Fluorescência

Os minerais fluorescentes emitem luz visível quando expostos ao ultravioleta.

Organismos marinhos fluorescentes

Roupas fluorescentes usadas na produção de teatro de luz preta, Praga

Fluorescência é a emissão de luz por uma substância que absorveu luz ou outra radiação eletromagnética. É uma forma de luminescência. Na maioria dos casos, a luz emitida tem um comprimento de onda maior e, portanto, uma energia de fóton menor do que a radiação absorvida. Um exemplo perceptível de fluorescência ocorre quando a radiação absorvida está na região do ultravioleta do espectro eletromagnético (invisível ao olho humano), enquanto a luz emitida está na região do visível; isso dá à substância fluorescente uma cor distinta que só pode ser vista quando a substância é exposta à luz ultravioleta. Os materiais fluorescentes param de brilhar quase imediatamente quando a fonte de radiação para, ao contrário dos materiais fosforescentes, que continuam a emitir luz por algum tempo depois.

A fluorescência tem muitas aplicações práticas, incluindo mineralogia, gemologia, medicina, sensores químicos (espectroscopia de fluorescência), rotulagem fluorescente, corantes, detectores biológicos, detecção de raios cósmicos, visores fluorescentes a vácuo e tubos de raios catódicos. Sua aplicação diária mais comum é em lâmpadas fluorescentes (de descarga de gás) e lâmpadas LED, nas quais revestimentos fluorescentes convertem luz UV ou azul em comprimentos de onda mais longos, resultando em luz branca que pode até parecer indistinguível daquela das lâmpadas incandescentes tradicionais, mas ineficientes em termos de energia. lâmpada.

A fluorescência também ocorre frequentemente na natureza em alguns minerais e em muitas formas biológicas em todos os reinos da vida. O último pode ser referido como biofluorescência, indicando que o fluoróforo faz parte ou é extraído de um organismo vivo (em vez de um corante ou corante inorgânico). Mas como a fluorescência é devida a uma substância química específica, que também pode ser sintetizada artificialmente na maioria dos casos, é suficiente descrever a própria substância como fluorescente.

História

Um copo feito da madeira da árvore da narração (Pterocarpus indicus) ao lado de um frasco contendo a sua solução fluorescente Lignum nephriticum.

Matlaline, a substância fluorescente na madeira da árvore Eysenhardtia polistachya

Uma observação inicial de fluorescência foi descrita em 1560 por Bernardino de Sahagún e em 1565 por Nicolás Monardes na infusão conhecida como lignum nephriticum (latim para "madeira de rim"). Foi derivado da madeira de duas espécies de árvores, Pterocarpus indicus e Eysenhardtia polystachya. O composto químico responsável por essa fluorescência é a matlalina, produto da oxidação de um dos flavonoides encontrados nessa madeira.

Em 1819, E.D. Clarke e em 1822 René Just Haüy descreveu a fluorescência em fluoritas, Sir David Brewster descreveu o fenômeno da clorofila em 1833 e Sir John Herschel fez o mesmo para o quinino em 1845.

Em seu artigo de 1852 sobre a "Refrangibilidade" (mudança de comprimento de onda) da luz, George Gabriel Stokes descreveu a capacidade do espatoflúor e do vidro de urânio de transformar a luz invisível além da extremidade violeta do espectro visível em luz azul. Ele chamou esse fenômeno de fluorescência

"Estou quase inclinado a cunhar uma palavra, e chamar a aparência fluorescência, de fluor-spar [i.e., fluorite], como o termo análogo opalescência é derivado do nome de um mineral."

O nome foi derivado do mineral fluorita (difluoreto de cálcio), alguns exemplos dos quais contêm vestígios de európio bivalente, que serve como ativador fluorescente para emitir luz azul. Em um experimento chave, ele usou um prisma para isolar a radiação ultravioleta da luz solar e observou a luz azul emitida por uma solução de etanol de quinina exposta a ela.

Princípios físicos

Mecanismo

A fluorescência ocorre quando uma molécula, átomo ou nanoestrutura excitada relaxa para um estado de energia mais baixo (geralmente o estado fundamental) por meio da emissão de um fóton sem alteração no spin do elétron. Quando os estados inicial e final possuem multiplicidade diferente (spin), o fenômeno é denominado fosforescência.

O estado de terra da maioria das moléculas é um estado único, denotado como S₀. Uma exceção notável é o oxigênio molecular, que tem um estado de terra triplo. Absorção de um fóton de energia hProcesso Processo ex{displaystyle hnu _{ex}} resulta em um estado excitado da mesma multiplicidade (spin) do estado do solo, geralmente um singlet (Spin)_n com n > 0). Em solução, estados com n > 1 relaxem rapidamente ao nível vibracional mais baixo do primeiro estado excitado (S₁) através da transferência de energia para as moléculas de solvente através de processos não-radiativos, incluindo a conversão interna seguida de relaxamento vibracional, em que a energia é dissipada como calor. Portanto, mais comumente, a fluorescência ocorre a partir do primeiro estado excitado singlet, S₁. A fluorescência é a emissão de um fóton que acompanha o relaxamento do estado excitado ao estado do solo. Os fótons de fluorescência são mais baixos em energia (hProcesso Processo em{displaystyle hnu _{em}}) em comparação com a energia dos fótons usados para gerar o estado excitado (hProcesso Processo ex{displaystyle hnu _{ex}})

• Excitação: S0+hProcesso Processo ex→ → S1{displaystyle mathrm {S} _{0}+hnu _{ex}to mathrm (S} _{1}}
• Fluorescência (emissão): S1→ → S0+hProcesso Processo em{displaystyle mathrm {S} _{1}to mathrm {S} _{0}+hnu _{em}}

Em cada caso a energia fóton ENão. é proporcional à sua frequência Processo Processo Não. segundo E= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =hProcesso Processo Não. E..., onde hNão. é a constante do Planck.

O estado excitado S₁ pode relaxar por outros mecanismos que não envolvem a emissão de luz. Esses processos, chamados de processos não radiativos, competem com a emissão de fluorescência e diminuem sua eficiência. Os exemplos incluem conversão interna, passagem intersistemas para o estado tripleto e transferência de energia para outra molécula. Um exemplo de transferência de energia é a transferência de energia de ressonância de Förster. O relaxamento de um estado excitado também pode ocorrer através da extinção colisional, um processo em que uma molécula (o extintor) colide com a molécula fluorescente durante seu tempo de vida no estado excitado. O oxigênio molecular (O₂) é um supressor de fluorescência extremamente eficiente apenas por causa de seu incomum estado fundamental tripleto.

