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Steigerung der Empfindlichkeit der Fluoreszenz-Nachweisreaktion des Reserpins durch Zusatz von Thorium-Ionen
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Journal of the Less-Common Metals Elsevier Sequoia S.A., Lausanne - Printed in The Netherlands
SHORT COMMUNICATION
Steigenmg der Empfmdlichkeit der Fluoreszenz-Nachweisreaktion des Reserpins durch Zusatz van Thorium-Ionen
G. KALLISTRATOS Institut ftir experimentelle Biologic und Medizin, Forschungsinstitut Borstel, 2061 (Bundesrepublik Deutschland) (Eingegangen am 13. April 1972)
Einige Elemente, insbesondere der 3. Nebengruppe des Periodischen Systems, z.B. Lanthaniden und Actiniden zeigen nach Anregung mit den erforderlichen kurzwelligen Energien charakteristische Fluoreszenzen’. Auch eine Reihe organischer Verbindungen zeigen in verschiedenen Losungsmitteln eigene Fluoreszenzen. Die Fluoreszenz, sowohl der Elemente als such der Reagenzien, kann intensiviert werden wenn sie in geeignete organometallische Verbindungen iibergeftihrt werden. Der Mechanismus der Fluoreszenzverstarkung beruht u.a. auf folgenden Moglichkeiten’ : (a) Die Fluoreszenz des Reagenz wird durch die Anwesenheit des Elements verstlrkt. (b) Die Fluoreszenz des Elements wird durch die Anwesenheit des Reagenz verstarkt.
Abb. 1. Fluoreszenzintensitlt (Ordinate) in Abhangigkeit von den Thoriumkonzentrationen (Abszisse) bei konstanter Reserpinkonzentration von 500 pg ml - i in Ethanol. (Verstarkung der eigenen Fluoreszenz des Reserpins von 4 Skt. auf iiber 120 Skt. nach Zusatz von 400 pg ThC14. Anregungswellenllnge 392 rnp ; Fluoreszenzmessung bei 500 rnp ; Anregungsspalt 0.4 mm ; Fluoreszenzspalt 0.2 mm.) J. Less-Common Metals, 29 (1972)
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(c) Durch den sogenannten “intramolekularen Energietransport” wird bei der Bildung eines Komplexes die Anregungsenergie von dem organischen Teil der Komplexe absorbiert und auf das Metall-Ion tibertragen. So findet bei Europium, Terbium und anderen Seltenen Erden eine Verstarkung der eigenen Fluoreszenzintensitat statt wenn sie mit geeigneten cc-substituierten aromatischen Verbindungen reagieren (praktisch das Gegenteil eines “quenching effect”)3g4. Diese Eigenschaft der Elemente kann zu einer Steigerung der Emplindlichkeit einiger Fluoreszenz-Nachweisreaktionen Verwendung linden. -Als typisches Beispiel sei der Einfluss von Thorium-Ionen auf die urn ein Mehrfaches verstarkte Eigenfluoreszenz des Reserpins gezeigt. Methodik
Jeweils in alkoholische Reserpin-Losungen wurden steigende Mengen Thoriumchlorid-Losungen von 0 bis 400 pg ml-’ ThCl, zugesetzt (ThCl, 6669x, Schuchardt). Die Lijsungen wurden bei Zimmer- bzw. bei hoheren Temperaturen t_Absorptions-
und von
Th-
FIuoreszenzspektrum------t
Reserpin
- Komplex
- 90
300
Loo
500
600
mu
700
Abb. 2,Absorptions- und Fluoreszenzspektra von: (1) Reserpin 500 pg ml-‘; (2) Reserpin + ThCI, je 500 pg ml-’ ; (3) ThC14 500 pg ml-’ in Athanol. (Die jeweils fiir eine Kurve zugehorige Ordinatenachse ist durch Pfeile angezeigt.) Fluoreszenzmaximum von Reserpin + ThCl, bei 500 rnp bezogen auf 98.5%. Anregungswellenllnge 392 rnp ; Kiivetten-Schichtdicke 1 cm ; Anregungs- und Fluoreszenzspaltbreite 0.5 mm. J. Less-Common
