Ben Valsler
Tällä viikolla, mitä tekemistä yökerhon tanssilattialla on biologian laboratorion kanssa? Kat Arney selittää…
Kat Arney
Kylmässä päivänvalossa fluoresceiini ei näytä paljolta – vain tylsältä oranssinpunaiselta jauheelta. Mutta kuin bileeläin, jonka todelliset värit tulevat esiin vasta muutaman drinkin ja yökerhon tanssilattialla pyörähtämisen jälkeen, kun fluoresceiini liuotetaan alkoholiin tai veteen ja asetetaan ultraviolettivalon alle, se herää eloon ja hehkuu aavemaisen vihreänä.
Organismimolekyyli, joka koostuu vain hiilestä, hapesta ja vedystä, ja sen fluorisoiva ominaisuus johtuu siitä, että se koostuu neljästä yhteen liitetystä hiilen heksagonaalisesta renkaasta. UV-valo saa näiden hiilirenkaiden elektronit innostumaan liikaa, ja ne alkavat tanssia – aivan kuten diskoileva juhlijamme – vapauttaen ylimääräisen energiansa valona.
Ominaisuuksiltaan fluoresceiini muistuttaa luonnossa esiintyviä fluoresoivia molekyylejä, joita tietyt bakteerilajit tuottavat, ja sen syntetisoi keinotekoisesti ensimmäisen kerran Nobel-palkittu saksalainen kemisti ja väriaineita hallitseva Adolf von Baeyer vuonna 1871. Siitä lähtien sitä on käytetty laajalti kaikenlaisissa sovelluksissa aina laboratoriotutkimuksesta terveydenhuoltoon, öljykentiltä ilma-meripelastukseen.
Lähde: Bricksnite CC-BY 3.0
Jos käytät piilolinssejä, sinulle on luultavasti laitettu fluoresceiinia – tai ainakin sen suolaa, fluoresceiininatriumia – silmiisi, kun olet käynyt optikolla tarkastuksessa, tavallisesti koskettamalla silmääsi varovasti aineeseen kastetulla pyyhepaperilla. Etsitään pieniä naarmuja silmämunan pinnalla. Ja koska fluoresceiini kerääntyy näihin jälkiin, ne näkyvät vihreinä jälkinä, kun niitä tarkastellaan sinisessä valossa (UV-valoa ei käytetä tässä, koska se on liian haitallista näkökyvyllesi).
Lähde: Lance Cpl. Brandon R. Holgersen, U.S. Marine Corps
Muihin lääketieteellisiin käyttötarkoituksiin kuuluu fluoreseiinipistosten käyttäminen verenkiertoon verisuonten jäljittämiseksi – tekniikka tunnetaan nimellä fluoreseiini-angiogrammi, jonka kehitti ensimmäisen kerran vuonna 1959 pari amerikkalaista lääketieteen opiskelijaa, Harold Novotny ja David Alvis. He tutkivat keinoja ottaa valokuvia silmän takaosan verisuonista ja huomasivat, että heidän kameransa havaitsi linssin muodostavien kiteisten yhdisteiden lievää fluoresenssia. He arvelivat, että fluoresoivan väriaineen lisääminen vereen olisi hyvä tapa korostaa herkkää verisuoniverkostoa, ja ryhtyivät testaamaan erilaisia väriaineiden ja suodattimien yhdistelmiä, kunnes he päätyivät niihin, jotka ovat edelleen käytössä kaikkialla maailmassa.
Lähde: ©
Fluoresceiniä käytetään verkkokalvon kapillaarisen hemangiooman kuvantamiseen
Lisäksi fluoresceiini on erittäin sosiaalinen kemikaali, joka kiinnittyy helposti muihin biologisiin molekyyleihin, kuten vasta-aineisiin tai DNA:n rakennusaineisiin. Ja juuri tämän ominaisuutensa vuoksi siitä on tullut biologien rakastama. Fluoresceiinin FITC-versiota, tai ”fitsy”, kuten se yleensä lausutaan, käytetään yleisesti kokonaisten solujen tai niiden sisällä olevien molekyylien värjäämiseen. Näin tutkijat voivat visualisoida niitä UV-valolla tai lasereilla varustetulla mikroskoopilla ja luoda monimutkaisia kuvia solujen sisäisestä toiminnasta. FITC- tai fluoresceiinilla leimattuja vasta-aineita käytetään usein automaattisissa solunlajittelulaitteissa yhdessä muiden eri väreillä hehkuvien fluoresoivien merkkiaineiden kanssa erottelemaan soluja, joilla on erityispiirteitä, jotta niitä voidaan tutkia tarkemmin.
Lähde: NASA
Avaruusalus Gemini 4 päästää väriainetta veteen paikannuksen helpottamiseksi roiskumisen jälkeen, kesäkuu 1965.
Fluoresceiinin kyky liueta helposti veteen tekee siitä sopivan myös paljon laajempiin sovelluksiin. Koska auringon säteissä on tietty määrä UV-säteitä, se hehkuu vihreänä tavallisessa auringonvalossa sekä UV-lampun säteiden alla. Sitä käytetään siis veden virtauksen jäljittämiseen viemäreissä ja muissa vesistöissä sekä ilkeiden aineiden, kuten jäteveden, vuotojen havaitsemiseen. Toisen maailmansodan aikana natsien lentokoneet varustettiin fluoresceiinisoihtuilla – pienillä kemikaalipakkauksilla, jotka vapautuisivat, jos kone putoaisi veteen, ja paljastaisivat hylyn sijainnin. 1960-luvulla mereen syöksyneet avaruusalukset vapauttivat fluoresceiini-merkkiaineita, joiden avulla pelastajat pystyivät havaitsemaan aluksen – ja sen astronauttimatkustajat – aalloilla keikkuvan aluksen.
Lähde: ©
Lopulta sata kiloa fluoresceiinia käytettiin ensimmäisen kerran Chicagon joen värjäämiseen vihreäksi Pyhän Patrickin päivän kunniaksi 1960-luvulla, mutta se korvattiin nopeasti ympäristöystävällisemmillä kasvipohjaisilla väriaineilla ympäristöaktivistien kampanjoinnin jälkeen. Vähemmän hauskaa ehkä, mutta varmasti ystävällisempää paikalliselle eläimistölle.
Ben Valsler
Kat Arney fluoresceiinista, yhdisteestä, joka auttaa meitä näkemään ja tulemaan nähdyksi. Ensi viikolla pakkaat laukkusi, lähdemme lomalle Emma Stoyen kanssa…
Emma Stoye
Yksi ärsyttävimmistä asioista lomamatkalla – yhtä ärsyttävää kuin se, että yrität ahtaa kaiken käsimatkatavaroihin tai murehdit, minne unohdit passisi – on näköpiirissä oleva jatkuva ötököiden piinaaminen. Jos sinulla on minun laillani vaalea iho – vastustamaton houkutin kärpäsille, punkkeille ja hyttysille – yksi ulkomaanmatkojen vakiotuoksuista on hyönteiskarkotteen sitruunanmakuinen tuoksu.
Ben Valsler
Neuvo, miten Emma välttyy seuraavalla kerralla purevilta ötököiltä. Siihen asti voit lähettää meille ehdotuksia käsiteltävistä yhdisteistä twiittaamalla @chemistryworld. Olen Ben Valsler, ja palaan asiaan ensi viikolla.
Kerrotaan vielä kerran.