Rendimento quântico

O rendimento quântico de fluorescência fornece a eficiência do processo de fluorescência. É definido como a razão entre o número de fótons emitidos e o número de fótons absorvidos.

Φ Φ = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =Número de fótons emitidosNúmero de fótons absorvidosNão. Phi ={frac {text{Número de fótons emitidos}}{text{Número de fótons absorvidos}}}}}}

O máximo rendimento quântico de fluorescência possível é 1,0 (100%); cada fóton absorvido resulta em um fóton emitido. Compostos com rendimentos quânticos de 0,10 ainda são considerados bastante fluorescentes. Outra maneira de definir o rendimento quântico da fluorescência é pela taxa de decaimento do estado excitado:

Φ Φ = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =kfGerenciamento Gerenciamento Eu...kEu...Não. Phi ={frac {{k}_{f}}{sum _{i}{k}_{i}}

Onde? kf{displaystyle {k}_{f}} é a constante de taxa de emissão espontânea de radiação e

Gerenciamento Gerenciamento Eu...kEu...{displaystyle sum _{i}{k}_{i}}

é a soma de todas as taxas de decaimento do estado excitado. Outras taxas de decaimento do estado excitado são causadas por outros mecanismos além da emissão de fótons e são, portanto, frequentemente chamadas de "taxas não radiativas", que podem incluir:

• quenching de colisão dinâmico
• interação dipole-dipole de campo próximo (ou transferência de energia de ressonância)
• conversão interna
• cruzamento entre sistemas

Assim, se a taxa de qualquer caminho mudar, tanto o tempo de vida do estado excitado quanto o rendimento quântico de fluorescência serão afetados.

Os rendimentos quânticos de fluorescência são medidos por comparação com um padrão. O sal de quinina sulfato de quinina em uma solução de ácido sulfúrico foi considerado o padrão de fluorescência mais comum, no entanto, um estudo recente revelou que o rendimento quântico de fluorescência dessa solução é fortemente afetado pela temperatura e não deve mais ser usado como solução padrão. A quinina em ácido perclórico 0,1 M (Φ=0,60) não apresenta dependência de temperatura até 45°C, portanto pode ser considerada uma solução padrão confiável.

Vitalício

Diagrama de Jablonski. Depois que um elétron absorve um fóton de alta energia, o sistema é animado eletronicamente e vibracionalmente. O sistema relaxa vibracionalmente, e eventualmente fluoresce em um comprimento de onda mais longo.

O tempo de vida da fluorescência se refere ao tempo médio que a molécula permanece em seu estado excitado antes de emitir um fóton. A fluorescência normalmente segue a cinética de primeira ordem:

Não.S1]= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =Não.S1]0e- Sim. - Sim. )) ){displaystyle left[S_{1}right]=left[S_{1}right]_{0}e^{- Gamma t}}

Onde? Não.S1]{displaystyle left[S_{1}right]} é a concentração de moléculas de estado excitadas no momento )Não., Não.S1]0{displaystyle left[S_{1}right]_{0}} é a concentração inicial e )) Não. "Gamma" é a taxa de decadência ou o inverso da vida da fluorescência. Esta é uma instância de decadência exponencial. Vários processos radiativos e não radiativos podem despovoar o estado excitado. Nesse caso, a taxa de decaimento total é a soma sobre todas as taxas:

)) )o)= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =)) RumD+)) nRumDNão. Gamma _{tot}=Gamma _{rad}+ Gamma _{nrad}}

Onde? )) )o)Não. Gamma _{tot}} é a taxa de decadência total, )) RumDNão. Gamma _{rad}} a taxa de decaimento radiativa e )) nRumDNão. Gamma _{nrad}} a taxa de decaimento não-radiativa. É semelhante a uma reação química de primeira ordem em que a constante de taxa de primeira ordem é a soma de todas as taxas (um modelo cinético paralelo). Se a taxa de emissão espontânea, ou qualquer uma das outras taxas são rápidas, a vida é curta. Para compostos fluorescentes comumente usados, tempos de decadência de estado excitado típicos para emissões de fótons com energias do UV para infravermelho próximo estão dentro da gama de 0,5 a 20 nanossegundos. A vida útil da fluorescência é um parâmetro importante para aplicações práticas de fluorescência, tais como a transferência de energia da ressonância da fluorescência e a microscopia de imagem da vida da fluorescência.

Diagrama de Jablonski

O diagrama de Jablonski descreve a maioria dos mecanismos de relaxamento para moléculas de estado excitado. O diagrama ao lado mostra como ocorre a fluorescência devido ao relaxamento de certos elétrons excitados de uma molécula.

Anisotropia de fluorescência

É mais provável que os fluoróforos sejam excitados por fótons se o momento de transição do fluoróforo for paralelo ao vetor elétrico do fóton. A polarização da luz emitida também dependerá do momento de transição. O momento de transição depende da orientação física da molécula do fluoróforo. Para fluoróforos em solução, isso significa que a intensidade e a polarização da luz emitida dependem da difusão rotacional. Portanto, as medições de anisotropia podem ser usadas para investigar quão livremente uma molécula fluorescente se move em um ambiente particular.

A anisotropia de fluorescência pode ser definida quantitativamente como

R= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =Eu...∥ ∥ - Sim. - Sim. Eu...:: Eu...∥ ∥ +2Eu...:: Não. - Não. I-I_{perp - Sim.)

Onde? Eu...∥ ∥ {displaystyle I_{parallel }} é a intensidade emitida paralela à polarização da luz de excitação e Eu...:: {displaystyle I_{perp }} é a intensidade emitida perpendicular à polarização da luz de excitação.

Fluorescência

Faixa de segurança fluorescente em uma conta de vinte dólares americanos sob luz UV

Os pigmentos fortemente fluorescentes geralmente têm uma aparência incomum, que geralmente é descrita coloquialmente como uma "cor neon" (originalmente "day-glo" no final dos anos 1960, início dos anos 1970). Este fenômeno foi denominado "Farbenglut" por Hermann von Helmholtz e "fluorence" por Ralph M. Evans. Geralmente, acredita-se que esteja relacionado ao alto brilho da cor em relação ao que seria como componente do branco. A fluorescência muda a energia na iluminação incidente de comprimentos de onda mais curtos para mais longos (como azul para amarelo) e, portanto, pode fazer com que a cor fluorescente pareça mais brilhante (mais saturada) do que poderia ser apenas por reflexão.