Metals,
29 (1972)
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eine bestimmte Zeit stehengelassen und anschliessend die Fluoreszenzspektren und die Fluoreszenzmaxima mit einem Zeiss-Spektralfluorometer, Anordnung C (ZFM 4) gemessen. Die Absorptionsspektren wurden mit einem Zeiss-Spektralphotometer PMQ II aufgenommen. Ergebnisse und Diskussion
Nach Zusatz von Thorium-Ionen in alkoholische Reserpin-Losungen entwickelt sich nach einer bestimmten Reaktionszeit eine Farbreaktion (Losung wird gelb/grtin gefarbt) und eine starke grtine Fluoreszenz. Das Absorptionsmaximum des Reaktionsproduktes liegt im sichtbaren Bereich bei 390 rnp ; in diesem WellenlangenBereich liegt ebenfalls die Anregungsenergie (392 rnp) fur die Fluoreszenzerzeugung. Das Fluoreszenzmaximum liegt bei 500 rnp (Abb. 2). Die Farbentwicklung und die Zunahme der Fluoreszenz sind proportional der Thorium-Konzentration. So wird die schwache Fluoreszenz einer alkoholischen Reserpin-L&sung nach Zusatz von 400 y ml- ’ ThC14 (Endkonzentration) urn tiber das 2Ofache verst%rkt (Abb. 1). Die verschiedenen Lostmgsmittel beeinflussen ebenfalls die Farbentwicklung und die Fluoreszenzintensitat. Die starkste Farbe und Fluoreszenz zeigen Reserpin + Thorium-Ionen in Aceton, Methanol, Athanol und Dioxan. Dagegen sind in wassrigen Losungen, in Benzol, Chloroform, Ather u.a. weder eine Farbe noch eine Fluoreszenzzunahme zu beobachten. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass durch Zusatz geeigneter Elemente zu schwach fluoreszierenden Liisungen eine Fluoreszenzverstarkung stattfinden kann und damit eine zusatzliche Steigerung der Empfindlichkeit einiger FluoreszenzNachweisreaktionen moglich ist. LITERATUR 1 2 3 4
K. Przibram, Mikrochim. Acta, 3 (1938) 68. S. P. Sinha, Complexes of Rare Earths, Pergamon, Oxford, 1966. G. Kallistratos, A. Pfau und B. Ossowski, Naturwiss., 47 (1960) 468. G. Kallistratos und A. Pfau, J. Less-Common Metals, 19 (1969) 68.
J. Less-Common
Metals, 29 (1972)
Journal of the Less-Common Metals Elsevier Sequoia S.A., Lausanne - Printed in The Netherlands
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Steigenmg der Empfmdlichkeit der Fluoreszenz-Nachweisreaktion des Reserpins durch Zusatz van Thorium-Ionen
G. KALLISTRATOS Institut ftir experimentelle Biologic und Medizin, Forschungsinstitut Borstel, 2061 (Bundesrepublik Deutschland) (Eingegangen am 13. April 1972)
Einige Elemente, insbesondere der 3. Nebengruppe des Periodischen Systems, z.B. Lanthaniden und Actiniden zeigen nach Anregung mit den erforderlichen kurzwelligen Energien charakteristische Fluoreszenzen’. Auch eine Reihe organischer Verbindungen zeigen in verschiedenen Losungsmitteln eigene Fluoreszenzen. Die Fluoreszenz, sowohl der Elemente als such der Reagenzien, kann intensiviert werden wenn sie in geeignete organometallische Verbindungen iibergeftihrt werden. Der Mechanismus der Fluoreszenzverstarkung beruht u.a. auf folgenden Moglichkeiten’ : (a) Die Fluoreszenz des Reagenz wird durch die Anwesenheit des Elements verstlrkt. (b) Die Fluoreszenz des Elements wird durch die Anwesenheit des Reagenz verstarkt.
