No description available.

No description available.

No description available.

Fluorescence enzyme inhibition assays have been established for a number of years as valuable methods of analysis in clinical chemistry and other fields. Those in common use are normally single analyte assays. However, in many cases (e.g. drug screening) dual or multiplex assays would be much more valuable, with the advantages of increased information content, saving in time and costs, and the elimination of some sources of sampling variance. This project has investigated single and dual screening assays of enzyme inhibitors, namely 3-nitrophenylboronic acid (3-NPBA), phenylethyl /3-0- thiogalactopyranoside (PETG) and sodium vanadate (VI), using flow injection fluorescence spectroscopy and chemometric methods to resolve strongly overlapping fluorescence spectra. The single and dual screening assays have been based on flow injection analysis methodology, with immobilised enzymes on solid phase reactors to investigate the enzyme inhibitors. The assays were rapid, allowing around 15-25 measurements to be made per hour. The inhibitions of alkaline protease, alkaline phosphatase and /3-galactosidase with their inhibitors at flg/ml levels were achieved. An alternative approach to these dual assays has been investigated by the use of multivariate techniques. Such techniques allow accurate and reliable results to be obtained even from spectra that contain extremely overlapping signals. Moreover, preliminary investigation of three fluorophores which gave strongly overlapping spectra, using flow injection fluorescence spectroscopy and partial least squares (PLS-1) model has been successful. By combination of this flow injection fluorescence spectroscopy with the use of chemometrics, many applications can be envisaged in biochemical, clinical, and pharmaceutical industries. With the findings of this research the system described here can be developed for use in high throughput screening of candidate drug molecules and many screening processes throughout the different industries.

This thesis describes signal analysis methods for single-molecule fluorescence data. The primary factor motivating method development is the need to distinguish single-molecule FRET fluctuations due to conformational dynamics from fluctuations due to distance-independent FRET changes. Single-molecule Förster resonance energy transfer (FRET) promises a distinct advantage compared to alternative biochemical methods in its potential to relate biomolecular structure to function. Standard measurements assume that the mean transfer efficiency between two fluorescent probes, a donor and an acceptor, corresponds to the mean donor-acceptor distance, thus providing structural information. Accordingly, measurement analysis assumes that mean transfer efficiency fluctuations entail mean donor-acceptor distance fluctuations. Detecting such fluctuations is important in resolving molecular dynamics, as molecular function often necessitates structural changes. A problem arises, however, in that factors other than donor-acceptor distance changes may induce mean transfer efficiency fluctuations. We refer to these factors as distance-independent FRET changes. We present analysis methods to detect distance-independent photophysical dynamics and to determine their correlation with distance-dependent FRET dynamics. First, we review a theory of photon statistics and show how we can use the theory to detect FRET fluctuations. Second, we extend the theory to alternating laser excitation (ALEx) measurements and demonstrate how fluorophore stoichiometry, a measure of fluorophore brightness, reports on distance-independent photophysical dynamics. Next, we provide a measure to determine the extent to which stoichiometry fluctuations account for FRET dynamics. Finally, we use a framework similar to the preceding along with recent advances in the theory of total internal reflection fluorescence (TIRF) microscopy FRET measurements to detect TIRF FRET fluctuations which occur on a timescale faster than the measurement temporal resolution. We validate our methods with simulations and demonstrate their utility in delineating RNA polymerase open complex conformational dynamics.