Regras

Existem várias regras gerais que tratam da fluorescência. Cada uma das regras a seguir tem exceções, mas são diretrizes úteis para entender a fluorescência (essas regras não se aplicam necessariamente à absorção de dois fótons).

Regra de Kasha

A regra de Kasha determina que o rendimento quântico da luminescência é independente do comprimento de onda da radiação excitante. Isso ocorre porque as moléculas excitadas geralmente decaem para o nível vibracional mais baixo do estado excitado antes que ocorra a emissão de fluorescência. A regra de Kasha-Vavilov nem sempre se aplica e é severamente violada em muitas moléculas simples. Uma afirmação um pouco mais confiável, embora ainda com exceções, seria que o espectro de fluorescência mostra muito pouca dependência do comprimento de onda da radiação excitante.

Regra da imagem espelhada

Para muitos fluoróforos, o espectro de absorção é uma imagem espelhada do espectro de emissão. Isso é conhecido como regra da imagem espelhada e está relacionado ao princípio de Franck-Condon, que afirma que as transições eletrônicas são verticais, ou seja, mudanças de energia sem mudança de distância, como pode ser representado por uma linha vertical no diagrama de Jablonski. Isso significa que o núcleo não se move e os níveis de vibração do estado excitado se assemelham aos níveis de vibração do estado fundamental.

Mudança de Stokes

Em geral, a luz fluorescente emitida tem um comprimento de onda maior e uma energia menor do que a luz absorvida. Esse fenômeno, conhecido como deslocamento de Stokes, ocorre devido à perda de energia entre o momento em que um fóton é absorvido e o momento em que um novo é emitido. As causas e a magnitude do deslocamento de Stokes podem ser complexas e dependem do fluoróforo e de seu ambiente. No entanto, existem algumas causas comuns. É frequentemente devido ao decaimento não radiativo para o nível de energia vibracional mais baixo do estado excitado. Outro fator é que a emissão de fluorescência freqüentemente deixa um fluoróforo em um nível vibracional mais alto do estado fundamental.

Na natureza

Coral fluorescente

Existem muitos compostos naturais que exibem fluorescência e têm várias aplicações. Alguns animais do fundo do mar, como o olho verde, possuem estruturas fluorescentes.

Comparado com bioluminescência e biofosforescência

Fluorescência

A fluorescência é o fenômeno da absorção de radiação eletromagnética, tipicamente da luz ultravioleta ou visível, por uma molécula e a subsequente emissão de um fóton de energia mais baixa (frequência menor, comprimento de onda maior). Isso faz com que a luz emitida tenha uma cor diferente da luz absorvida. A luz estimulante excita um elétron para um estado excitado. Quando a molécula retorna ao estado fundamental, ela libera um fóton, que é a emissão fluorescente. O tempo de vida do estado excitado é curto, então a emissão de luz normalmente só é observável quando a luz absorvente está ligada. A fluorescência pode ser de qualquer comprimento de onda, mas geralmente é mais significativa quando os fótons emitidos estão no espectro visível. Quando ocorre em um organismo vivo, às vezes é chamado de biofluorescência. A fluorescência não deve ser confundida com bioluminescência e biofosforescência. Os sapos-abóbora que vivem na Mata Atlântica brasileira são fluorescentes.

Bioluminescência

A bioluminescência difere da fluorescência porque é a produção natural de luz por reações químicas dentro de um organismo, enquanto a fluorescência é a absorção e reemissão de luz do ambiente. Vaga-lumes e tamboril são dois exemplos de organismos bioluminescentes. Para aumentar a confusão potencial, alguns organismos são bioluminescentes e fluorescentes, como o amor-perfeito do mar Renilla reniformis, onde a bioluminescência serve como fonte de luz para a fluorescência.

Fosforescência

A fosforescência é semelhante à fluorescência em sua exigência de comprimentos de onda de luz como um provedor de energia de excitação. A diferença aqui está na estabilidade relativa do elétron energizado. Ao contrário da fluorescência, na fosforescência o elétron retém a estabilidade, emitindo luz que continua a "brilhar no escuro" mesmo após a remoção da fonte de luz estimulante. Por exemplo, os adesivos que brilham no escuro são fosforescentes, mas não existem animais verdadeiramente biofosforescentes conhecidos.

Mecanismos

Cromatóforos epidérmicos

Células de pigmento que exibem fluorescência são chamadas de cromatóforos fluorescentes e funcionam somaticamente de maneira semelhante aos cromatóforos regulares. Essas células são dendríticas e contêm pigmentos chamados fluorossomos. Esses pigmentos contêm proteínas fluorescentes que são ativadas por íons K+ (potássio), e é seu movimento, agregação e dispersão dentro do cromatóforo fluorescente que causa o padrão de fluorescência direcionado. As células fluorescentes são inervadas da mesma forma que outros cromatóforos, como os melanóforos, células de pigmento que contêm melanina. A sinalização e o padrão fluorescente de curto prazo são controlados pelo sistema nervoso. Cromatóforos fluorescentes podem ser encontrados na pele (por exemplo, em peixes) logo abaixo da epiderme, entre outros cromatóforos.

Células epidérmicas fluorescentes em peixes também respondem a estímulos hormonais pelos hormônios α-MSH e MCH da mesma forma que os melanóforos. Isso sugere que as células fluorescentes podem ter mudanças de cor ao longo do dia que coincidem com seu ritmo circadiano. Os peixes também podem ser sensíveis às respostas de estresse induzidas pelo cortisol a estímulos ambientais, como a interação com um predador ou o envolvimento em um ritual de acasalamento.

