Mikroakışkan Temelli Floresans Mikroskop Sistemi ile Otofloresan Flavin Koenzimlerinin Fotofiziksel Geçişleri Üzerine Nümerik Modelleme Çalışmaları

Authors : Selim Can Dirican, Bahar Tezcan, Süleyman Yiğit Dölek, Barış Demirbay

Pages : 73-91

Doi:10.7240/jeps.1558538

View : 182 | Download : 105

Publication Date : 2025-03-25

Article Type : Research Paper

Abstract :Bu araştırmada ışığa ve çözücü ortamına oldukça hassas, çok küçük uyarım kesit alanına sahip ve zayıf floresan ışıma yapabilen flavin mononükleotit (FMN) ve flavin adenin dinükleotit (FAD) koenzimlerinin fotofiziksel geçişlerini çözümleme kapasitesine sahip mikroakışkan temelli bir floresans mikroskop sistemi için nümerik modelleme çalışmaları sunulmuştur. FMN ve FAD’nin moleküler yapısı, fotofiziksel özellikleri ve girdikleri kimyasal reaksiyonlar dikkate alınarak her iki molekül için farklı fotofiziksel modeller kullanılmıştır. Bu modellerde yer alan elektronik durumlar 1. mertebeden lineer diferansiyel denklem sistemi olarak ele alınmış olup her bir elektronik durum popülasyonu zamana bağlı olarak çözülmüş, mikroakışkan çip ile lazer uyarım alanının geometrik boyutları ve mikroskop parametreleri kullanılarak görüntü ve sinyal verisi olarak elde edilmiştir. İki farklı akış hızında lazer uyarım şiddeti, çözücüye eklenen etanol, askorbat ve triptofan gibi redoks ajanlarının normalize floresan sinyaline ve elektronik durum popülasyonlarına olan etkisi simüle edilmiştir. Sinyal ve elektronik durum analizlerine ek olarak sinyallerin oluşturulmasında kullanılan sCMOS görüntü verileri farklı deneysel koşullar için simüle edilmiş ve lazer uyarım alanıyla kıyaslanmıştır. Araştırmada önerilen yöntem farklı akış hızlarında farklı karanlık durum popülasyonlarının birbirinden ayırt edilebilirliğini ve farklı deneysel koşullarda değişen karanlık durumların normalize floresan sinyaline ve kamera görüntülerine olan etkisini çözümleme kapasitesine sahip olduğunu göstermiştir. Mevcut yöntemlerle kıyaslandığında, elde edilen sayısal bulgular, çalışmada sunulan yöntemin flavin foto-bozunumunu büyük ölçüde önleyebilme potansiyelini ispatlamıştır ve farklı moleküllerin fotofiziksel özelliklerinin hangi koşullarda gözlemlenebileceği ile ilgili optimizasyon çalışmalarının yapılmasına olanak sağlamaktadır.
Keywords : Flavin mononükleotit, flavin adenin dinükleotit, fotofizik, floresans spektroskopisi ve mikroskobu, elektronik durum modeli, nümerik simülasyon