Στην παρούσα μεταπτυχιακή αυτή εργασία μελετήσαμε την συμπεριφορά για πρώτη φορά ενώσεων που είχαν σαν βάση την βενζοδισθιαζόλη. Συγκεκριμένα οι ενώσεις αυτές μελετήθηκαν με την χρήση των τεχνικών της φασματοσκοπίας διφωτονικής απορρόφησης της φασματοσκοπίας σταθερής κατάστασης και της φασματοσκοπίας φθορισμού χρονικής ανάλυσης. Αρχικά όσον αφορά την φασματοσκοπία διφωτονικής απορρόφησης, μπορέσαμε να οδηγηθούμε στα εξής συμπεράσματα: οι καλύτερες ενώσεις που παρουσιάζουν αρκετά μεγάλη διφωτονική απορρόφηση είναι τα γραμμικά μόρια (PK-439 και PK-452) σε σχέση με τα U-shaped μόρια με μέγιστη ενεργό διατομή ΔΦΑ ~2000GM. Επιπλέον παρατηρήσαμε ότι η χρήση της βενζοδισθιαζόλης σαν κεντρικός πυρήνας προκαλεί σημαντική αύξηση της διφωτονικής απορρόφησης, σε σχέση με την βενζοθιαζόλη. Τέλος, με την τεχνική της φασματοσκοπίας φθορισμού χρονικής ανάλυσης μπορέσαμε να οδηγηθούμε σε κάποιες διαπιστώσεις: συγκεκριμένα παρατηρήσαμε ότι όσο το μήκος κύματος καταγραφής μεγαλώνει, τόσο οι καμπύλες αποδιέγερσης γίνονται πιο αργές. Ακόμα διαπιστώσαμε ότι από την σύγκριση μορίων στο μήκος κύματος του μεγίστου, σε εκείνα τα μόρια που αποδιεγείρονται γρήγορα, ευνοούνται οι μη-ακτινοβολητικές διεργασίες και ταυτόχρονα παρουσιάζουν μικρή ενεργό διατομή ΔΦΑ. / --

Le travail de thèse est consacré aux interactions spatio-, temporo- et spectro- résolue de laser avec des tissus biologiques. L'objectif de cette thèse était d'étudier l'influence des nanoparticules colloïdales embarqués dans les tissus biologiques multicouches sur leurs propriétés optiques afin de fournir plus profond et / ou plus précise de sondage. Pour ce faire, les paramètres spectroscopiques intégrales et durée de vie de fluorophore dans les environs de nanoparticules métalliques ont été analysées théoriquement et expérimentalement. L’autre partie de l'étude était de proposer de nouvelles solutions algorithmiques pour l'amélioration de la performance du processus d'estimation des valeurs des propriétés optiques de la résolution spatiale des mesures spectroscopiques. La dernière partie de la thèse est la modélisation expérimentale et théorique de la cinétique de fluorophores en présence des nanoparticules d'or colloïdales. La composante ultra-courte pico-seconde (environ 100 ps) a été résolue et a été corrélée à champ dipolaire forte des nanoparticules qui compense le dipôle de la molécule / The thesis work is devoted to spatially-, temporally- and spectrally- resolved laser and biological tissue interactions. The aim of the present thesis was to investigate the influence of colloidal nanoparticles embedded into multilayered biological tissues on their optical properties in order to provide deeper and/or more precise probing. To do so, the integral spectroscopic parameters and lifetime of fluorophore in vicinity of metal nanoparticles were analyzed theoretically and experimentally. Another part of the study was to propose new algorithmic solutions for improving the performance of the estimation process of the optical properties values from spatially resolved spectroscopic measurements. The last part of the thesis was the experimental and theoretical modelling of fluorophore’s kinetics in presence of colloidal gold nanoparticles. The ultra-short pico-second component (around 100 ps) was resolved and correlated to strong nanoparticles dipole field which is compensating the molecule’s dipole

L'étude de la dispersion de matériaux inorganiques dans des médias organiques et aqueux est un facteur déterminant pour leur mise en œuvre industrielle. Ces matériaux trouvent leur application dans de nombreux domaines allant de l'industrie pétrolière à celle du polissage. Nous nous sommes intéressés à la stabilité de ces matériaux dans des médias tels que : (i) les solvants aqueux utilisés pour la formulation de suspensions abrasives, (ii) les eaux d'exploitations pétrolières et (iii) le pétrole brut et ses dérivés. Ceci dans le but d'améliorer les propriétés de luminescence de ces matériaux pour l'industrie pétrolière et les propriétés abrasives pour l'industrie du polissageNous avons ainsi développé des formulations stables de complexes de lanthanides (Ln) dérivés du DOTA et de nanoparticules (NPs) de sulfure de zinc dopées au manganèse, dans le but de tracer les eaux d'injections pétrolières. Ces matériaux ont été détecté par fluorescence en temps-résolu (TRF) et ce afin de contourner les problématiques liées à l'auto-fluorescence des produits pétroliers présents dans les eaux d'exploitation. Nous avons également étudié la dispersion de composés spécifiques dans des carburants, dans le but de proposer des nouveaux marqueurs anticontrefaçon pour le pétrole brut et ses dérivés. Enfin, nous avons cherché à améliorer la dispersion de nanoparticules de diamant dans des médias aqueux et ce afin d'optimiser l'efficacité des suspensions abrasives à base diamantées, utilisées pour le polissage du saphir plan a / The dispersion of inorganic materials in organic and aqueous media is a decisive factor for their industrial implementation. These materials are used in many areas from the oil industry to polishing. Herein, we focus on studying the stability of these materials in different media such as: (i) the aqueous solvents used for the formulation of abrasive slurries, (ii) the waters of oil operations and (iii) crude oil and its derivatives. Our objective is to improve the luminescence properties of these materials for the oil industry and the abrasive properties for polishing applications.We have developed stable formulations of lanthanide complexes (Ln) derived from DOTA and nanoparticles (NPs) of zinc sulfide doped with manganese for water-management in oil fields. These materials were characterized by time-resolved fluorescence (TRF) to solve the problems associated with the auto-fluorescence of petroleum products in the operating water.Furthermore, we studied the dispersion of specific compounds in different fuels in order to develop new anti-counterfeiting markers for crude oil and its derivatives. Finally, we tried to improve the dispersion of diamond nanoparticles in aqueous media in order to enhance the efficiency of diamond abrasive suspensions based for polishing sapphire a-plan

