Анализ кинетики затухания флуоресценции двухкомпонентных систем на примере индотрикарбоцианиновых красителей

На примере двухкомпонентной системы на основе индотрикарбоцианинового красителя в малополярном о-дихлорбензоле рассмотрен подход к анализу спектрально-кинетических свойств многокомпонентных систем, направленный на определение физически согласующейся модели аппроксимации кинетики затухания флуоресценции. Анализ данных выполнен с помощью разработанного программного модуля, который позволяет определять длительность затухания флуоресценции одного или нескольких центров и устанавливать условия для области поиска параметров модели расчета; реализована возможность получения апостериорного распределения параметров модели аппроксимации для определения диапазона их возможных значений. Показано, что при деконволюции кривых затухания флуоресценции многокомпонентных систем достижение минимального значения χ² (1.2) не является критерием достоверного определения весовых коэффициентов и длительностей затухания флуоресценции компонент, необходимо использовать не только математически обусловленные условия вычислений, но и сопоставлять рассчитанные параметры с другими фотофизическими характеристиками каждой из компонент.

1. J. R. Lakowicz. Principles of Fluorescence Spectroscopy, Boston, Springer US (2006), https://doi.org/10.1007/978-0-387-46312-4

2. A. H. Upadhaya, P. K. Singh. Fluorescence Spectroscopy in Analytical Chemistry (2026) 471—507, https://doi.org/10.1016/B978-0-443-30270-1.00016-4

3. B. Valeur, J. C. Brochon. New Trends in Fluorescence Spectroscopy: Applications to Chemical and Life Sciences, Springer Science & Business Media (2012), https://doi.org/10.1007/978-3-642-56853-4

4. R. Cundall. Time-Resolved Fluorescence Spectroscopy in Biochemistry and Biology, Springer Science & Business Media (2013), https://doi.org/10.1007/978-1-4757-1634-4

5. M. Hof, R. Hutterer, V. Fidler. Fluorescence Spectroscopy in Biology: Advanced Methods and their Applications to Membranes, Proteins, DNA, and Cells, Springer Science & Business Media (2005), https://doi.org/10.1007/b138383

6. F. Ali, S. Kundu. Chem. Mater., 37, N 11 (2025) 3903—3926, https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.5c00666

7. A. A. Istratov, O. F. Vyvenko. Rev. Sci. Instrum., 70, N 2 (1999) 1233—1257, https://doi.org/10.1063/1.1149581

8. M. vandeVen, M. Ameloot, B. Valeur, N. Boens. J. Fluoresc., 15, N 3 (2005) 377—413, https://doi.org/10.1007/s10895-005-2632-1

9. U. Noomnarm, R. M. Clegg. Photosynthesis Res., 101, N 2 (2009) 181—194, https://doi.org/10.1007/s11120-009-9457-8

10. F. de Jong, C. Martin, J. Hofkens, M. Van der Auweraer. Chem. A. Eur. J., 31, N 34 (2025) e202401799, https://doi.org/10.1002/chem.202401799

11. E. V. Péan, S. Dimitrov, C. S. De Castro, M. L. Davies. Phys. Chem. Chem. Phys., 22, N 48 (2020) 28345—28358, https://doi.org/10.1039/D0CP04950F

12. D. V. O. O’Connor, W. R. Ware, J. C. Andre. J. Phys. Chem., 83, N 10 (1979) 1333—1343

13. A. Grinvald, I. Z. Steinberg. Anal. Biochem., 59, N 2 (1974) 583—598, https://doi.org/10.1016/00032697(74)90312-1

14. M. Straume, S. G. Frasier-Cadoret, M. L. Johnson. Topics in Fluorescence Spectroscopy: Principles, Boston MA, Springer US (2002) 177—240, https://doi.org/10.1007/0-306-47058-6_4

15. K. Holmström, J. Petersson. Appl. Mathem. and Comp., 126, N 1 (2002) 31—61, https://doi.org/10.1016/S0096-3003(00)00138-7

16. J. Enderlein, R. Erdmann. Opt. Commun., 134, N 1-6 (1997) 371—378, https://doi.org/10.1016/S00304018(96)00384-7

17. D. J. S. Birch, R. E. Imhof. Topics in Fluorescence Spectroscopy: Techniques, Boston MA, Springer US (1991) 1—95

18. J. A. Jo, Q. Fang, T. Papaioannou, L. Marcu. J. Biomed. Optics, 9, N 4 (2004) 743—752, https://doi.org/10.1117/1.1752919

19. L. Marcu. Annals Biomed. Eng., 40, N 2 (2012) 304—331, https://doi.org/10.1007/s10439-011-0495-y

20. A. S. Dabir, C. A. Trivedi, Y. Ryu, P. Pande, J. A. Jo. J. Biomed. Opt., 14, N 2 (2009) 024030(1–13), https://doi.org/10.1117/1.3103342

21. J. M. Beechem, M. Ameloot, L. Brand. Chem. Phys. Lett., 120, N 4-5 (1985) 466—472, https://doi.org/10.1016/0009-2614(85)85642-6

22. J. Duhamel. Langmuir, 30, N 9 (2014) 2307—2324, https://doi.org/10.1021/la403714u

23. J. M. Beechem, E. Gratton, M. Ameloot, J. R. Knutson, L. Brand. Topics in Fluorescence Spectroscopy: Principles, Boston MA, Springer US (2002) 241—305, https://doi.org/10.1007/0-306-47058-6–5

