Fluoreszcencia polarizációs módszerek biológiai alkalmazásai

Adatok

A Tantárgybejelentőben megadott hivatalos adatok az alábbi tanévre: 2024-2025

Tematika

Egyes anyagok megvilágítás hatására bekövetkező fényemissziója az összetett biológiai rendszerek vizsgálatának fejlődéséhez nagymértékben hozzájárult. Tekintettel arra, hogy fluoreszcenciát csak az anyagok egy része mutat, ugyanakkor ez karakterisztikus a vizsgált anyagra, továbbá a fluoreszcencia néhány nanoszekundumos időskálája miatt a módszer igen szelektív és alkalmas a legtöbb molekuláris mozgás tanulmányozására is. A fény anyagi minőséghez is kötött polarizációja további szelektivitást eredményez, ezért akár analitikai célokra is eredményesen alkalmazható. A kurzus során a fluoreszcencia polarizáció alapjelenségének és a mérőműszerek ismertetésén túl az alábbi témakörök kerülnek bemutatásra: immunfluoreszcencia, fluoreszcencia-aktivált sejtválogatás, rezonancia energia transzfer, intrinsic és extrinsic fehérjefluoreszcencia polarizációs sajátságainak alkalmazásai, toxinok és egyes gyógyszer-hatóanyagok (pl. antibiotikumok, citotoxikus gyógyszerek) transzferének és kölcsönhatásainak vizsgálata fluoreszcencia polarizáció mérésével, alkalmazások HPLC detektorokban és a fluoreszcens áramlásos citometriában. A hallgatók a kapcsolódó legfrissebb kutatási eredményeken keresztül megismerkednek a fent felsorolt effektusok gyógyszerészi alkalmazásaival, készséget szereznek a kapcsolódó mérési kiértékelési módszerek alkalmazására. A kurzus hozzájárul a gyógyszerfejlesztés kutató gyógyszerészi attitűdjeinek elsajátításához.

