chemiluminescence،bioluminescence،electrochemiluminescence
کمی لومینسانس (chemiluminescence) ، بیولومینسانس (bioluminescence) ، و الکتروکمی لومینسانس (electrochemiluminescence)
کمی لومینسانس ، بیولومینسانس و الکتروکمی لومینسانس گونه هایی از لومینسانس به شمار میروند در که در آنها پدیده تحریک به وسیله 1) واکنش شیمیایی 2) واکنش بیوشیمیایی یا 3) واکنش الکتروشیمیایی ایجاد میشود و نه به وسیله درخشش نوری (photoillumination).
مفهوم های پایه
پدیده فیزیکی گسیل نور در کمی لومینسانس ،بیولومینسانس و الکتروکمی لومینسانس همانند فلورسانس است و گسیل نور در آنها از یک تراز یگانه تحریک شده رخ میدهد و هنگامی که الکترون به تراز پایه خود باز میگردد نور گسیل می یابد.
کمی لومینسانس و بیولومینسانس
کمی لومینسانس، عبارت است از گسیل نور هنگامی که یک الکترون از تراز انرژی تحریک شده یا تراز انرزی بالاتر ،به تراز انرژی پایین تر باز میگردد. پدیده تحریک به وسیله یک واکنش شیمیایی ایجاد میشود و شامل اکسیداسیون یک ترکیب آلی مانند لومینول(luminol) ، ایزولومینول(isoluminol)،استرهای اکریدینیوم(acridinium esters) یا لوسیفرین (luciferin) به وسیله یک اکسید کننده ( مانند هیدروژن پراکسید، هیپوکلریت ، اکسیژن) است.نور از محصول تحریک شده که در واکنش اکسیداسیون ساخته شده است گسیل میگردد.این واکنشها در حضور کاتالیست ها مانند انزیم ها ( مانند الکالین فسفاتاز ، هورس رادیش پراکسیداز ، میکروپراکسیداز)، یونهای فلزی یا کمپلکس های فلزی ( مانند کمپلکس فتالوسیانین Cu2+ یا Fe3+) و همین (hemin) رخ میدهد.
بیولومینسانس یک حالت ویژه ای از کمی لومینسانس است که در سیستم های بیولوژیکی یافت میشود. در بیولومینسانس یک انزیم یا فوتوپروتیین (photoprotein) کارایی واکنش درخشش را افزایش میدهد.برون ده کوانتومی ( به عبارت دیگر همه فوتون های گسیل شده به ازای همه مولکولهای واکنش دهنده نسبتی است که برون ده کوانتومی نامیده میشود) برای کمی لومینسانس 0.1 تا 10% و برای بیولومینسانس 10 تا 30% است.
سنجش های کمی لومینسانس خیلی حساس هستند( حد تشخیص آتومول تا زپتومول ) و بازه دینامیکی گسترده ای دارند.هم اکنون از آنها در ایمونواسی دستگاهی و سیستم های سنجش پروب DNA ( مانند لیبل های استر اکریدینیوم و اکریدینیوم سولفونامید ، سوبسترای دی اکساتان برای لیبل الکالین فسفاتاز و واکنش افزایش یافته لومینول برای لیبل هورس رادیش پراکسیداز) به شکل گسترده ای بکار گرفته میشوند.
الکتروکمی لومینسانس
الکتروکمی لومینسانس به این صورت از کمی لومینسانس متفاوت است که گونه های واکنش دهنده که واکنش کمی لومینسانس تولید میکنند بصورت الکتروشیمیایی از پیش سازهای پایدار در سطح یک الکترود ایجاد میشوند.یک چلات (chelate) روتنیوم (Ru2+)،تریس (bipyridil) معمول ترین لیبل الکتروکمی لومینسانت است، و الکتروکمی لومینسانس در سطح یک الکترود از طریق یک واکنش اکسیداسیون – کاهش با تریپروپیلامین (tripropylamine) ایجاد میشود.این چلات بسیار پایدار و بطور نسبی کوجک بوده و میتوان با آن هاپتن ها یا مولکولهای بزرگ ( مانند پروتیین ها و الیگونوکلئوتیدها ) را نشاندار کرد.از الکتروکمی لومینسانس هم در سنجشهای ایمونواسی و هم اسیدهای نوکلئیک بکار گرفته میشود. برتری های این روش عبارتند از 1) پایداری بسیار بهبود یافته ریاجنتها 2) آماده سازی ساده ریاجنتها 3) حساسیت بسیار افزایش یافته . با بکار گیری این روش به حد تشخیص تا 200 fM و گسترده دینامیکی تا 6 برابر بزرگتر میتوان دست یافت .
دستگاهی کردن (instrumentation)
لومینومترها دستگاه هایی هستند که برای اندازه گیری کمی لومینسانس و الکتروکمی لومینسانس بکار میروند. بخشهای پایه در آنها شامل 1) سلول نمونه 2) سیستم تزریق برای اضافه کردن ریاجنتها به سلول نمونه 3) آشکار ساز.
آشکارساز معمولا یک فتومالتی پلایر تیوب است.با این حال از CCD ، فیلم X-ray ، یا فیلم های فتوگرافی برای عکس برداری از واکنشهای کمی لومینسانس روی غشا یا چاهک های یک میکروپلیت بکار گرفته میشود. درباره الکتروکمی لومینسانس ،ظرف واکنش دارای یک الکترود نیز است که در آن الکتروکمی لومینسانس ایجاد میشود.
محدودیت های سنجش های کمی لومینسانس و الکتروکمی لومینسانس
نشت نور، مسیر نور ، و پس زمینه بالای لومینسانس از ریاجنتهای سنجش و ظرفهای واکنش ، عاملهایی هستند که بر کارایی آنالایتیکال اندازه گیری اثر میگذارند.حساسیت بسیار بالای کمی لومینسانس نیاز به کنترل خلوص ریاجنتها و حلال ها (مانند آب ) دارد که در ساخت محلول های ریاجنتها بکار گرفته میشوند.گرفتن کارامد نور گسیل شده از واکنشها که درخششی از نور را ایجاد میکنند نیاز به یک تزریق کننده کارامد دارد که ریاجنتهای آغاز کننده واکنش را به خوبی مخلوط کند.
منبع:تیتز پایه های شیمی بالینی و تشخیصهای مولکولی،ویرایش پنجم،فصل دهم
,Tietz; textbook of clinical chemistry and molecular diagnostics ,fifth edition,chapter10
