Fluoreszenzsignal

Ein Fluoreszenzsignal bezeichnet die messbare Lichtemission, die entsteht, wenn ein Molekül oder Material nach der Aufnahme von Photonen in einen angeregten Zustand übergeht und anschließend Photonen beim Rückkehrprozess in den Grundzustand aussendet. Die emittierte Strahlung besitzt typischerweise eine längere Wellenlänge als die Anregungsstrahlung, eine Erscheinung, die als Stokes-Verschiebung bekannt ist.

Die Intensität und das Spektrum des Fluoreszenzsignals hängen von mehreren Faktoren ab: der Konzentration des Fluorophors, der Anregungsleistung, der Quantenrendite (Quantum yield), der Absorptionsfähigkeit sowie Umweltbedingungen wie pH-Wert, Ionenstärke und Temperatur. Zudem beeinflussen Probenführung, optischeDurchlässigkeit und Detektionsmethode die gemessene Signalstärke. Fluoreszenz kann zeitlich reproduzierbar sein, da auch die Lebensdauer der angeregten Zustände von der Umgebung abhängt.

Messung und Detektion erfolgen meist mit Spektrofluorometern, Photomultiplier-Tubes oder Photodioden und können einfache Intensitätsmessungen, Emissionsspektren oder zeitaufgelöste Messungen umfassen. In der Mikroskopie und Durchflusszytometrie wird Fluoreszenz oft genutzt, um Zellstrukturen, Proteine oder Markierungen sichtbar zu machen. Zeitauflösende Techniken liefern zusätzlich Informationen über die Fluoreszenzlebensdauer.

Anwendungen finden sich in der Biologie, Medizin, Chemie und Umweltüberwachung, etwa bei Immunfluoreszenz, Fluoreszenzmikroskopie, Biosensoren und diagnostischen Assays. Typische Fluorophore sind Fluorescein, Rhodamine, grüne Fluoreszenzproteine (GFP) und deren Varianten. Wichtige Herausforderungen sind Hintergrundautofluoreszenz, Streuung, Bleaching sowie der Innen-Filtereffekt.