Использование аппарата производящих функционалов для анализа потоков фотоотсчетов в системах одноквантовой регистрации интенсивности флуоресценции

Получено выражение для производящего функционала потока фотоотсчетов в системах флуоресцентной флуктуационой спектроскопии в предположении произвольной интенсивности флуоресценции на интервале наблюдения. Использование производящих функционалов обобщает теорию методов анализа распределений числа фотоотсчетов, основанных на применении производящих функций числа событий, и открывает возможность анализа систем с нестационарной интенсивностью на интервале наблюдения. Найдены выражения для интенсивности потока и вероятности регистрации определенного числа фотоотсчетов на интервале наблюдения. На основе полученных выражений разработан метод оценки концентрации флуоресцирующих молекул с произвольной интенсивностью флуоресценции. Метод применим для однофотонного и двухфотонного возбуждения и не зависим от вида функции засветки.

1. E. L. Elson, D. Magde. Biopolymers, 13, N (1) (1974) 1-27, https://doi.org/10.1002/bip.1974.360130102

2. E. L. Elson. Biophys. J., 101, N 12 (2011) 2855-2870, https://doi.org/10.1016/j.bpj.2011.11.012

3. Eli Slenders, Marco Castello, Mauro Buttafava, Federica Villa, Alberto Tosi, Luca Lanzanò, Sami Valtteri Koho, Giuseppe Vicidomini. Light Sci. Appl., 10, N 1 (2021) 1-12, https://doi.org/10.1038/s41377-021-00475-z

4. Y. Chen, J. D. Müller, P. T. C. So, E. Gratton. Biophys. J., 77, N 1 (1999) 553-567, https://doi.org/10.1016/S0006-3495(99)76912-2

5. P. Kask, K. Palo, D. Ullmann, K. Gall. Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 96, N 24 (1999) 13756-13761, https://doi.org/10.1073/PNAS.96.24.13756

6. J. D. Müller. Biophys. J., 86, N 6 (2004) 3981-3992, https://doi.org/10.1529/biophysj.103.037887

7. V. V. Skakun, R. Engel, A. V. Digris, J. W. Borst, A. J. W. G. Visser. Frontiers in Bioscience - Elite, 3E, N 2 (2011) 489-505, https://doi.org/10.2741/e264

8. K. Palo, Ü. Mets, S. Jäger, P. Kask, K. Gall. Biophys. J., 79, N 6 (2000) 2858-2866, https://doi.org/10.1016/S0006-3495(00)76523-4

9. K. Palo, Ü. Mets, V. Loorits, P. Kask. Biophys. J., 90, N 6 (2006) 2179-2191, https://doi.org/10.1529/BIOPHYSJ.105.066084

10. T. D. Perroud, B. Huang, R. N. Zare. Chem. Phys. Chem., 6, N 5 (2005) 905-912, https://doi.org/10.1002/cphc.200400547

11. B. Huang, T. D. Perroud, R. N. Zare. Chem. Phys. Chem., 5, N 10 (2004) 1523-1531, https://doi.org/10.1002/CPHC.200400176

12. B. Wu, R. H. Singer, J. D. Mueller. Methods Enzymol., 518 (2013) 99-119, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-388422-0.00005-4

13. V. V. Skakun, E. G. Novikov, T. V. Apanasovich, V. V. Apanasovich. Methods Appl. Fluoresc., 3, N 4 (2015) 045003, https://doi.org/10.1088/2050-6120/3/4/045003

14. L. M. Nederveen-Schippers, P. Pathak, I. Keizer-Gunnink, A. H. Westphal, P. J. M. van Haastert, J. W. Borst, A. Kortholt, V. V. Skakun. Int. J. Mol. Sci., 22, N 14 (2021) 7300, https://doi.org/10.3390/IJMS22147300

15. F. Meng, H. Ma. J. Phys. Chem. B, 110, N 51 (2006) 25716-25720, https://doi.org/10.1021/jp063845r

16. И. А. Большаков, В. С. Ракошиц. Прикладная теория случайных потоков, Москва, Советское радио (1978)

17. В. В. Апанасович, А. А. Коляда, А. Ф. Чернявский. Статистический анализ случайных потоков в физическом эксперименте, Минск, Университетское (1988)

18. E. Novikov, N. Boens. J. Chem. Phys., 114, N 4 (2001) 1745-1753, https://doi.org/10.1063/1.1333002

19. V. V. Skakun, A. V. Digris, V. V. Apanasovich. Methods Mol. Biol., 1076 (2014) 719-741, https://doi.org/10.1007/978-1-62703-649-8_33

20. В. В. Скакун, В. В. Апанасович. Журн. БГУ. Физика, 2 (2023) 22-38, https://doi.org/10.33581/2520-2243-2023-2-22-38

21. S. T. Hess, W. W. Webb. Biophys J., 83, N 4 (2002) 2300-2317, https://doi.org/10.1016/S0006-3495(02)73990-8

22. И. П. Шингарёв, В. В. Скакун, В. В. Апанасович. Журн. прикл. спектр., 78, 6 (2011) 951-958 https://doi.org/10.1007/s10812-012-9549-7

23. I. P. Shingaryov, V. V. Skakun, V. V. Apanasovich. Methods Mol. Biol., 1076 (2014), https://doi.org/10.1007/978-1-62703-649-8_34

24. G. A. Korn,T. M. Korn. Mathematical Handbook for Scientists and Engineers. Definitions, Theorems and Formulas for Reference and Review, Second, Enlarged, and Revised Ed., New York, McGraw-Hill Book Company (1968)

25. M. L. Johnson, L. M. Faunt. Methods Enzymol., 210 (1992) 1-37, https://doi.org/10.1016/0076-6879(92)10003-V