Förster-Radius

Der Förster-Radius (R₀) oder Förster-Abstand, der nach dem deutschen Physikochemiker Theodor Förster benannt wurde, bezeichnet den Abstand zwischen zwei Farbstoffen (Donor und Akzeptor), bei dem die Effizienz E einer strahlungsfreien Energieübertragung via Förster-Resonanzenergietransfer zwischen diesen beiden Farbstoffen 50 % beträgt:

<math>E = \frac{1}{1+(r/R_0)^6}</math>,

wobei <math>r</math> der Abstand der beiden Farbstoffe ist.

Der Förster-Radius ist abhängig von der Quantenausbeute des Donors ohne Energietransfer Q₀, dem Dipol-Orientierungsfaktor κ, dem Brechungsindex n des Mediums bei den für den Energietransfer relevanten Wellenlängen und dem Integral J aus den sich überlappenden Spektren von Donor und Akzeptor:

<math> {R_0}^6 = \frac{9 \cdot (\ln 10) \cdot (\kappa^2 \, n^{-4} \, Q_0 \, J)}{128 \, \pi^5 \, N_A} = 8{,}8 \cdot 10^{-28} \cdot (\kappa^2 \, n^{-4} \, Q_0 \, J)</math>.

Hierbei hängt J von der normalisierten Strahlungsemissionsintensität des Donors f_D(λ) bei der Wellenlänge λ und dem Extinktionskoeffizienten des Akzeptors ε_A(λ) ab:

<math> J = \int f_\mathrm{D}(\lambda) \, \epsilon_\mathrm{A}(\lambda) \, \lambda^4 \, d\lambda </math>.

Der Orientierungsfaktor κ² ist vom Winkel zwischen dem Emissionsdipol des Donors und dem Absorptionsdipol des Akzeptors θ_DA sowie den Winkeln zwischen beiden Dipolen und dem Verbindungsvektor zwischen Donor und Akzeptor θ_D und θ_A abhängig:

<math> \kappa^2 = (\cos \theta_{DA} - 3 \cos \theta_D \cos \theta_A)^2</math>,

wobei κ² Werte zwischen 0 und 4 annehmen kann. Bei Orthogonalität der Dipole beträgt κ² 0, bei paralleler Anordnung 1 und bei kollinear angeordneten Dipolen 4. Für frei bewegliche Farbstoffe, beispielsweise bei Untersuchung von Prozessen in Lösung, beträgt κ² 2/3.<ref name="isbn0-08-054958-6">Vorlage:Cite book/URLVorlage:Cite book/Meldung2Vorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/Meldung</ref>

Für einige häufig verwendete Donor-Akzeptor-Paare sind die ermittelten Förster-Radien in der nachfolgenden Tabelle dargestellt:<ref>Vorlage:Cite book/NameVorlage:Cite book/Name: [ Applications in Confocal Microscopy: Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET) Microscopy.] , archiviert vom Vorlage:IconExternal (nicht mehr online verfügbar) am Vorlage:Cite book/URL; abgerufen am 13. Juli 2016 (). Vorlage:Cite book/URLVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/Meldung2Vorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/Meldung</ref>

Donor	Akzeptor	R0 (nm)
Tryptophan	Dansyl	2,1
Dansyl	FITC	3,3–4,1
eCFP	eGFP	4,7–4,9
Cyanin Cy3	Cyanin Cy5	> 5,0
6-Carboxyfluorescein	Texas Red	5,1
Fluorescein	Tetramethylrhodamin	5,5
eGFP	eYFP	5,5–5,7
Cyanin Cy5	Cyanin Cy5.5	> 8,0

Einzelnachweise

<references/>

Literatur

• Eintrag zu Förster-resonance-energy transfer (FRET). In: IUPAC (Hrsg.): Compendium of Chemical Terminology. The “Gold Book”. doi:10.1351/goldbook.FT07381 – Version: 2.3.1.