Η φύση της οπτικής διέγερσης και ο βαθμός της ενδομοριακής μεταφοράς του φορτίου (Intramolecular Charge Transfer, ICT), καθώς επίσης η δυναμική των διεγερμένων στάθμεων, σε δύο νέες οργανικές δομές μορίων , D-π-A (γραμμικό μόριο) και DΑ3 (δενδριμερές - αστεροειδές μόριο με επίκεντρο τον δότη ηλεκτρονίων) έχουν διερευνηθεί με femtosecond φασματοσκοπία χρονικής ανάλυσης (απόσβεση του φθορισμού τους) σε δύο διαφορετικούς διαλύτες, το τολουόλιο (με ασθενή πολικότητα) και το τετραϋδροφουράνιο (με μέτρια πολικότητα). Τα πειραματικά αποτελέσματα με βάση τη σύγκριση των μορίων της ίδιας δομής (DA ή DA3) με προοδευτική αλλαγή των αποδεκτών ηλεκτρονίων (από τους ασθενέστερους προς τους ισχυρότερους) στον ίδιο διαλύτη έδειξαν ότι οι οργανικές δομές με υποκαταστάτες τους ισχυρότερους αποδέκτες ηλεκτρονίων είχαν γρηγορότερη απόσβεση του φθορισμού τους και συνεπώς ισχυρότερη ενδομοριακή μεταφορά του φορτίου. Επιπλέον, η σύγκριση των δύο δομών έδειξε ότι τα δενδριμερή μόρια γενικά παρουσίαζαν ισχυρότερη ενδομοριακή μεταφορά του φορτίου. Επίσης τα πειραματικά αποτελέσματα έδειξαν ότι κατά τη σύγκριση των δύο διαλυτών οι αλληλεπιδράσεις διπόλου - διπόλου μεταξύ της διαλυμένης ουσίας και του διαλύτη επιδρά στις φασματικές ιδιότητες των μορίων μειώνοντας την ενέργεια της διεγερμένης στάθμης αφού παρατηρήθηκε ερυθρή μετατόπιση Stoke (red shift Stoke) των φασμάτων φθορισμού των μορίων και ακολούθως οι δομές με τους ισχυρότερους αποδέκτες ηλεκτρονίων παρουσίαζαν μεγαλύτερη απόσβεση του φθορισμού. / The optic excitement and the degree of Intramolecular Charge Transfer (ICT), as well as the dynamics of excited states, two new organic structures of molecules, D-pi-A (linear molecule) and DA3 (dendrimers – molecule with center an electron donor) have been investigated with femtosecond time resolved spectroscopy in two different solvents, toluene (with weak polarity) and tetrahydrofuran (moderate polarity). The experimental results by comparing the molecules of the same structure (DA or DA3) with gradual change of electrons acceptors (from weakest to strongest) in the same solvent showed that the organic structures with strongest electron acceptors had faster decay of the fluorescence and hence a stronger intramolecular charge transfer. Moreover, the comparison of the two structures showed that the dendrimers molecules generally showed stronger intramolecular charge transfer. Also the experimental results showed that when the solvent effect ( interactions dipole – dipole) on spectral properties of molecules by reducing the energy of the excited levels (red shift Stoke) of the fluorescence spectra of molecules and then the structures with the strongest electron acceptors had faster decay of the fluorescence