Fluoreszenzangiographie

Dieser Artikel befasst sich mit Fluoreszenz, einer Form der Lichtemission, die durch Anregung eines Moleküls mit Licht entsteht. Ein Fluorophor absorbiert Photonen und erreicht einen angeregten Zustand; daraufhin kehrt es in den Grundzustand zurück und emittiert Licht.

Die Emission erfolgt typischerweise innerhalb weniger Nanosekunden und weist eine Stokes-Verschiebung auf, das heißt, die Emissionswellenlänge liegt länger als die Anregungswellenlänge. Das Jablonski-Diagramm veranschaulicht die möglichen Übergänge: Nach der Anregung gelangen Elektronen in einen angeregten Singulettzustand und emittieren Fluoreszenz; andere Wege wie vibronische Relaxation oder nicht-emittierende Übergänge können zu weiteren Prozessen führen. Phosphoreszenz entsteht aus Tripletzuständen und tritt langsamer auf.

Typische Fluorophore umfassen natürliche Substanzen sowie synthetische Farbstoffe. Beispiele sind Fluorescein, Rhodamine und grüne Fluoreszenzproteine wie GFP (und deren Varianten). Fluorophore werden durch verschiedene Lichtquellen angeregt, darunter LEDs oder Laser.

Anwendungen der Fluoreszenz finden sich in Biologie, Medizin und Materialwissenschaft. Sie ermöglicht Fluoreszenzmikroskopie, Immunfluoreszenz, Fluoreszenzabtastung und Fluoreszenzspektroskopie. In der Lebenswissenschaft dient sie der Markierung von Proteinen, Nukleinsäuren und Zellen; in der Diagnostik kommen fluoreszierende Marker zum Einsatz. In der Materialwissenschaft tragen fluoreszierende Materialien zu Displays, Sensorik und Optoelektronik bei. Wichtige Herausforderungen sind Photobleaching, Quenching durch Umweltfaktoren und Abhängigkeiten von pH oder Ionenstaub, die die Signalstärke beeinflussen. Typische Messmethoden umfassen Fluoreszenzspektroskopie, zeitaufgelöste Messungen und mikroskopische Analysen.