Filogenética

Origens evolutivas

A incidência de fluorescência na árvore da vida é ampla e tem sido estudada mais extensivamente em cnidários e peixes. O fenômeno parece ter evoluído várias vezes em vários taxa, como nos anguilliformes (enguias), gobioidei (gobies e cardinalfishes) e tetradontiformes (triggerfishes), juntamente com os outros taxa discutidos posteriormente neste artigo. A fluorescência é altamente variável genotipicamente e fenotipicamente, mesmo dentro dos ecossistemas, em relação aos comprimentos de onda emitidos, aos padrões exibidos e à intensidade da fluorescência. Geralmente, as espécies que dependem da camuflagem exibem a maior diversidade de fluorescência, provavelmente porque a camuflagem pode ser um dos usos da fluorescência.

A fluorescência tem múltiplas origens na árvore da vida. Este diagrama exibe as origens dentro de actinopterygians (raio peixes finned).

Alguns cientistas suspeitam que GFPs e proteínas semelhantes a GFP começaram como doadores de elétrons ativados pela luz. Esses elétrons foram então usados para reações que requerem energia luminosa. Acredita-se que as funções das proteínas fluorescentes, como proteção contra o sol, conversão da luz em diferentes comprimentos de onda ou sinalização, tenham evoluído secundariamente.

Funções adaptativas

Atualmente, relativamente pouco se sabe sobre o significado funcional da fluorescência e das proteínas fluorescentes. No entanto, suspeita-se que a fluorescência pode ter funções importantes na sinalização e comunicação, acasalamento, iscas, camuflagem, proteção UV e antioxidante, fotoaclimatação, regulação de dinoflagelados e na saúde dos corais.

Aquático

A água absorve luz de longos comprimentos de onda, então menos luz desses comprimentos de onda reflete de volta para alcançar o olho. Portanto, as cores quentes do espectro de luz visual parecem menos vibrantes em profundidades crescentes. A água espalha a luz de comprimentos de onda mais curtos acima do violeta, o que significa que as cores mais frias dominam o campo visual na zona fótica. A intensidade da luz diminui 10 vezes a cada 75 m de profundidade, portanto, em profundidades de 75 m, a luz é 10% tão intensa quanto na superfície e é apenas 1% tão intensa a 150 m quanto na superfície. Como a água filtra os comprimentos de onda e a intensidade da água atingindo certas profundidades, diferentes proteínas, devido aos comprimentos de onda e intensidades de luz que são capazes de absorver, são mais adequadas para diferentes profundidades. Teoricamente, alguns olhos de peixe podem detectar luz em profundidades de até 1000 m. Nessas profundezas da zona afótica, as únicas fontes de luz são os próprios organismos, que emitem luz por meio de reações químicas em um processo chamado bioluminescência.

A fluorescência é simplesmente definida como a absorção de radiação eletromagnética em um comprimento de onda e sua reemissão em outro comprimento de onda de menor energia. Assim, qualquer tipo de fluorescência depende da presença de fontes externas de luz. A fluorescência biologicamente funcional é encontrada na zona fótica, onde não há apenas luz suficiente para causar fluorescência, mas luz suficiente para que outros organismos a detectem. O campo visual na zona fótica é naturalmente azul, de modo que as cores de fluorescência podem ser detectadas como vermelhos brilhantes, laranjas, amarelos e verdes. O verde é a cor mais comumente encontrada no espectro marinho, o amarelo é o segundo, o laranja é o terceiro e o vermelho é o mais raro. A fluorescência pode ocorrer em organismos na zona afótica como um subproduto da bioluminescência desse mesmo organismo. Alguma fluorescência na zona afótica é apenas um subproduto da bioquímica do tecido do organismo e não tem um propósito funcional. No entanto, alguns casos de significado funcional e adaptativo de fluorescência na zona afótica do oceano profundo é uma área ativa de pesquisa.

Zona fótica

Peixe

Peixe marinho fluorescente

Peixes ósseos que vivem em águas rasas geralmente têm boa visão de cores devido ao fato de viverem em um ambiente colorido. Assim, em peixes de águas rasas, a fluorescência vermelha, laranja e verde provavelmente serve como um meio de comunicação com coespecíficos, especialmente dada a grande variação fenotípica do fenômeno.

Muitos peixes que exibem fluorescência, como tubarões, lizardfish, scorpionfish, wrasses e flatfishes, também possuem filtros intra-oculares amarelos. Filtros intraoculares amarelos nas lentes e na córnea de certos peixes funcionam como filtros de passagem longa. Esses filtros permitem que as espécies visualizem e potencialmente explorem a fluorescência, a fim de aumentar o contraste visual e os padrões que não são vistos por outros peixes e predadores que não possuem essa especialização visual. Os peixes que possuem os filtros intra-oculares amarelos necessários para visualizar a fluorescência potencialmente exploram um sinal de luz de seus membros. O padrão fluorescente foi especialmente proeminente em peixes com padrões criptográficos que possuem camuflagem complexa. Muitas dessas linhagens também possuem filtros intraoculares amarelos de passagem longa que podem permitir a visualização de tais padrões.

Outro uso adaptativo da fluorescência é gerar luz laranja e vermelha a partir da luz azul ambiente da zona fótica para ajudar na visão. A luz vermelha só pode ser vista em distâncias curtas devido à atenuação dos comprimentos de onda da luz vermelha pela água. Muitas espécies de peixes fluorescentes são pequenas, vivem em grupo ou bentônicas/afóticas e têm padrões conspícuos. Essa padronização é causada por tecido fluorescente e é visível para outros membros da espécie, porém a padronização é invisível em outros espectros visuais. Esses padrões fluorescentes intraespecíficos também coincidem com a sinalização intraespécie. Os padrões presentes nos anéis oculares para indicar a direcionalidade do olhar de um indivíduo e ao longo das nadadeiras para indicar a direcionalidade do movimento de um indivíduo. Pesquisas atuais suspeitam que essa fluorescência vermelha seja usada para comunicação privada entre membros da mesma espécie. Devido à proeminência da luz azul nas profundezas do oceano, a luz vermelha e a luz de comprimentos de onda mais longos são confusas, e muitos peixes predadores de recife têm pouca ou nenhuma sensibilidade à luz nesses comprimentos de onda. Peixes como o bodião-da-fada, que desenvolveram sensibilidade visual para comprimentos de onda mais longos, são capazes de exibir sinais fluorescentes vermelhos que dão um alto contraste ao ambiente azul e são visíveis para espécies da mesma espécie em distâncias curtas, mas são relativamente invisíveis para outros peixes comuns que reduziram sensibilidade a comprimentos de onda longos. Assim, a fluorescência pode ser usada como sinalização adaptativa e comunicação intra-espécie em peixes recifais.