Abb. 1. Fluoreszenzintensitlt (Ordinate) in Abhangigkeit von den Thoriumkonzentrationen (Abszisse) bei konstanter Reserpinkonzentration von 500 pg ml - i in Ethanol. (Verstarkung der eigenen Fluoreszenz des Reserpins von 4 Skt. auf iiber 120 Skt. nach Zusatz von 400 pg ThC14. Anregungswellenllnge 392 rnp ; Fluoreszenzmessung bei 500 rnp ; Anregungsspalt 0.4 mm ; Fluoreszenzspalt 0.2 mm.) J. Less-Common Metals, 29 (1972)
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(c) Durch den sogenannten “intramolekularen Energietransport” wird bei der Bildung eines Komplexes die Anregungsenergie von dem organischen Teil der Komplexe absorbiert und auf das Metall-Ion tibertragen. So findet bei Europium, Terbium und anderen Seltenen Erden eine Verstarkung der eigenen Fluoreszenzintensitat statt wenn sie mit geeigneten cc-substituierten aromatischen Verbindungen reagieren (praktisch das Gegenteil eines “quenching effect”)3g4. Diese Eigenschaft der Elemente kann zu einer Steigerung der Emplindlichkeit einiger Fluoreszenz-Nachweisreaktionen Verwendung linden. -Als typisches Beispiel sei der Einfluss von Thorium-Ionen auf die urn ein Mehrfaches verstarkte Eigenfluoreszenz des Reserpins gezeigt. Methodik
Jeweils in alkoholische Reserpin-Losungen wurden steigende Mengen Thoriumchlorid-Losungen von 0 bis 400 pg ml-’ ThCl, zugesetzt (ThCl, 6669x, Schuchardt). Die Lijsungen wurden bei Zimmer- bzw. bei hoheren Temperaturen t_Absorptions-
und von
Th-
FIuoreszenzspektrum------t
Reserpin
- Komplex
- 90
300
Loo
500
600
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700
Abb. 2,Absorptions- und Fluoreszenzspektra von: (1) Reserpin 500 pg ml-‘; (2) Reserpin + ThCI, je 500 pg ml-’ ; (3) ThC14 500 pg ml-’ in Athanol. (Die jeweils fiir eine Kurve zugehorige Ordinatenachse ist durch Pfeile angezeigt.) Fluoreszenzmaximum von Reserpin + ThCl, bei 500 rnp bezogen auf 98.5%. Anregungswellenllnge 392 rnp ; Kiivetten-Schichtdicke 1 cm ; Anregungs- und Fluoreszenzspaltbreite 0.5 mm. J. Less-Common
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eine bestimmte Zeit stehengelassen und anschliessend die Fluoreszenzspektren und die Fluoreszenzmaxima mit einem Zeiss-Spektralfluorometer, Anordnung C (ZFM 4) gemessen. Die Absorptionsspektren wurden mit einem Zeiss-Spektralphotometer PMQ II aufgenommen. Ergebnisse und Diskussion
Nach Zusatz von Thorium-Ionen in alkoholische Reserpin-Losungen entwickelt sich nach einer bestimmten Reaktionszeit eine Farbreaktion (Losung wird gelb/grtin gefarbt) und eine starke grtine Fluoreszenz. Das Absorptionsmaximum des Reaktionsproduktes liegt im sichtbaren Bereich bei 390 rnp ; in diesem WellenlangenBereich liegt ebenfalls die Anregungsenergie (392 rnp) fur die Fluoreszenzerzeugung. Das Fluoreszenzmaximum liegt bei 500 rnp (Abb. 2). Die Farbentwicklung und die Zunahme der Fluoreszenz sind proportional der Thorium-Konzentration. So wird die schwache Fluoreszenz einer alkoholischen Reserpin-L&sung nach Zusatz von 400 y ml- ’ ThC14 (Endkonzentration) urn tiber das 2Ofache verst%rkt (Abb. 1). Die verschiedenen Lostmgsmittel beeinflussen ebenfalls die Farbentwicklung und die Fluoreszenzintensitat. Die starkste Farbe und Fluoreszenz zeigen Reserpin + Thorium-Ionen in Aceton, Methanol, Athanol und Dioxan. Dagegen sind in wassrigen Losungen, in Benzol, Chloroform, Ather u.a. weder eine Farbe noch eine Fluoreszenzzunahme zu beobachten. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass durch Zusatz geeigneter Elemente zu schwach fluoreszierenden Liisungen eine Fluoreszenzverstarkung stattfinden kann und damit eine zusatzliche Steigerung der Empfindlichkeit einiger FluoreszenzNachweisreaktionen moglich ist. LITERATUR 1 2 3 4
K. Przibram, Mikrochim. Acta, 3 (1938) 68. S. P. Sinha, Complexes of Rare Earths, Pergamon, Oxford, 1966. G. Kallistratos, A. Pfau und B. Ossowski, Naturwiss., 47 (1960) 468. G. Kallistratos und A. Pfau, J. Less-Common Metals, 19 (1969) 68.
J. Less-Common
Metals, 29 (1972)