Előadások

• 1. A fluoreszcencia polarizáció biológiai alkalmazhatóságának általános áttekintése, alkalmazásának szükségességét felvető kísérleti megfigyelések. Anomáliák a fluoreszcencia intenzitásváltozáson alapuló mérésekben. - Kunsági-Máté Sándor
• 2. Molekulák rotációja, rotációs diffúzió. Kismolekulák kiterjedt felületeken történő adszorpciója során fellépő változások. - Kunsági-Máté Sándor
• 3. A fluoreszcencia alapjelensége, Jablonski diagram. A fluoreszcencia mérését zavaró effektusok: Rayleigh-szórás, Raman-szórás, belső szűrő hatás. - Kunsági-Máté Sándor
• 4. Emissziós felületek: Tripaflavin, Rheonin A és Aurophosphin, valamint a Rodamin B fluoreszcenciás sajátságai. - Kunsági-Máté Sándor
• 5. A fluoreszcencia polarizáció függése a molekuláris környezettől: a hőmérséklet és a viszkozitás szerepe. - Kunsági-Máté Sándor
• 6. A fény polarizációjának összefüggése a molekulavázhoz rendelt átmeneti momentumokkal, abszorpciós és emissziós oszcillátorok. - Kunsági-Máté Sándor
• 7. A Perrin-Ljovsin és Szvesnyikov-Feofilov egyenletek. A határpolarizáció. Összefüggés az anizotrópia és a polarizációfok között. - Kunsági-Máté Sándor
• 8. A valódi polarizációs spektrum meghatározásának módszerei: extrapoláció két, eltérő viszkozitású és/vagy hőmérsékletű minta méréséből. - Kunsági-Máté Sándor
• 9. Polarizáció mérésére alkalmas detektorok HPLC készülékekben és citométerekben. - Kunsági-Máté Sándor
• 10. Mérést zavaró körülmények: a belső szűrő hatás figyelembe vétele és eliminációjának lehetőségei. Fehérjedinamika erősen fényszóró minták esetében. - Kunsági-Máté Sándor
• 11. Korrigált polarizációs spektrum számítása. A Kasha-szabály következményei, a belső kvantumhatásfok. - Kunsági-Máté Sándor
• 12. A polarizációs spektrum finomszerkezete, kapcsolat a rezgési spektrummal. - Kunsági-Máté Sándor
• 13. A polarizációs spektrumok számítási lehetőségei, a kvantumkémiai kapcsolatok. - Kunsági-Máté Sándor
• 14. A polarizációs spektrumok mérése. Merőleges és párhozamos optikai elrendezések, következmények biológiai minták mérésekor. - Kunsági-Máté Sándor
• 15. Konjugált aromás rendszerek fluoreszcenciája, a spektrum eltolódása és a konjugáció összefüggései. - Kunsági-Máté Sándor
• 16. Az antracén polarizációs spektrumának mérése és számítása, valamint a spektrumok összehasonlítása. - Kunsági-Máté Sándor
• 17. Fehérjedinamika: aromás aminosavak fluoreszcenciája és a polarizáció mérésének előnyei. Az azulén rendhagyó fluoreszcenciás és polarizációs tulajdonságai. - Kunsági-Máté Sándor
• 18. Aromás aminosavak kölcsönhatása befogadó molekulákkal, anizotrópia élettartam mérése. - Kunsági-Máté Sándor
• 19. Mikroszolvatáció hatása gyógyszermolekulák csomagolására alkalmazott befogadó molekulák szérum albuminokkal történő kölcsönhatására - Kunsági-Máté Sándor
• 20. Sejtmembrán fluiditás mérése fluoreszcencia polarizációs és anizotrópia-élettartam mérésével. - Kunsági-Máté Sándor
• 21. Fluoreszkáló molekuláris csomagolóanyagok: mikroszolvatáció mérése az oldószer-relaxáció segítségével. - Kunsági-Máté Sándor
• 22. Citrinin humán szérum albuminra történő adszorpciójának mérése fluoreszcencia polarizációval. - Kunsági-Máté Sándor
• 23. Citrinin és gyógyszermolekulák versengése az albumin kötőhelyekért. - Kunsági-Máté Sándor
• 24. Ochratoxin A humán szérum albuminra történő adszorpciójának mérése fluoreszcencia polarizációval. - Kunsági-Máté Sándor
• 25. Ochratoxin A és gyógyszermolekulák versengése az albumin kötőhelyekért. - Kunsági-Máté Sándor
• 26. Polifenolok kicserélődési reakciói fehérjéken kötött toxinokkal, a fluoreszcencia polarizáció jelváltozásai. - Kunsági-Máté Sándor
• 27. Antibiotikumok extrakciója vízből szén nanocsöveken történő adszorpcióval, a szén nanocsövek emissziós és polarizációs sajátságai. - Kunsági-Máté Sándor
• 28. Antibiotikumok extrakciója vízből szén nanocsöveken történő adszorpcióval, a szén nanocsövek emissziós és polarizációs sajátságai. - Kunsági-Máté Sándor

Gyakorlatok

Szemináriumok

A tananyag elsajátításához szükséges segédanyagok

Kötelező irodalom

Saját oktatási anyag

Előadások diasorozata és összefoglaló elektronikus formában rendelkezésre áll. A hallgatók minden témakörhöz a legújabb angol nyelvű eredeti publikációk kivonatait kapják, továbbá magyar vagy angol nyelven készült diplomamunkákat, diákköri dolgozatokat, ill. doktori értekezéseket elektronikus formában.

Jegyzet

Előadások diasorozata és összefoglaló elektronikus formában rendelkezésre áll. A hallgatók minden témakörhöz a legújabb angol nyelvű eredeti publikációk kivonatait kapják, továbbá magyar vagy angol nyelven készült diplomamunkákat, diákköri dolgozatokat, ill. doktori értekezéseket elektronikus formában.

Ajánlott irodalom

Előadások diasorozata és összefoglaló elektronikus formában rendelkezésre áll. A hallgatók minden témakörhöz a legújabb angol nyelvű eredeti publikációk kivonatait kapják, továbbá magyar vagy angol nyelven készült diplomamunkákat, diákköri dolgozatokat, ill. doktori értekezéseket elektronikus formában.