Além disso, sugere-se que os tecidos fluorescentes que cercam os olhos de um organismo sejam usados para converter a luz azul da zona fótica ou a bioluminescência verde na zona afótica em luz vermelha para ajudar na visão.

Tubarões

Um novo fluoróforo foi descrito em duas espécies de tubarões, devido a um grupo não descrito de metabólitos de moléculas pequenas de triptofano-quinurenina bromadas.

Coral

A fluorescência atende a uma ampla variedade de funções nos corais. Proteínas fluorescentes em corais podem contribuir para a fotossíntese, convertendo comprimentos de onda de luz inutilizáveis em comprimentos de onda para os quais as algas simbióticas do coral são capazes de realizar a fotossíntese. Além disso, as proteínas podem flutuar em número à medida que mais ou menos luz se torna disponível como meio de fotoaclimatação. Da mesma forma, essas proteínas fluorescentes podem possuir capacidades antioxidantes para eliminar os radicais de oxigênio produzidos pela fotossíntese. Finalmente, através da modulação da fotossíntese, as proteínas fluorescentes também podem servir como um meio de regular a atividade dos simbiontes de algas fotossintéticas do coral.

Cefalópodes

Alloteuthis subulata e Loligo vulgaris, dois tipos de lulas quase transparentes, têm manchas fluorescentes acima dos olhos. Essas manchas refletem a luz incidente, que pode servir como meio de camuflagem, mas também para sinalizar a outras lulas para fins de escolarização.

Medusa

Aequoria victoria, água doce biofluorescente conhecido por GFP

Outro exemplo bem estudado de fluorescência no oceano é o hidrozoário Aequorea victoria. Esta água-viva vive na zona fótica da costa oeste da América do Norte e foi identificada como portadora da proteína verde fluorescente (GFP) por Osamu Shimomura. O gene dessas proteínas fluorescentes verdes foi isolado e é cientificamente significativo porque é amplamente utilizado em estudos genéticos para indicar a expressão de outros genes.

Camarão louva-a-deus

Várias espécies de camarão louva-a-deus, que são crustáceos estomatópodes, incluindo Lysiosquillina glabriuscula, têm marcas fluorescentes amarelas ao longo de suas escamas antenais e carapaça (casca) que os machos apresentam durante as exibições de ameaça a predadores e outros machos. A exibição envolve levantar a cabeça e o tórax, espalhar os apêndices marcantes e outros maxilípedes e estender lateralmente as proeminentes escamas antenais ovais, o que faz o animal parecer maior e acentua suas marcas amarelas fluorescentes. Além disso, à medida que a profundidade aumenta, a fluorescência do camarão louva-a-deus responde por uma maior parte da luz visível disponível. Durante os rituais de acasalamento, o camarão mantis fluoresce ativamente, e o comprimento de onda dessa fluorescência corresponde aos comprimentos de onda detectados por seus pigmentos oculares.

Zona afótica

Sifonóforos

Siphonophorae é uma ordem de animais marinhos do filo Hydrozoa que consiste em um zoóide medusóide e pólipo especializado. Alguns sifonóforos, incluindo o gênero Erenna, que vivem na zona afótica entre profundidades de 1600 m e 2300 m, exibem fluorescência amarela a vermelha nos fotóforos de sua tentilla semelhante a um tentáculo. Essa fluorescência ocorre como subproduto da bioluminescência desses mesmos fotóforos. Os sifonóforos exibem a fluorescência em um padrão agitado que é usado como isca para atrair presas.

Peixe-dragão

O predador peixe-dragão das profundezas Malacosteus niger, o gênero estreitamente relacionado Aristostomias e a espécie Pachystomias microdon usam pigmentos acessórios vermelhos fluorescentes para converter a luz azul emitida de sua própria bioluminescência à luz vermelha de fotóforos suborbitais. Essa luminescência vermelha é invisível para outros animais, o que permite a esses peixes-dragão luz extra nas profundezas do oceano escuro sem atrair ou sinalizar predadores.

Terrestre

Anfíbios

Fã de árvore de polka-dot fluorescente sob luz UV

A fluorescência é comum entre os anfíbios e foi documentada em várias famílias de rãs, salamandras e cecílias, mas sua extensão varia muito.

A perereca de bolinhas (Hypsiboas punctatus), amplamente encontrada na América do Sul, foi acidentalmente descoberta como o primeiro anfíbio fluorescente em 2017. A fluorescência foi atribuída a um novo composto encontrado no glândulas linfáticas e cutâneas. O principal composto fluorescente é Hyloin-L1 e dá um brilho azul-esverdeado quando exposto à luz violeta ou ultravioleta. Os cientistas por trás da descoberta sugeriram que a fluorescência pode ser usada para comunicação. Eles especularam que a fluorescência possivelmente é relativamente difundida entre as rãs. Apenas alguns meses depois, a fluorescência foi descoberta no parente próximo Hypsiboas atlanticus. Por estar ligada às secreções das glândulas da pele, elas também podem deixar marcas fluorescentes nas superfícies por onde passaram.

Em 2019, duas outras rãs, o minúsculo sapo-abóbora (Brachycephalus ephippium) e o sapo-abóbora vermelha (B. pitanga) do sudeste do Brasil, apresentaram naturalmente esqueletos fluorescentes, visíveis através da pele quando expostos à luz ultravioleta. Inicialmente, especulou-se que a fluorescência complementava suas cores já aposemáticas (são tóxicas) ou que estava relacionada à escolha do parceiro (reconhecimento de espécies ou determinação da aptidão de um parceiro em potencial), mas estudos posteriores indicam que a primeira explicação é improvável, pois a predação as tentativas com os sapos parecem não ser afetadas pela presença/ausência de fluorescência.

Em 2020, foi confirmado que a fluorescência verde ou amarela é generalizada não apenas em rãs adultas expostas à luz azul ou ultravioleta, mas também entre girinos, salamandras e cecílias. A extensão varia muito dependendo da espécie; em alguns é altamente distinto e em outros é quase imperceptível. Pode basear-se na pigmentação da pele, nas mucosas ou nos ossos.

