IL FLUORIMETRO: storia, scienza, curiosità e molto altro su questo strumento

A come " archeologia ": le analisi biologiche condotte attraverso il fluorimetro sono associate all'archeologia per ricostruire la storia genetica dei popoli antichi. B   come " Bowman ": insieme a Brodie prototipò il primo spettrofluorimetro. C   come " clorofilla ": attraverso l'analisi fluorimetrica permette di diagnosticare lo stress negli alberi. D  come " DNA ": il fluorimetro, tra le varie funzioni, misura e quantifica la concentrazione di DNA in un campione biologico. E  come " EM ": è l'abbreviazione di "spettro elettromagnetico",  l'insieme di tutte le possibili frequenze della radiazione elettromagnetica (tra cui quella UV). F  come " fluorescenza ": è attraverso l'analisi della fluorescenza emessa che il fluorimetro riesce a quantificare la sostanza voluta in un campione. G  come " Gaviola ": è l'inventore del primo fluorimetro per la misurazione diretta di fluorescenza.

Tutti e tre i francobolli rappresentano la Carl Zeiss, azienda produttrice sin dai suoi albori del fluorimetro. Tutti e tre sono stati emessi nel 1956, in occasione dei 110 anni dell'azienda, produttrice di altri numerosi strumenti (tra cui microscopi, telescopi, lenti, obiettivi per fotocamere, ecc.) utilizzati per altre edizioni di francobolli.

Inventore : Ellis E. Bray Data : 15/04/1952 Paese : Stati Uniti N° applicazione : US2593391A Funzione : misurazione della fluorescenza di liquidi o solidi selezionati e in particolare della fluorescenza di campioni di terreno per il rilevamento di giacimenti petroliferi. Con questo strumento l'intensità della fluorescenza può essere misurata elettronicamente in relazione a uno standard fluorescente calibrato, in cui i valori ottenuti sono una misura diretta dell'intensità della fluorescenza. https://worldwide.espacenet.com/patent/search/family/022520581/publication/US2593391A?f=oprid%3Ain%3D18990101-20001231%7Cpublications.lang%3Ain%3Den%2Cfr%2Ces%2Cit&q=fluorometer Inventore : Brumley Corwin H. e Meltzer Robert J. Produttore : Bausch & Lomb Optical Company Data : 23/08/1960 Paese : Stati Uniti N° applicazione : US2950391A Funzione : fornire uno strumento che sia in grado di essere utilizzato in modo efficiente per misurare la luce fluorescente emessa da un oggetto di p

                                   

  LEGENDA FIG. 1 - 100: fluorimetro - 102: sensore immergibile - 104: modulo di controllo palmare - 106: alloggiamento allungato - 108: superficie inferiore - 110: display elettronico - 112: tastiera - 120: estremità distale - 122: fine alloggiamento LEGENDA FIG. 3 - 300: fluorimetro esploso - 301: sensore immergibile - 302: porzione superiore - 303: modulo di controllo - 304: porzione inferiore - 305: superficie inferiore - 306: pannello di controllo - 308: tabellone - 309: display elettronico - 310: membrana di copertura per interfaccia di input - 312: cavo connettore del tabellone - 314: batteria - 316: alloggiamento del sensore - 318: anello di guarnizione in gomma - 320: scheda sorgente luminosa - 322: scheda rivelatore di emissioni - 324: cavi elettrici di connessione - 326: tubo protettivo in ottone - 330: finestre di comunicazione - 332: coperture di protezione - 334: anelli di guarnizione in gomma

- Da 500€ a 3500€ : è il prezzo di un fluorimetro, partendo dal più basso per i fluorimetri usati fino a quelli più alti per gli spettrofluorimetri (più costosi di quelli a filtro) di ultima generazione. - 5 : sono le componenti base presenti in un fluorimetro. - 3 : sono le tipologie di filtro utilizzate nei fluorimetri a filtro. - Da 10 nm a 700 nm : le radiazioni con una lunghezza d'onda compresa tra questi due valori sono quelle che appartengono alla gamma spettrale che va dall'ultravioletto al visibile. - 90° : sono i gradi dell'angolo in cui viene misurata la fluorescenza rispetto alla sorgente luminosa. - 954 : è il numero dei coloranti fluorescenti conosciuti fino ad oggi. - 1 parte per trilione : è la capacità massima di rilevamento di concentrazioni di molecole fluorescenti  dei moderni fluorimetri.

