Fluorofory v biomedicíně

homogenní neasociovanou izotropní nestlačitelnou kapalinu, jejíž vlastnosti jsou

charakterizovány jedinou konstantou. V analogii s mechanikou kontinua je tato konstanta

označována jako viskozita nebo fluidita, resp. tekutost. V případu lipidových dvojvrstev

bylo zavedeno označení mikroviskozita. Protože viskozitu vnitřního prostředí dvojvrstvy

nelze měřit přímo, je experimentálně určován parametr, který je s ní v přímé souvislosti. Je

jím obvykle difúzní konstanta D, korelační čas τc nebo relaxační čas σ. Převodní vztah

mezi těmito parametry je tento

(2.3) D = 1/6τc = 1/2σ

Difúzní koeficient látky rozpuštěné v nekonečném izotropním kontinuu je určen klasickým

Stokesovým-Einsteinovým vztahem

(2.4) D = kT/f

kde je k – Boltzmannova konstanta, T – absolutní teplota, kT – tepelná energie, f – viskózní

tření. Pro kouli o poloměru r je rotační viskózní tření dáno vztahem

(2.5) fr = 8πηr3

a translační viskózní tření vztahem

(2.6) ft = 6πηr

kde je η - koeficient viskozity. Fluidita je definována jako převrácená hodnota viskozity.

V konečném neizotropním prostředí je viskózní tření odlišné od izotropní kapaliny. Pro difúzi

molekul proteinů v lipidové dvojvrstvě bylo zjištěno, že viskózní tření pro rotační pohyb se

podstatně neliší od hodnoty pro izotropní prostředí splňující Stokesův-Einsteinův vztah,

zatímco translační viskózní tření je podstatně menší, než pro izotropní systém. Translační i

rotační difůzi v membránách lze souhrnně popsat pomocí difúzivity. Experimentálně je však

často sledován jen jeden typ difúzního pohybu molekul v membráně. Nejčastěji se pro tato

měření používají spektroskopické metody (elektronová spinová rezonance, jaderná

magnetická rezonance, fluorescence, Ramanův rozptyl). Tyto metody jsou založeny na měření

určitého signálu (rezonanční absorpce energie vysokofrekvenčního magnetického pole,

fluorescenční nebo rozptýlené záření apod.) molekul, skupin či atomů lokalizovaných v

membráně. Tyto zpravodajské skupiny jsou buď membráně vlastní, nebo jsou do ní vneseny

(spinové sondy, radionuklidem značené molekuly, fluorescenční sondy a značky, rezonanční

značky pro Ramanův rozptyl atd.) a musí splňovat základní podmínky:

1. jsou to částice citlivé na mikrookolí, které po zavedení do určité oblasti systému dávají

informace o změnách svého mikrookolí prostřednictvím odpovídajícího detektoru;

1. fyzikální vlastnosti, které umožňují detekovat zpravodajskou skupinu se musí výrazně

odlišovat od vlastností sledovaného systému;

1. při zavedení sondy smí dojít jen k malému (lépe žádnému) ovlivnění biologického

systému.

Měření ukázala, že rotační pohyb membránových molekul je velmi rychlý a při jeho sledování

se pohybujeme v nanosekundovém oboru. Oproti tomu se při detekci translačních pohybů