Borboletas

As borboletas cauda de andorinha (Papilio) possuem sistemas complexos para emitir luz fluorescente. Suas asas contêm cristais infundidos com pigmentos que fornecem luz fluorescente direcionada. Esses cristais funcionam para produzir luz fluorescente melhor quando absorvem o brilho da luz azul-celeste (comprimento de onda de cerca de 420 nm). Os comprimentos de onda de luz que as borboletas veem melhor correspondem à absorção dos cristais nas asas da borboleta. Isso provavelmente funciona para aumentar a capacidade de sinalização.

Papagaios

Os papagaios têm plumagem fluorescente que pode ser usada na sinalização de acasalamento. Um estudo usando experimentos de escolha de parceiros em periquitos (Melopsittacus undulates) encontrou suporte convincente para a sinalização sexual fluorescente, com machos e fêmeas preferindo significativamente pássaros com o estímulo experimental fluorescente. Este estudo sugere que a plumagem fluorescente dos papagaios não é simplesmente um subproduto da pigmentação, mas sim um sinal sexual adaptado. Considerando as complexidades das vias que produzem pigmentos fluorescentes, pode haver custos significativos envolvidos. Portanto, indivíduos que exibem forte fluorescência podem ser indicadores honestos de alta qualidade individual, pois podem lidar com os custos associados.

Aracnídeos

Escorpião de fluorescência

As aranhas fluorescem sob luz ultravioleta e possuem uma enorme diversidade de fluoróforos. Notavelmente, as aranhas são o único grupo conhecido em que a fluorescência é:

"taxonomicamente generalizada, varibly expressa, evolutivamente labile, e provavelmente sob seleção e potencialmente de importância ecológica para sinalização intraespecífica e interespecífica".

Andrews, Reed, & Masta mostrou que a fluorescência evoluiu várias vezes nos táxons de aranha, com novos fluoróforos evoluindo durante a diversificação das aranhas.

Em algumas aranhas, sinais ultravioleta são importantes para interações predador-presa, comunicação intraespecífica e combinação de camuflagem com flores fluorescentes. Diferentes contextos ecológicos podem favorecer a inibição ou aumento da expressão de fluorescência, dependendo se a fluorescência ajuda as aranhas a serem enigmáticas ou as torna mais visíveis para os predadores. Portanto, a seleção natural pode estar atuando na expressão da fluorescência entre as espécies de aranhas.

Os escorpiões também são fluorescentes, no caso deles devido à presença de betacarbolina em suas cutículas.

Ornitorrinco

Em 2020, a fluorescência foi relatada para vários espécimes de ornitorrinco.

Plantas

Muitas plantas são fluorescentes devido à presença de clorofila, que é provavelmente a molécula fluorescente mais amplamente distribuída, produzindo emissão vermelha sob uma gama de comprimentos de onda de excitação. Este atributo da clorofila é comumente usado por ecologistas para medir a eficiência fotossintética.

A flor Mirabilis jalapa contém betacianinas fluorescentes violetas e betaxantinas fluorescentes amarelas. Sob luz branca, partes da flor contendo apenas betaxantinas aparecem amarelas, mas em áreas onde betaxantinas e betacianinas estão presentes, a fluorescência visível da flor é desbotada devido a mecanismos internos de filtragem de luz. A fluorescência foi previamente sugerida para desempenhar um papel na atração do polinizador, no entanto, mais tarde descobriu-se que o sinal visual por fluorescência é insignificante em comparação com o sinal visual da luz refletida pela flor.

Abiótico

Gemologia, mineralogia e geologia

Fluorescência de aragonite

Gemas, minerais, podem ter uma fluorescência distinta ou podem fluorescer de forma diferente sob ultravioleta de onda curta, ultravioleta de onda longa, luz visível ou raios-X.

Muitos tipos de calcita e âmbar irão fluorescer sob UV de onda curta, UV de onda longa e luz visível. Rubis, esmeraldas e diamantes exibem fluorescência vermelha sob luz ultravioleta de onda longa, luz azul e às vezes verde; diamantes também emitem luz sob radiação de raios-X.

A fluorescência em minerais é causada por uma ampla gama de ativadores. Em alguns casos, a concentração do ativador deve ser restrita abaixo de um certo nível, para evitar a extinção da emissão fluorescente. Além disso, o mineral deve estar livre de impurezas, como ferro ou cobre, para evitar a extinção de uma possível fluorescência. O manganês bivalente, em concentrações de até vários por cento, é responsável pela fluorescência vermelha ou laranja da calcita, pela fluorescência verde da willemita, pela fluorescência amarela da esperita e pela fluorescência laranja da wollastonita e da clinoedrita. Urânio hexavalente, na forma do cátion uranila (UO²⁺
₂), fluoresce em todas as concentrações em um verde amarelo, e é a causa da fluorescência de minerais como autunita ou andersonita e, em baixa concentração, é a causa da fluorescência de materiais como algumas amostras de opala hialita. O cromo trivalente em baixa concentração é a fonte da fluorescência vermelha do rubi. O európio bivalente é a fonte da fluorescência azul, quando vista no mineral fluorita. Os lantanídeos trivalentes, como o térbio e o disprósio, são os principais ativadores da fluorescência amarela cremosa exibida pela variedade itrofluorita do mineral fluorita e contribuem para a fluorescência laranja do zircão. A powellita (molibdato de cálcio) e a scheelita (tungstato de cálcio) fluorescem intrinsecamente em amarelo e azul, respectivamente. Quando presentes juntos em solução sólida, a energia é transferida do tungstênio de maior energia para o molibdênio de menor energia, de modo que níveis bastante baixos de molibdênio são suficientes para causar uma emissão amarela para scheelite, em vez de azul. Esfalerita de baixo teor de ferro (sulfeto de zinco), fluoresce e fosforesce em uma gama de cores, influenciada pela presença de vários vestígios de impurezas.

Petróleo bruto (petróleo) fluoresce em uma variedade de cores, desde marrom opaco para óleos pesados e alcatrões até amarelo brilhante e branco azulado para óleos e condensados muito leves. Este fenômeno é usado na perfuração de exploração de petróleo para identificar quantidades muito pequenas de petróleo em cascalhos de perfuração e amostras de núcleo.

Os ácidos húmicos e os ácidos fúlvicos produzidos pela degradação da matéria orgânica dos solos (húmus) podem também apresentar fluorescência devido à presença de ciclos aromáticos nas suas complexas estruturas moleculares. Substâncias húmicas dissolvidas em águas subterrâneas podem ser detectadas e caracterizadas por espectrofluorimetria.

