценцияның бүл түрін резонанстық деп атайды, ол көбіне бір атомды газдарда кездеседі (2а).Егер газды ортада басқа денелердің атомдар, не молекулалары бар болса, онда қозған жэне қозбаған молекулалардың соқтығысу нэтижесінде өз ара энергия алмасу орын алады, нэтижесінде қозған молекула төмен орналасқан жаңа энергетикалық деңгейге ауысады. Молекула жаңа күйден жиілігі жарық фотонын шығара отырып қозбаған негізгі күйге өтеді. Бүл қүбылыста флуресценцияға тэн, бірақ уф> үл болады .Егер орта қүрамы өте күрделі органикалық молекулалардан түрса, онда жоғарыда қарастырылған люминесценциялық қүбылыс басқа түрде жүреді. Кейде қозған күйде түрған молекулалар энергетикалық жағынан төмен жатқан, аралық түрақты (метастабильді) күйге сэуле шығармай өтеді, бірақ бүл күйден молекула негізгі күйге өз бетінше, энергия жүмсамай шыға алмайды. Мүндай молекулалар ортаның молекула-кинетикалық энергиясы есебінен түрақты күйден қайта қозған күйге көшіп, онан негізгі күйге қайта оралады. Бүл қарастырылған мысал фосфоресенция күбылысына тэн.

Люминесценция қүбылысы кезінде дене жүтқан, яғни оны қоздыруға жұмсалған фотонның энергиясы мен денеден шыққан сэуле энергиялары тең емес, яғни ҺҮ'< ҺҮф , мүндағы 1г/ - люминесцентік сэуле энергиясы, ҺҮф -денені қоздыруға кеткен фотонның энергиясы. Стокстың заңы бойынша, атомның немесе молекуланың жүтқан фотонының энергиясының біраз бөлігі оптикалық емес,жарық шығарумен байланыссыз қүбылыстарға жұмсалады. ҺҮф = һ V + ДЕ немесе Үф > V мүнан Хф < Хл болады, яғни люминесценция толқьгаы оны қоздырған фотонның толқынынан үлкен болады[5].

Люминесценция ХфХлХ, люминесценция қүбылысының энергетикалық сипатамасы ретінде. үшып шықан фотон санының денеге жүтылған фотон санына қатынасын алуды Вавилов үсынған, бүл шама Ф =п / N өрнегімен сипатталынады. Люминесценция қүбылысы денені қүрайтын химиялық қосылыстарының шамасын анақтайтын люминесценциялық талдау эдісінде қолданылады. Мысалы, жасушаның тірі немесе өлі екендігін олардың шығаратын сәуле түсіне қарап ажыратады, ал қанның жасыл сары түсіне қарап оның қүрамында адреналин бар екендігін анықтауға болады. Химиялық реакциялар нэтижесінде денелердің атомдары мен молекулаларының қозуы салдарынан олардың сэулеленуін хемилюминесценция деп, ал бүл құбылыстың биологиялық денелерде жүруін биохемилюминесценция (жарқырауық қоңыз, кейбір теңіз жэндіктері мен жануарлары т.б.) қүбылысы деп атайды.

13Биологиялық жүйелердегі хемилюминсценция қүбылысы липидті бос радикалдарының рекомбинациялануы кезінде байқалады. Жалпы хемилюминесценция қүбылысы бос радикалдар қатысумен жүретін реакциялар кезінде байқалады.' Ағзада бос радикалдардың мөлшерінің артуы бұл құбылысты күшейтеді. Бос радикалдар ағза үлпасындағы тотығуға қарсы элементтер жүйесіне жататын аскорбин қышқылы, адреналин, фосфолипидтардың сульфагидрилді қосылыстарымен тежелгенде хемилюминесценциялық сэулелену орын алады. Үлпадағы бос радикалдардың тотығу үдерісі кейбір аурулардың пайда болуына алып келеді, олай болса хемилюминесценция құбылысын диагностикалық тест ретінде қолдануға болады. Ағзада неғүрлым бос радикалдар көп болса сол ғүрлым оның ауруға үшырау ықтималдылығы да күшейеді. Соңғы кезде жүргізілген зерттеулер, «стресс» жэне эр түрлі аурулар кезінде қан плазмасы мен оның сарсуының сэулеленуінің интенсивтілігі өзгеретіндігін көрсетті. Мысалы, «стресс» кезінде қан плазмасы шығатарын сэуленің интенсивтілігі күрт күшейеді, бұл құбылыс қанда бос радикалдар тотығуының белсенділігінің артқанын көрсетеді, ал қан сарсуының сэуле щығаруының күшеюі өкпедегі қабыну үдерісінің артуына сэйкес келеді жэне оның интенсивтілігі аурудың белсенділігіне тэуелді болады. Бүл қүбылыс бос радикалдардың белсеңцілігінің артуынан болады.

