Флуоресцентный метод анализа биолого-медицинских и химических объектов

«Флуоресцентный метод анализа биолого-медицинских и химических объектов»

Выполнила ученица

11 класса МАОУ «ЛИИТ№36»

г. Набережные Челны

Атласова Анастасия

Руководитель: , к. п.н., доцент МПГУ

Номинация: Лучший проект или исследование

с цифровой лабораторией AFSTM

Введение

Флуоресце́нция - физический процесс, разновидность люминесценции. Флуоресценцией обычно называют излучательный переход возбужденного состояния с самого нижнего синглетного колебательного уровня S1 в основное состояние S0.

 На сегодняшний день все чаще можно встретить флуоресцирующие предметы и химические вещества не только в повседневной жизни, но и в химико-биологической отрасли, а также в медицинской отрасли наук. В повседневной жизни можно встретить такие флуоресцирующие объекты, как очень популярные среди детей маркеры, фломастеры, браслеты, наклейки, а также различные крема, светящиеся в темноте. Но флуоресценция известна нам не только в повседневной жизни, но и в других отраслях науки. Например, флуоресценция, как метод обследования, а также лечения все чаще применяется в науке и медицине. Флуоресценцию мы встречаем, настолько часто, что она стала для нас обыденной вещью. Мне стало интересно, как с помощью флуоресцентного метода можно оценивать и анализировать биолого - медицинские и химические объекты, поэтому целью моей работы стала оценка биолого-медицинских и химических объектов методом флуоресценции. Для достижения цели я поставила следующие задачи:

1)  выявить области применения флуоресценции в науке и быту;

2)  определить флуоресцентным методом качество продуктов (оливкового масла, газированных напитков и молока)

В своей работе я использовала следующие материалы и оборудование:

спектрофотометр SpectroVis Plus (рис.1) и LabQuest2 (рис. 2), компании Vernier.

Рис.1

Рис.2

Методом моего исследования биолого-медицинских и химических объектов стал флуоресцентный метод.

1 шаг: я решила исследовать флуоресцирующие маркеры (рис.3)

Рис. 3

Сняв спектр флуоресценции я увидела следующий график (рис.4), а так как я брала краситель из зеленого маркера, пик флуоресценции оказался в зеленом цвете.

Рис.4

2 шаг: я решила рассмотреть флуоресценцию с химической точки зрения, для этого я узнала, что есть такие флуоресцирующие вещества, как метилоранж и В-нафтол. Приготовив спиртовые и водные растворы этих веществ, я осветила их ультрафиолетовыми лампами как показано на рис. 5.

Рис. 5

На рис. 6 видно, что после освещения ультрафиолетом раствор стал светиться синим цветом.

Рис. 6

Далее я сняла флуоресценцию с спиртового и водного растворов (рис.7).

На графике видно, что спиртовой раствор флуоресцирует лучше, чем водный.

Рис. 7

Затем я сделала тоже самое с раствором метилоранжа и увидела, что раствор также начал интенсивно флуоресцировать как и В-нафтол, но в оранжевом цвете (рис.8).

Рис. 8

3 шаг: я решила исследовать флуоресцентным методом популярные среди подростков напитки: Evervess, Powerade, Schweppes и Mountain dew. Известно, что хинин, обладающий флуоресцирующими свойствами, используется производителями напитков. Эти напитки были выбраны по причине того, что в составе двух из них был заявлен хинин (Evervess, Schweppes), а в заявленном составе двух из них хинина написано не было. Проведя исследование каждого из этих напитков, я убедилась, что каждый из напитков флуоресцирует. Полученные данные представлены в таблице 1 и на рис.9.

Таблица 1

Напиток	Спектр флуоресценции
405нм	500нм
Evervess	0,061	0,797
Powerade	0,092	0,966
Schweppes	0,195	0,977
Mountain dew	0,055	0,056

Рис. 9

После этого я решила проверить наличие хинина в составе этих напитков химическим путем с помощью ТСХ –теста. ТСХ тест показал, что в составе этих напитков действительно есть хинин, что свидетельствует о том, что производитель заведомо скрывает от потребителя состав. Следует так же отметить, что содержание хинина в составе газировок и прочих продуктов потребления не совсем хорошо влияет на организм человека и может вызвать аллергические реакции.

4 шаг. Следующим объектом моего исследования стало оливковое масло первого отжима, оливковое масло второго отжима и подсолнечное масло. Известно, что флуоресцирующим веществом, которое входит в состав растительных масел является хлорофилл. Сняв спектр флуоресценции я увидела следующий график (рис.10)

Масло 2 отжима

Подсолнечное масло

Масло 1 отжима

Рис. 10

По графикам видно, что самым качественны маслом является оливковое масло первого отжима, где самый большой спектр флуоресценции, находящийся в красном спектре на уровне 1. По графику также видно, что оливковое масло второго отжима является не таким качественным. В составе масла было заявлено 15% настоящего оливкового масла, но методом флуоресценции было выявлено, что на самом деле оливкового масла в продукте намного меньше (8%) и близко к подсолнечному маслу. Можно предположить, что в составе оливкового масла второго отжима есть примеси подсолнечного масла, потому, что пики оливкового масла второго отжима и подсолнечного масла совпадают.

5 шаг. Проверка флуоресценции молока по мере его скисания. Флуоресцирующим веществом в составе молока является витамин В. По мере скисания молока витамин В разлагается на ферменты и его количество в молоке должно уменьшаться. Я снимала спектр флуоресценции в течение 3 дней, результаты представлены на рисунке 11.

Рис. 11

По графику видно, что с каждым днем амплитуда флуоресценции уменьшается.

Выводы:

В результате проведенного исследования я могу сделать вывод, что флуоресцентный метод быстро и надежно позволяет исследовать биологические и химические объекты и позволил обнаружить, что:

•  производители напитков (powerage и mountain dew) не указывают содержание хинина в своих продуктах;

•  спектр флуоресценции оливкового масла второго отжима позволяет предположить о наличии в нем примесей подсолнечного масла

•  по спектр флуоресценции витамина В в молоке можно судить о сроке хранения этого продукта.