Líquidos orgânicos

Soluções orgânicas como antraceno ou estilbeno, dissolvidas em benzeno ou tolueno, fluorescem com irradiação ultravioleta ou raios gama. Os tempos de decaimento dessa fluorescência são da ordem de nanossegundos, pois a duração da luz depende do tempo de vida dos estados excitados do material fluorescente, neste caso o antraceno ou estilbeno.

A cintilação é definida como um flash de luz produzido em um material transparente pela passagem de uma partícula (um elétron, uma partícula alfa, um íon ou um fóton de alta energia). O estilbeno e derivados são usados em contadores de cintilação para detectar tais partículas. O estilbeno também é um dos meios de ganho usados em lasers de corante.

Atmosfera

A fluorescência é observada na atmosfera quando o ar está sob bombardeio energético de elétrons. Em casos como a aurora natural, explosões nucleares em grande altitude e experimentos com armas de elétrons em foguetes, as moléculas e os íons formados têm uma resposta fluorescente à luz.

Materiais comuns que fluorescem

• A vitamina B2 fluoresce amarelo.
• A água tônica fluoresce azul devido à presença de quinina.
• Tinta mais alta é muitas vezes fluorescente devido à presença de piranina.
• Notas, selos de postagem e cartões de crédito muitas vezes têm características de segurança fluorescentes.

Em novas tecnologias

Em agosto de 2020, pesquisadores relataram a criação dos materiais ópticos sólidos fluorescentes mais brilhantes até agora, permitindo a transferência de propriedades de corantes altamente fluorescentes por meio do isolamento espacial e eletrônico dos corantes, misturando corantes catiônicos com macrociclos cianoestrelas de ligação a íons. Segundo um coautor, esses materiais podem ter aplicações em áreas como captação de energia solar, bioimagem e lasers.

Aplicativos

Iluminação

Tinta fluorescente e plástico iluminado por lâmpadas UV-A (claro preto). Pinturas de Beo Beyond.

A lâmpada fluorescente comum depende da fluorescência. Dentro do tubo de vidro há um vácuo parcial e uma pequena quantidade de mercúrio. Uma descarga elétrica no tubo faz com que os átomos de mercúrio emitam principalmente luz ultravioleta. O tubo é revestido com um revestimento de um material fluorescente, chamado fósforo, que absorve a luz ultravioleta e reemite a luz visível. A iluminação fluorescente é mais eficiente em termos energéticos do que os elementos de iluminação incandescente. No entanto, o espectro desigual das lâmpadas fluorescentes tradicionais pode fazer com que certas cores pareçam diferentes quando iluminadas por luz incandescente ou luz do dia. O espectro de emissão de vapor de mercúrio é dominado por uma linha UV de onda curta em 254 nm (que fornece a maior parte da energia para os fósforos), acompanhada por emissão de luz visível em 436 nm (azul), 546 nm (verde) e 579 nm (amarelo alaranjado). Essas três linhas podem ser observadas sobrepostas no continuum branco usando um espectroscópio de mão, para a luz emitida pelos tubos fluorescentes brancos usuais. Essas mesmas linhas visíveis, acompanhadas pelas linhas de emissão de európio trivalente e térbio trivalente, e ainda acompanhadas pela emissão contínua de európio divalente na região azul, compreendem a emissão de luz mais descontínua dos sistemas de fósforo tricromáticos modernos usados em muitas lâmpadas fluorescentes compactas. e lâmpadas tradicionais onde uma melhor reprodução de cores é um objetivo.

As luzes fluorescentes foram disponibilizadas ao público pela primeira vez na Feira Mundial de Nova York de 1939. As melhorias desde então foram em grande parte fósforos melhores, vida útil mais longa e descarga interna mais consistente e formas mais fáceis de usar (como lâmpadas fluorescentes compactas). Algumas lâmpadas de descarga de alta intensidade (HID) combinam sua eficiência elétrica ainda maior com aprimoramento de fósforo para melhor reprodução de cores.

Os diodos emissores de luz (LEDs) brancos tornaram-se disponíveis em meados da década de 1990 como lâmpadas LED, nas quais a luz azul emitida pelo semicondutor atinge os fósforos depositados no minúsculo chip. A combinação da luz azul que continua através do fósforo e a fluorescência verde a vermelha dos fósforos produz uma emissão líquida de luz branca.

Os bastões luminosos às vezes utilizam materiais fluorescentes para absorver a luz da reação quimioluminescente e emitir luz de cor diferente.

Química analítica

Muitos procedimentos analíticos envolvem o uso de um fluorômetro, geralmente com um único comprimento de onda de excitação e um único comprimento de onda de detecção. Devido à sensibilidade que o método oferece, concentrações de moléculas fluorescentes tão baixas quanto 1 parte por trilhão podem ser medidas.

A fluorescência em vários comprimentos de onda pode ser detectada por um detector de matriz, para detectar compostos do fluxo de HPLC. Além disso, as placas de TLC podem ser visualizadas se os compostos ou um reagente de coloração forem fluorescentes. A fluorescência é mais eficaz quando há uma proporção maior de átomos em níveis de energia mais baixos em uma distribuição de Boltzmann. Há, então, maior probabilidade de excitação e liberação de fótons por átomos de menor energia, tornando a análise mais eficiente.

Espectroscopia

Normalmente, a configuração de um ensaio de fluorescência envolve uma fonte de luz, que pode emitir muitos comprimentos de onda diferentes de luz. Em geral, um único comprimento de onda é necessário para uma análise adequada, portanto, para filtrar seletivamente a luz, ela é passada por um monocromador de excitação e, em seguida, o comprimento de onda escolhido é passado pela célula de amostra. Após a absorção e reemissão da energia, muitos comprimentos de onda podem surgir devido ao deslocamento de Stokes e várias transições de elétrons. Para separá-los e analisá-los, a radiação fluorescente passa por um monocromador de emissão e é observada seletivamente por um detector.