Молекуланың қозған қалыпқа көіпуін молекулада жарықтың квантының энергиясын жинақтауы ретінде қарастыруға болады. Бірақ бүл энергия өте жылдам жү-мсалады. Энергия жылуға көшеді де қоршаған ортаға беріледі. Бүл процесстер өте жылдам ағады (10" 13 - 10"! сек). Әр түрлі мөлшердегі энергияның квантын жү_тқан молекула біраздан кейін, сонымен қозудың ең төменгі деңгейіне көшеді. Әрі қарай энергия баяу жүмсалады. Төменгі синглетті қозған қалыптағы молекуланың өмір сүру уақыты - 10 сек. Бүл деңгейде жинақталған энергия жылу берілсе сэулелену квантын щығаруға немесе фотохимиялық реакцияның орындалуына жүмсалуы мүмкін.

Жү_ту спектрлері сияқты күрделі молекулалардың люминисценция (флуоресценция) спектрлерінің шекаралары анық емес. Ақпаратты көбінесе жолақтардың максймумдерінің толқындарының үзындықтары емес, қарқындылық, поляризация жэне сэулеленудің үзақтығын береді.

Қарапайым оқиға. Трипсиннің фотобиологиялық эсер етуінің спектірінің эсеріне сол ферментін жүту спектрінің қисық сызықтарын қарастырайық. Трипсинде 3 бас хромофорлар болады: триптофанны тирозиннің жэне цистиннің қалдықтары. Олар трипсиннің жүлу спектрі үшін жауапты. Әсер ету спектрі бүл спектрді толыгымен қайталайды, сондықтан ақуыздың инактивациясы үшін барлық үш аминқышқыл олардың инактивациясы керек деп айтуға болады[10].

Күрделі фотобиологиялық процестерде ақырғы эффектің алдында жартылай қайтымды фотохимиялық процестер мен жарықсыз стадиялар ағады. Молекуланың қозған қалыпқа көшуін молеқулада жарықтың квантының энергиясын жинақтауы ретінде қарастыруға болады. Бірақ бүл энергия өте жылдам жұмсаладьь Энергия жылуға көшеді де қоршаған ортаға беріледі. Бүл

14процесстер ете жылдам ағады (1013 - 10-11 сек). Әр түрлі мөлшерден энергияның квантын жүтқан молекула біраздан кейін, соньімен, қозудың ең төмеңгі деңгейіне көшеді.

Әрі карай энергия баяу жүмсалады. Төменгі синглетті қозған қалыптағы- (80) молекуланың өмір сүру уақыты - 10'9-10"-1 Ісек. Бұл деңгейде жинақталган энергия жылу беруге (сэулелендірусіз көшу 8* - зо), сэулелену квантын шығаруға (флуоресценция, 8* - во көшуі) немесе фотохимиялық реакцияның орындалуына жүмсалуы мүмкін.

Жүлу спектрлері сияқты күрделі молекулалардың люминисценция (флуоресценция) спектрлерімің шекаралары анық емес. Ақпаратты көбінесе жолақтардың максимумдерінің толқындарының үзындықтары емес; қарқындылық подяризация жэне сәуделенудің үзактығы береді[9].