 

Farrand Optical Company, 4 aprile 1972 Qui di seguito sono riportati alcuni esempi di pubblicità storiche di aziende produttrici di fluorimetri e spettrofluorimetri.    Fisher Scientific Company, 7 dicembre 1951 Klett Manufacturing Company, 17 dicembre 1965 Farrand Optical Company, 8 maggio 1959   

il laboratorio  Un riferimento cinematografico al fluorimetro è presente in NCIS , una nota serie crime statunitense. Infatti, nel sesto episodio ("Chimera") della quinta stagione, la squadra di agenti speciali svolge un'indagine su una nave abbandonata, dove trova un laboratorio in cui sono stati condotti strani esperimenti. Qui, tra i vari strumenti, troviamo il fluorimetro, citato al minuto 9:24. LINK ALL'EPISODIO IN INGLESE   (sito di streaming gratuito, è consigliato l'uso di Adblock) https://5movies.cloud/film/ncis-season-5-7310/watching.html?ep=7310_6_1

Qui di seguito sono riportate alcune tra le più note e storiche aziende costruttrici di fluorimetri. BECKMAN COULTER INC.  77200 ratio fluorometer, 1962 E' un gruppo statunitense della Danaher Corporation che produce strumenti scientifici e medicali. Fu fondato nel 1935 da Arnold O. Beckman come National Technical Laboratories ed ad oggi è ancora in attività. Model A, 1960 FARRAND OPTICAL CO. E' una compagnia statunitense fondata nel 1941 da Clair Loring Farrand. Inizialmente è stata creata per produrre strumenti ottici navali e per l'esercito, per poi evolversi e produrre strumenti scientifici; ad oggi non è più in attività. Spettrofluorimetro ZEISS L'azienda fu fondata nel 1846 in Germania da Carl Zeiss per produrre strumenti ottici di misura. Con il tempo l'azienda è cresciuta includendo vari strumenti scientifici ed è attualmente in attività. Model 110 TURNER DESIGNS E' una società privata che fu fondata nel 1972 in California e da allora si occupa della  pr

Qui di seguito sono riportate alcuni interessanti letture di carattere storico (oltre che scientifico) sul fluorimetro. MONOGRAFIE - ICON GROUP INTERNATIONAL,  FLUOROMETER: Webster's Timeline History 1952 - 2007 , Singapore e Fontainbleu (Francia), 2010 - Eduard NEWTON HARVEY,  A History of Luminescence from the Earliest Times Until 1900 , Philadelphia: CreateSpace Independent Publishing Platform, 1957 CAPITOLI DI MONOGRAFIE - MARVIN C. GOLDBERG e EUGENE R. WEINER,  The Science of Luminescence, in: Luminescence Applications, Washington DC: American Chemical Society, 1989 ARTICOLI - G. SCHENK, Historical overview of fluorescence analysis to 1980 - A look back at the evolution of filter fluorometry and spectrofluorometry, in "Spectroscopy", anno 1997, vol. 12, fasc. 8 -  B. VALEUR e M. N. BERBERAN-SANTOS, A Brief History of Fluorescence and Phosphorescence before the Emergence of Quantum Theory, in " Easton: American Chemical Society and Division of Chemical Education

ENRIQUE GAVIOLA Fu un importante scientista argentino formatosi in Germania accanto a altri noti studiosi, come Einstein e Wood. Quando ancora era uno studente, si interessò particolarmente allo studio della fluorescenza dei materiali e alla misurazione della vita degli stati eccitati dell'atomo. Fu lui, in seguito a questi studi, a ideare il primo prototipo di fluorimetro per l'osservazione diretta della fluorescenza nel 1926. Biografia (es) :  https://www.anc-argentina.org.ar/es/institucional/academicos/todos-nuestros-academicos/ramon-enrique-gaviola/ B. Brodie R. Bowman BERNARD BRODIE E ROBERT BOWMAN Furono due dottori statunitensi che durante la Seconda Guerra Mondiale parteciparono al programma di ricerca per il trattamento della malaria. Il team sfruttava i principi della fluorimetria per studiare le ipotetiche sostanze antimalariche ma i fluorimetri utilizzati escludevano alcune lunghezze d'onda per cui risultava impossibile analizzare determinate sostanze. Fu per qu

Qui di seguito sono i riportati i materiali con cui solitamente vengono costruite le varie componenti del fluorimetro.   -  Sorgente luminosa : la lampada a xenon   è realizzata in quarzo fuso con due elettrodi in tungsteno alle estremità. Inizialmente utilizzata principalmente nella proiezione cinematografica, è stata poi impiegata in ambito scientifico nell'illuminazione di campioni (nel fluorimetro come in vari microscopi) perchè permette di concentrare il fascio di luce in un punto con precisione. -  Filtri ottici : sono realizzati in vetro BK7 (borosilicato), un tipo di vetro utilizzato nella realizzazione di ottiche di alta qualità, finestre, specchi, lenti, ecc. -  Monocromatore : è costituito da uno specchio curvo e un  reticolo di diffrazione (una lastra di vetro sulla cui superficie è incisa una trama di linee parallele, uguali ed equidistanti) - Filtro interferenziale (o dicroico) :  è costituito da due lastre piane e parallele di  vetro , le cui facce interne sono rese