Bioquímica e medicina

Células endoteliais sob o microscópio com três canais separados marcando componentes celulares específicos

A fluorescência nas ciências da vida é geralmente usada como uma forma não destrutiva de rastreamento ou análise de moléculas biológicas por meio da emissão fluorescente em uma frequência específica onde não há fundo da luz de excitação, pois relativamente poucos componentes celulares são naturalmente fluorescente (chamado intrínseco ou autofluorescência). Na verdade, uma proteína ou outro componente pode ser "rotulado" com um fluoróforo extrínseco, um corante fluorescente que pode ser uma pequena molécula, proteína ou ponto quântico, encontrando grande uso em muitas aplicações biológicas.

A quantificação de um corante é feita com um espectrofluorímetro e encontra aplicações adicionais em:

Microscopia

• Ao digitalizar a intensidade de fluorescência em um plano tem microscopia de fluorescência de tecidos, células ou estruturas subcelulares, que é realizada rotulando um anticorpo com um fluorophore e permitindo que o anticorpo encontre seu antígeno alvo dentro da amostra. Rotulagem de múltiplos anticorpos com diferentes fluorophores permite a visualização de múltiplos alvos dentro de uma única imagem (canais múltiplos). Os microarrays de DNA são uma variante disto.
• Imunologia: Um anticorpo é preparado pela primeira vez por ter um grupo químico fluorescente ligado, e os sites (por exemplo, em um espécime microscópico) onde o anticorpo tem ligado pode ser visto, e até quantificado, pela fluorescência.
• FLIM (Microscopia de imagem em tempo de vida da fluorescência) pode ser usado para detectar certas interações biomoleculares que se manifestam influenciando as vidas da fluorescência.
• Biologia celular e molecular: detecção de colocalização usando anticorpos com flange de fluorescência para detecção seletiva dos antígenos de interesse usando software especializado como ImageJ.

Outras técnicas

• FRET (transferência de energia de ressonância Förster, também conhecida como transferência de energia de ressonância de fluorescência) é usado para estudar interações proteicas, detectar sequências específicas de ácido nucleico e usado como biosensores, enquanto a vida de fluorescência (FLIM) pode dar uma camada adicional de informação.
• Biotecnologia: biosensores que utilizam fluorescência estão sendo estudados como possíveis biosensores de glicose fluorescentes.
• Sequenciamento automatizado do DNA pelo método de terminação da cadeia; cada uma das quatro bases de terminação de cadeia diferentes tem sua própria etiqueta fluorescente específica. Como as moléculas de DNA rotuladas são separadas, o rótulo fluorescente é animado por uma fonte UV, e a identidade da base que termina a molécula é identificada pelo comprimento de onda da luz emitida.
• FACS (classificação de células ativadas por fluorescência). Uma das várias técnicas importantes de classificação celular utilizadas na separação de diferentes linhas celulares (especialmente aquelas isoladas de tecidos animais).
• Detecção de DNA: o brometo de etídio composto, em solução aquosa, tem muito pouca fluorescência, como é extinguido pela água. A fluorescência do brometo de etídio é muito reforçada depois que se liga ao DNA, então este composto é muito útil na visualização da localização de fragmentos de DNA na eletroforese do gel de agarose. O ethidium intercalado está em um ambiente hidrofóbico quando está entre os pares de base do DNA, protegidos da extinguição por água que é excluída do ambiente local do etídio intercalado. O brometo de etídio pode ser cancerígeno – uma alternativa indiscutivelmente mais segura é o corante SYBR Green.
• FIGS (cirurgia guiada por imagem de fluorescência) é uma técnica de imagem médica que usa fluorescência para detectar estruturas adequadamente rotuladas durante a cirurgia.
• A fluorescência intravascular é uma técnica de imagem médica baseada em cateter que usa fluorescência para detectar características de alto risco de aterosclerose e dispositivos de stent vasculares não-aquecidos. A autofluorescência da placa foi usada em um estudo de primeiro em homem em artérias coronárias em combinação com tomografia de coerência óptica. Agentes moleculares também foram usados para detectar características específicas, como acumulação de fibrina stent e atividade enzimática relacionada à inflamação arterial.
• SAFI (espécies alteraram a imagem da fluorescência) uma técnica de imagem em eletrocinética e microfluidics. Ele usa corantes não-eletrôgrantes cuja fluorescência é facilmente extinguida por migrar espécies químicas de interesse. O corante (s) é geralmente semeado em todo lugar no fluxo e a expersão diferencial de sua fluorescência por analitos é diretamente observada.
• Ensaios baseados em fluorescência para rastreamento de produtos químicos tóxicos. Os ensaios ópticos consistem em uma mistura de corantes fluorescentes sensíveis ao meio ambiente e células da pele humana que geram padrões de espectro de fluorescência. Esta abordagem pode reduzir a necessidade de animais de laboratório em pesquisa biomédica e indústria farmacêutica.
• Detecção de margem óssea: Espécimes manchados de alizarina e certos fósseis podem ser iluminados por luzes fluorescentes para ver estruturas anatômicas, incluindo margens ósseas.

Forense

As impressões digitais podem ser visualizadas com compostos fluorescentes, como ninidrina ou DFO (1,8-Diazafluoren-9-ona). Sangue e outras substâncias às vezes são detectados por reagentes fluorescentes, como a fluoresceína. Fibras e outros materiais que podem ser encontrados em perícias ou relacionados a vários itens colecionáveis às vezes são fluorescentes.

Teste não destrutivo

A inspeção com penetrante fluorescente é usada para encontrar rachaduras e outros defeitos na superfície de uma peça. O rastreamento de corantes, usando corantes fluorescentes, é usado para encontrar vazamentos em sistemas de encanamento de líquidos e gases.

Sinalização

As cores fluorescentes são frequentemente usadas em sinalização, principalmente em sinais de trânsito. As cores fluorescentes são geralmente reconhecíveis em intervalos mais longos do que suas contrapartes não fluorescentes, sendo o laranja fluorescente particularmente perceptível. Esta propriedade levou ao seu uso frequente em sinais e etiquetas de segurança.

Branqueadores óticos

Compostos fluorescentes são frequentemente usados para melhorar a aparência de tecido e papel, causando um "branqueamento" efeito. Uma superfície branca tratada com branqueador óptico pode emitir mais luz visível do que a que incide sobre ela, fazendo com que pareça mais brilhante. A luz azul emitida pelo branqueador compensa a diminuição do azul do material tratado e muda a tonalidade do amarelo ou marrom para o branco. Os branqueadores ópticos são usados em detergentes para a roupa, papel de alto brilho, cosméticos, roupas de alta visibilidade e muito mais.