2. Фотолюминесцентный качественный и количественный анализ биологических систем.

Явление люминесценции лежит в основе метода обнаружения и определения содержания химических компонентов в смеси. Этот метод называется люминесцентным анализом. Наличие того или иного компонента (качественный анализ) определяют по окраске люминесцентного излучения, так как максимуму спектра люминесценции соответствует определённый цвет. Количество вещества (количественный анализ) определяют по интенсивности люминесцентного излучения. При люминесцентном анализе для возбуждения молекул вещества чаще всего используется УФ-излучение.

Люминесцентный анализ применяется в самых различных отраслях науки и практики. Отличительной чертой люминесцентного анализа является возможность обнаружить наличие ничтожно малого количества вещества до – 10^-9 г. Большая часть органических соединений (кислоты, алкалоиды, красители) дают при поглощении УФ-излучения характерное свечение. Например, никотин даёт темно-фиолетовое свечение. Люминесцентный анализ чувствителен, не требует разделения смеси, его можно проводить в биологических средах, тканях и других многокомпонентных системах. На основе люминесценции в санитарно-гигиенической практике применяется метод проверки качества и сортировка пищевых продуктов (используется для обнаружения начальной стадии порчи продуктов), сортировка и проверка качества фармакологических средств, растительного волокна (тканей), кожи, обнаружение в них суррогатов или фальсификаций. Фотолюминесценцию дают ткани живого организма, особенно ногти, зубы, непигментированные (седые) волосы, склера, роговая оболочка и особенно хрусталик глаза, а так же другие ткани. Люминесцентный анализ используется для контроля за чистотой реактивов и воды.

В криминалистике облучение УФ-излучением позволяет обнаружить невидимые следы крови, причём свечение крови человека отличается от свечения крови животных и птиц.

По цвету свечения различают живые и мёртвые клетки. Наличие адреналина в крови человека определяется по его характерному зелёно-жёлтому свечению. Люминесцентный анализ применяется и при диагностике заболеваний, особенно кожных (дерматомикозы животных) и других болезней. Так поражённые грибком волосы, чешуйки кожи под УФ-облучением дают ярко-зелёное люминесцентное свечение. Во многих случаях в качестве диагностического приёма пользуются введением в организм люминесцентных красок, которые адсорбируются в тех или иных тканях. Эти ткани затем исследуют под действием УФ-излучения. Например, в вену человека вводят раствор флюоресцила и через несколько секунд наблюдают яркую возбуждаемую ультрафиолетом зелёную люминесценцию губ и глаз. Этим методом определяется циркуляция крови в области тела с пониженным кровообращением. Проницаемость капилляров можно определить, вводя подкожно люминесцентные красящие вещества. На рис.3 показана схема люминесцентного (флуоресцентного) анализа. УФ-излучение от ртутной лампы (РЛ) направляется на объект (ОБ) и в озбуждает его люминесценцию. Свет люминесценции поступает в приёмник (ПР) – глаз, фотоэлемент, фотопластинка, фотоумножитель, где регистрируется. Чтобы видимый свет источника не накладывался на свет люминесценции, применяют светофильтр СФ, пропускающий к объекту только невидимые глазом УФ-лучи.

Люминесцентный анализ можно подразделить на макроанализ и микроанализ. Во втором случае наблюдение проводится при помощи микроскопа. В люминесцентной микроскопии препараты, способные люминесцировать, изучаются под микроскопом при УФ-освещении и использовании соответствующих светофильтров. По виду свечения микропрепаратов, приготовленных из продуктов питания, можно распознать виды возбудителей инфекционных заболеваний: туберкулёза, сальмонеллёза, сибирской язвы.

Следует отметить, что если квантовый выход люминесценции больше 1%, то такие соединения легко обнаруживаются люминесцентным методом. Высоким квантовым выходом обладает триптофан в белках, витамин А, В₆, Е, многие лекарственные вещества. Легко обнаруживаются люминесцентным методом канцерогенные углеводороды в воздухе городов, дыме сигарет и т.д.

Некоторые соединения, не обладающие собственной флюоресценцией, после специальной химической обработки дают продукты с высоким квантовым выходом. Этим методом определяют морфин, героин и другие наркотики, витамины С, Д, В₁₂ и др.