A félév elfogadásának feltételei

Beadandó és prezentáció készítése.

Félévközi ellenőrzések

A szemeszter második felében egy zárthelyi dolgozat megírása, egy összefoglaló készítése adott témakörből és egy prezentáció összeállítása a tematikában szereplő témakörből.

Távolmaradás pótlásának lehetőségei

Nincs pótlásra lehetőség.

Vizsgakérdések

Molekulák rotációja, rotációs diffúzió. Kismolekulák kiterjedt felületeken történő adszorpciója során fellépő változások.

A fluoreszcencia alapjelensége, Jablonski diagram. A fluoreszcencia mérését zavaró effektusok: Rayleigh-szórás, Raman-szórás, belső szűrő hatás.

Emissziós felületek: Tripaflavin, Rheonin A és Aurophosphin, valamint a Rodamin B fluoreszcenciás sajátságai.

A fluoreszcencia polarizáció függése a molekuláris környezettől: a hőmérséklet és a viszkozitás szerepe.

A fény polarizációjának összefüggése a molekulavázhoz rendelt átmeneti momentumokkal, abszorpciós és emissziós oszcillátorok.

A Perrin-Ljovsin és Szvesnyikov-Feofilov egyenletek. A határpolarizáció. Összefüggés az anizotrópia és a polarizációfok között.

A valódi polarizációs spektrum meghatározásának módszerei: extrapoláció két, eltérő viszkozitású és/vagy hőmérsékletű minta méréséből.

Polarizáció mérésére alkalmas detektorok HPLC készülékekben és citométerekben.

Mérést zavaró körülmények: a belső szűrő hatás figyelembe vétele és eliminációjának lehetőségei. Fehérjedinamika erősen fényszóró minták esetében.

Korrigált polarizációs spektrum számítása. A Kasha-szabály következményei, a belső kvantumhatásfok.

A polarizációs spektrum finomszerkezete, kapcsolat a rezgési spektrummal.

A polarizációs spektrumok számítási lehetőségei, a kvantumkémiai kapcsolatok.

A polarizációs spektrumok mérése. Merőleges és párhozamos optikai elrendezések, következmények biológiai minták mérésekor.

Konjugált aromás rendszerek fluoreszcenciája, a spektrum eltolódása és a konjugáció összefüggései.

Az antracén polarizációs spektrumának mérése és számítása, valamint a spektrumok összehasonlítása.

Fehérjedinamika: aromás aminosavak fluoreszcenciája és a polarizáció mérésének előnyei. Az azulén rendhagyó fluoreszcenciás és polarizációs tulajdonságai.

Aromás aminosavak kölcsönhatása befogadó molekulákkal, anizotrópia élettartam mérése.

Mikroszolvatáció hatása gyógyszermolekulák csomagolására alkalmazott befogadó molekulák szérum albuminokkal történő kölcsönhatására

Sejtmembrán fluiditás mérése fluoreszcencia polarizációs és anizotrópia-élettartam mérésével.

Fluoreszkáló molekuláris csomagolóanyagok: mikroszolvatáció mérése az oldószer-relaxáció segítségével.

Citrinin humán szérum albuminra történő adszorpciójának mérése fluoreszcencia polarizációval.

Citrinin és gyógyszermolekulák versengése az albumin kötőhelyekért.

Ochratoxin A humán szérum albuminra történő adszorpciójának mérése fluoreszcencia polarizációval.

Ochratoxin A és gyógyszermolekulák versengése az albumin kötőhelyekért.

Polifenolok kicserélődési reakciói fehérjéken kötött toxinokkal, a fluoreszcencia polarizáció jelváltozásai.

Antibiotikumok extrakciója vízből szén nanocsöveken történő adszorpcióval, a szén nanocsövek emissziós és polarizációs sajátságai.

Vizsgáztatók

Gyakorlatok, szemináriumok oktatói