Un'antica leggenda spagnola narra di una luce fluorescente di color azzurro, che nei giorni di calma circondava le imbarcazioni in mare aperto, formando una scia che aiutava i marinai a navigare tranquillamente. La credenza venne inoltre intrepretata in maniera religiosa e collegata alla protezione della Vergine del Carmen, che in catalogna era considerata patrona e protettrice dei marinai (Stella Maris). In realtà la causa della fluorescenza azzurra del mare è data da una particolare specie di alga microscopica, la noctiluca scintillans, che genera bioluminescenza quando stimolata da un movimento esterno (come la vibrazione).

Nell'ambito della simbologia, il fluorimetro è collegabile all'icona di uno storico medico e botanico che abbiamo già citato in precedenza: Nicolás Bautista Monardes Fu egli infatti nel 1565 ad osservare per primo il fenomeno della fluorescenza e la descrisse nel suo libro "Historia medicinal de las cosas que se traen de nuestras Indias Occidentales que sirven en Medicina". La fluorescenza che osservò al tempo derivava da una soluzione chiamata 'Lignum nephriticum', un infuso diuretico ricavato da due particolari specie di alberi,  Pterocarpus indicus (proveniente dal sudest asiatico) e Eysenhardtia polystachya   (proveniente dal Messico). Monardes nel suo libro scrive: "Toman el palo y hacen unas tajaditas muy delgadas y no muy grandes y echarlas en agua...dentro de media hora se comienza el agua a poner con un color azul muy claro y cuanto más va más azul se torna" che tradotto in italiano sarebbe "Prendono il bastoncino e fanno delle fettine

LA FLUORESCENZA Il fluorimetro sfrutta il principio di fluorescenza, fondendo le molecole campione con marcatori fluorescenti. Le molecole del campione in esame quando vengono colpite dalla sorgente luminosa dello strumento assorbono fotoni e gli elettroni si eccitano, cioè si caricano di energia. Quest'energia rappresenta un surplus e va quindi rilasciata: e ntro poche decine di nanosecondi, la molecola libera dei fotoni, tornando al livello di partenza in due o più fasi ed  emettendo in tal modo quantità di luce a energia inferiore a quella incidente. Quest'emissione di luce è ciò che viene definito "fluorescenza": l a banda di radiazioni emesse viene detta  radiazione di Stokes o antistokes ,   a seconda che sia di lunghezza d’onda maggiore o minore della radiazione assorbita.

LE TAPPE PRINCIPALI DELL'EVOLUZIONE DELLA FLUORIMETRIA La fluorimetria è una tecnica spettrofotometrica di analisi basata sull’irradiamento di un campione con una radiazione di piccola lunghezza d’onda (ultravioletto) e sulla misura qualitativa o quantitativa della radiazione emessa dal campione. La sua storia è strettamente connessa a quella dell'osservazione della fluorescenza. - 1560/1565 :   Bernardino de Sahagún  e  Nicolás Monardes  notano  come un' infusione  chiamata lignum nephriticum  ( "legno rene") riesca a rendere l'acqua in cui viene diluita di colore azzurro opalescente, a seconda di luce e angolazione.  Il composto chimico responsabile di questa fluorescenza è la matlalina, che è il prodotto di ossidazione di una sostanza contenuta nel legno. - 1819/1822 :  Edward D. Clarke  e René Just Haüy   descrivono la fluorescenza nelle  fluoriti (minerali). - 1833 :   Sir David Brewster  osserva il fenomeno della fluorescenza nella  clorofilla .  - 1845

LE COMPONENTI -  Sorgente luminosa : la più comune è la lampada allo xeno (emette luce col passare dell'elettricità attraverso il gas xenòn ionizzato ad alta protezione), che produce una fonte continua di radiazione. -  Filtri ottici (per il fluorimetro a filtro) : il filtro primario (o filtro d'eccitazione)   isola la lunghezza d'onda d'eccitazione per causare la fluoresceza. Il filtro secondario invece  isola la lunghezza d'onda di emissione desiderata. -  Monocromatore (per spettrofluorimetro) :  è un dispositivo ottico che trasmette una banda stretta selezionabile meccanicamente di lunghezze d'onda della luce o altra radiazione scelta da una gamma più ampia di lunghezze d'onda disponibili all'ingresso. -  Filtro interferenziale (o dicroico) : c onsente di ottenere  luce colorata  e possiede un'elevata selettività: infatti minimizza l'assorbimento di radiazione luminosa e permette il passaggio di radiazione quasi monocromatica, ovvero di uno s