¿Qué es A-TEEM espectroscopía?

A-TEEM espectroscopía se refiere a la capacidad de adquirir simultáneamente Absorbancia, Transmitancia y una Matriz de Emisión de Excitación de Fluorescencia (A-TEEM) de una muestra concreta. HORIBA pionero en esta técnica con los sistemas patentados Aqualog y Duetta, que combina espectroscopía A-TEEM con detección simultánea de CCD multicanal para ofrecer resultados extremadamente rápidos.

A-TEEM espectrómetros pueden usarse para EEMs de fluorescencia o para mediciones de absorbancia para análisis multicomponente, pero su verdadera potencia se deriva del hecho de que los EEMs recogidos por el instrumento se corrigen para el efecto del filtro interno. Esto significa que son representaciones verdaderas y precisas de las moléculas de interés en un rango de concentraciones mucho más amplio y utilizable (normalmente hasta ~2 unidades de absorbancia). Por lo tanto, estos EEMs permiten una toma de huellas mucho más precisa que la posible con un EEM recogido de un fluorómetro de barrido tradicional. A-TEEM espectroscopía está llevando ahora la técnica de fluorescencia al verdadero mercado analítico y se ha demostrado que, en algunos casos, puede reemplazar instrumentos tradicionales como un HPLC o espectrómetro de masas como una herramienta analítica más sencilla, rápida y menos costosa.

Para acceder a la verdadera potencia de la espectroscopía de fluorescencia A-TEEM, es necesario emplear métodos de software multivariante como el Análisis de Componentes Principales (PCA), el método clásico de mínimos cuadrados (CLS) y el Análisis de Factores Paralelos (PARAFAC).

La mayoría de los componentes de CDOM presentan espectros de excitación y emisión de fluorescencia superpuestos amplios en los rangos UV y visible. Se utilizan muchas mediciones de muestra para crear un modelo y luego se emplean quimiometría para obtener puntuaciones de cada componente en una muestra individual. Lo muy particular de un EEM de fluorescencia es que puede usarse como huella molecular de datos. Los cambios en el espectro de emisión, el espectro de excitación o ambos pueden rastrearse muy fácilmente usando este método de fluorescencia 3D para análisis de agua, así como para muchas otras aplicaciones.

Una aplicación común de los EEMs, y especialmente de la espectroscopía A-TEEM, es el análisis de calidad del agua, específicamente para el estudio de materia orgánica disuelta cromofórica, también llamada CDOM. La materia orgánica disuelta incluye aminoácidos, ácidos húmicos, ácidos fúlvicos y otros ejemplos de materia en descomposición en fuentes de agua naturales, o subproductos de desinfección de procesos de tratamiento de agua. Los TEEMs A-TEEM se utilizan para identificar la presencia de cada uno en concentraciones muy bajas, típicamente en el rango ppb.

La mayoría de los componentes de CDOM presentan espectros de excitación y emisión de fluorescencia superpuestos amplios en los rangos UV y visible. Se utilizan muchas mediciones de muestra para crear un modelo y luego se emplean quimiometría para obtener puntuaciones de cada componente en una muestra individual. Lo muy particular de un EEM de fluorescencia, corregido para IFE, es que puede usarse como una huella molecular precisa. Los cambios en el espectro de emisión, el espectro de excitación o ambos pueden rastrearse muy fácilmente usando este método de fluorescencia 3D para el análisis del agua.

Los EEMs también se utilizan para estudiar petroquímica, medicamentos, proteínas y ciencia de los alimentos, incluyendo vino, cerveza y muchas otras bebidas. A continuación, un ejemplo de una muestra de vino italiano medida antes y después de un tratamiento de oxidación de una semana (exposición al aire). El EEM y los espectros de absorbancia correspondientes dejan una huella digital del vino que muestra cambios en la forma e intensidad espectral de fluorescencia para componentes como el ácido cafeico, flavanolas, epicatequina, ácido gíntrico y antocianina.

Mediante el análisis quimiométrico, los EEMs individuales también se emplean para caracterizar nanotubos de carbono de pared simple. (Nota HORIBA de la app: Espectros de fluorescencia de nanotubos de carbono con el Nanolog, s.f.) El nanotubo de carbono, que es una lámina de grafeno laminado, puede ser de pared simple o multipared (múltiples láminas enrolladas). (Dresselhaus, 2000) (O'Connel, 2002) Solo los nanotubos de carbono de pared simple (SWCNTs) emiten fotones debido a sus propiedades semiconductoras.

El ángulo de plegamiento helicoidal también afecta las longitudes de onda de absorción y emisión del SWCNT. (Bachilo, 2002) Dependiendo de si la lámina de grafeno se enrolla horizontalmente o en ángulo, la estructura del carbono varía. La geometría específica puede describirse en términos del vector de envolvimiento que contiene la longitud (la circunferencia del tubo) y un ángulo de hélice a (que va de 0 a 30°), por lo que los dos números (n,m) se utilizan para la definición de SWCNT. El ángulo de la hélice en términos de (n,m) es:

En el caso de los SWCNT, el semiconductor absorbe entre los niveles de energía c2 y v2, donde el hueco del electrón se transmite hacia abajo, como se muestra en la Fig. 34. Se emite un fotón en la banda prohibida, o nivel de energía c1-v1. Estas bandas de conducción y de emisión dependen del diámetro de un nanotubo de carbono, que también puede describirse como un radio de Bohr de excitones. Cuanto menor es el radio, mayor es la energía (o más cortas las longitudes de onda) de la luz absorbida y emitida. Esto se debe al efecto de confinamiento cuántico, que establece que la longitud de onda de la luz emitida está restringida por el tamaño de la partícula, o en este caso, el diámetro del tubo. (O'Connel, 2002) (Dresselhaus, 2000)

Con el auge de la producción de proteínas mediante cultivo celular de mamíferos, se ha vuelto cada vez más importante controlar la calidad del medio de cultivo celular para su uso en procesos de producción.

Los medios de cultivo celular suelen prepararse como soluciones acuosas y deben proporcionar todo lo que una línea celular necesita para un crecimiento celular óptimo, así como para el rendimiento y la calidad del producto.

En cualquier proceso de biorreactor es importante identificar el tipo adecuado de medio de cultivo celular y su calidad, porque incluso variaciones sutiles en la composición podrían tener un impacto notable en la tasa de crecimiento del cultivo celular y su rendimiento.  Por lo tanto, la composición y calidad de los medios de cultivo celular en biorreactores deben estar estrictamente controladas para mantener un proceso óptimo de biorreactor. Como resultado, los métodos para identificar y analizar la calidad de los medios de cultivo celular se han convertido en un foco importante en este campo.

Un escaneo síncrono es cuando el monocromador de excitación escanea al mismo tiempo que el monocromador de emisión y se lee la emisión de fluorescencia. Normalmente, se puede establecer un desplazamiento entre los monocromadores de excitación y emisión que coincida con el desplazamiento de Stokes (diferencia entre los picos de excitación y emisión). Este tipo de escaneos síncronos se han utilizado históricamente para el análisis de componentes, pero debido a los instrumentos más modernos para medir EEMs con detectores CCD, el EEM proporciona más información y tarda el mismo tiempo.

Se puede establecer un desplazamiento de 0 nm de modo que la excitación y la emisión escanean juntas en las mismas longitudes de onda. Esto es lo que se llama dispersión de luz en ángulo recto, o RALS, y da lugar a lo que en realidad es un espectro de reflectancia en ángulo recto. Este tipo de barrido síncrono mide la luz reflejada o dispersada de la excitación.