24. G. Landl, T. Langthaler, H. W. Englt, H. F. Kauffmann. J. Comp. Phys., 95, N 1 (1991) 1—28, https://doi.org/10.1016/0021-9991(91)90250-O

25. A. K. Livesey, J. C. Brochon. Biophys. J., 52, N 5 (1987) 693—706, https://doi.org/10.1016/S00063495(87)83264-2

26. J. C. Brochon. Methods in Enzymology, 240, Academic Press (1994) 262—311, https://doi.org/10.1016/S0076-6879(94)40052-0

27. J. Skilling. Maximum Entropy and Bayesian Methods, New York, Kluwer Academic (1989) 45—52

28. D. R. James, W. R. Ware. Chem. Phys. Lett., 126, N 1 (1986) 7—11

29. A. Siemiarczuk, B. D. Wagner, W. R. Ware. J. Phys. Chem., 94, N 4 (1990) 1661—1666, https://doi.org/10.1021/j100367a080

30. Y. S. Liu, W. R. Ware. J. Phys. Chem., 97, N 22 (1993) 5980—5986, https://doi.org/10.1021/j100124a033

31. M. N. Berberan-Santos, E. N. Bodunov, B. Valeur. Fluorescence of Supermolecules, Polymers, and Nanosystems, Berlin Heidelberg, Springer Berlin Heidelberg (2007) 67—103, https://doi.org/10.1007/4243_2007_001

32. J. R. Lakowicz, H. Cherek, I. Gryczynski, N. Joshi, M. L. Johnson. Biophys. Chem., 28, N 1 (1987) 35—50, https://doi.org/10.1016/0301-4622(87)80073-X

33. J. R. Alcala, E. Gratton, F. G. Prendergast. Biophys. J., 51, N 6 (1987) 925—936, https://doi.org/10.1016/S0006-3495(87)83420-3

34. M. N. Berberan-Santos, B. Valeur. J. Lumin., 126, N 2 (2007) 263—272, https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2006.07.004

35. B. K. Nunnally, H. He, L. C. Li, S. A. Tucker, L. B. McGown. Anal. Chem., 69, N 13 (1997) 2392—2397, https://doi.org/10.1021/ac961281p

36. T. O. Peulen. Spectroscopy J., 3, N 2 (2025) 16, https://doi.org/10.3390/spectroscj3020016

37. A. А. Lugovski, M. P. Samtsov, K. N. Kaplevsky, D. Tarasau, E. S. Voropay, P. T. Petrov, Y. P. Istomin. J. Photochem. Photobiol. A, 316 (2016) 31—36, https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2015.10.008

38. N. V. Kozobkova, M. P. Samtsov, A. P. Lugovski, N. V. Bel’ko, D. S. Tarasov, A. S. Kaprelyants, A. P. Savitsky, M. O. Shleeva. Int. J. Mol. Sci., 25, N 15 (2024) 8505, https://doi.org/10.3390/ijms25158505

39. М. П. Самцов, С. А. Тихомиров, Л. С. Ляшенко, Д. С. Тарасов, О. В. Буганов, В. А. Галевский, А. С. Сташевский, Е. С. Воропай. Журн. прикл. спектр., 80, № 2 (2013) 177—182 [M. P. Samtsov, S. A. Tikhomirov, L. S. Lyashenka, D. S. Tarasau, O. V. Buganov, V. A. Galievsky, A. S. Stasheuski, E. S. Voropay. J. Appl. Spectr., 80, N 2 (2013) 170—175], https://doi.org/10.1007/s10812-013-9741-4

40. М. П. Самцов, Д. С. Тарасов, Е. С. Воропай. Журн. прикл. спектр., 90, № 5 (2023) 738—746 [M. P. Samtsov, D. S. Tarasov, E. S. Voropay. J. Appl. Spectr., 90, N 5 (2023) 1029—1036], https://doi.org/10.1007/s10812-023-01628-1

41. А. Гордон, Р. Форд. Спутник химика, Москва, Мир (1976)

42. М. П. Самцов, Д. С. Тарасов, А. Е. Радько, К. А. Шевченко, А. А. Кирсанов, Н. В. Лобода, Е. С. Воропай. Журн. прикл. спектр., 92, № 5 (2025) 640—649 [M. P. Samtsov, D. S. Tarasau, A. E. Radzko, K. A. Shevchenko, A. A. Kirsanov, N. V. Laboda, E. S. Voropay. J. Appl. Spectr., 92, N 5 (2025) 1013—1021], https://doi.org/10.1007/s10812-025-02001-0

43. E. S. Voropai, K. F. Ermalitskaia, F. A. Ermalitski, A. E. Rad’ko, N. V. Rzheutsky, M. P. Samtsov. Instrum. and Exp. Techniques, 65, N 1 (2022) 83—88, https://doi.org/10.1134/S0020441222010213

44. Е. С. Воропай, Ф. А. Ермалицкий, А. Е. Радько, М. П. Самцов. Приборы и техника эксперимента, № 1 (2020) 151—152, https://doi.org/10.31857/S0032816222010232

45. A. V. Digris, E. G. Novikov, V. V. Skakun, V. V. Apanasovich. Fluorescence Spectroscopy and Microscopy: Methods and Protocols, Totowa NJ, Humana Press (2013) 257—277

46. T. Welton, C. Reichardt. Solvents and Solvent Effects in Organic Chemistry, Weinheim, John Wiley & Sons (2011)