از کمی لومینسانس بیشتر بدانیم

« کمی لومی نسانس » چیست؟
لومی نسانس واژه ای است کلی که بر پایه پروسه تغییر سطح انرژی در یک مولکول تعریف شده و به مـعنای تابش نور از ترکیـبات خـاصی می باشد که با تهیـیج و برانگیخـته شدن به حالت پر انرژی در آمـده و پس از بازگشت به حالت پایه ، انرژی دریافتی را به صورت نور آزاد میکنند.

اگر لومی نسانس یک ماده بر اثر تابش الکـترومغناطیسی اولیه ای که ما به آن تابانده ایم ایجاد شود ، بـسته به نوع حالت برانگیختگی ( براساس اسپین الکـترونی جفت شده یا جفت نشده ) ، پدیده های فلورسانس و فسفورسـانس را خواهیم داشت .اما اگر لومی نسانس یک ماده بر اثر انرژی تحریکی یک واکنش شیمیایی یا الـکتروشیمیایی ( نه یک تابش الکترومغناطیسی ) ایجاد شود واژه جدیدی به نام « کمی لومی نسانس » مطرح می شود؛ یعنی مولکول در اثر یک واکنش شیمیایی تهییج شده است . از آنجا که در پدیده کمی لومی نسانس نیز اسپین الکترونیِ الکترونِ تحریک شده در ماده مورد نظرمان به صورت جفت شده با حالت پایه باقی می ماند ، از این نظر می توان آن را از نظر شکل تهییجی مولکول ، به فلورسانس شباهت داد.
در طبیعت نیز پدیده لومی نسانس به طور طبـیعی اتفاق می افتد ؛ مانند آنچه در کرم شـب تاب یا برخی گونه های عروس دریایی دیده مـی شود.این نوع پرتوافـکنی موجودات زنده را « بیو لومی نسـانس» گویند.این حیوانات با استفاده از آنزیمی به نام لوسی فراز ، ترکیبی در بدن خود به اسم لوسی فرین را در حضور ATP و اکسیژن تجـزیه می کنند و درواقع با انجام یک واکنش بیوشیمیایی ، لوسی فرین را تهییج کرده و به شکل ماده واسط ناپایداری مبدل می نمایند که این ماده واسط با برگشت به حالت پایه انرژی ، به ترکیبی به نام اکسی لوسی فرین مبدل شده و انرژی حاصل از تهییج را به صورت نور آزاد می کند.
پدیده کمی لومی نسانس ، حاصل اکسیداسیون یک فراورده آلی ( مثل لومینول ، ایزولومینول ، استرهای آکریدیوم و لوسی فرین ) به وسیله اکسیدانهایی ( نظیر H2O2 ، هیپوکلریت یا اکسیژن ) می باشد. این اکسیداسـیون درحضور کاتالیستهایی چون آنزیمها ( مثل آلکالین فسفاتاز ، پراکسیداز ریشه خردل ، پراکسیدازهای میکروبی ) ، یونهای فلزی ( چون فتالوسیانین ، کمپلـکسهای آهن و مس ) و هِمین صورت می پذیرد. فراورده های تهییج شده ناشی از واکنـش اکسیداسیون پس از بازگشت به حالت پایه انرژی ، کمی لومی نسانس ایجاد می کنند.
البته معمولاً در واکنشهای کمی لومی نسانس از یک بهبود دهنده ( Enhancer ) مانند مشتقات فنلی و فراورده های آروماتیک نیز استـفاده می کنند. مثلاً p - یدوفنل قادر است در مورد لومینول پراکسیداز ، مـیزان نور ساتع شده از لومینول را تا 2800 برابر افزایش دهد.
مشهورترین ماده مورد استفاده در کمی لومی نسانس ، لومینول است . لومینول برای اینکه خاصیت کمی لومی نسانس از خود نشان دهد ، ابتدا باید توسط یک اکسیدان فعال شود.معمولاً از یک محلول H2O2 و یک نمک هیدروکسـیدی در آب ، به عنوان فعال کننده استفاده میگردد . در حضور کاتالیستی همچون فراورده های آهن دار ، H2O2 به آب و اکسیژن تجزیه می شود ( این کار توسط پراکسیداز نیز انجام می شود ) . از طرف دیگر لومینول با نمک هیدروکسیدی واکنش داده و یک دی آنیون ایجاد می کند . واکنش اکسیژن تولید شده از H2O2 با دی آنیون مربوطه سبب تشکیل یک پراکسید آلـی می گردد که بسیـار ناپایدار است و بلافاصله با از دست دادن نیتروژن به 5- آمینوفتـالات مبدل میشود که دارای الکترونهای تهییج شده است. این ماده نیز پس از بازگشت به حالت پایه انرژی ( Ground State ) ، انرژی خود را به صورت نور آزاد می کند.

از لومینول و فرایند کمی لومی نسـانس آن در پزشـکی قانونی ( برای تشخیص لکه های خون – حتی اگر پاک شده باشند – به دلیل حضور آهن در هِم ) و نیز در سنجشهای آزمایشگاهی برای بررسی میزان مس ، آهن و سیانیـدها در سلول استفاده می شود .
استرهای آکریدیوم هم با واکـنشی شبیه به لومینول می توانند نور ساتع کنند ولی سرعت تولید نور حاصـل از آنها بسیار قابل توجه و بیشتر از لومینول است ( بین 5 تا 10 ثانیه پس از آغاز واکنش اکسیداسیون ). این ترکیبات قادرند به طور مستقیم به پروتئینها باند شوند.

ترکـیب جدیدی که در سالهای اخـیر کشف شده و به طـور قابل توجهی با دیگر ترکـیبات کمی لومی نسانت تفاوت دارد ، AMPPD( آدامانتـیل 1و2- دی اکستان فنیل فسفات ) است که نیاز به هیچ مولکول افزودنی برای تابش نور ندارد ( برخـلاف لومینول که نیاز به فراورده های اکسیـداتیو داشت ) . این ترکیب در حضور آنزیم ALP ، ترکیـب حد واسطی با الکتـرونهای برانگیخته شده ( Excited ) ایجـاد می کند که برگشت آن به حالت پایه ، می تواند سبب تابش نور گردد.

الکترو کمی لومی نسانس (ECL ) :
این تکنـیک از جـدیدترین متـدهای کمی لومی نسـانس بوده که از واکنشـهای الـکتروشیمـیایی برای تولـید کمی لومی نسانس استفاده می کند که این واکنشها با چرخه ای از واکنشهای اکسیداسیون و احیا ، لیـنک شده است . چـگونه ؟ در اینـجا از ترکیبی به نام روتنـیوم تریس بای پیریدیل « +2[ bpy)3)Ru] » به همـراه ماده ای به اسم تری پـروپیل آمـین (TPA ) استفاده می شود .در روشهای آزمایشـگاهی از اسـتر ان – هیدروکسی سوکسیـنیمید ( NHS) روتنیوم استفاده می شود چرا که راحت تر به پروتئینها ، اسیدهای نوکلئیک و هاپتن ها متصل می شود ( پهنه وسیعی از آنالیتها را در بر می گیرد ).
اصول کار : در سطح الکترودی از جنس طلا یا پلاتین ، میدان الکتریکی برقرار می شود.این میدان الکتـریکی سبب می گردد که TPA اکسیـده شود و با از دست دادن یک الکترون در سـطح الکتـرود ، به TPA.+ مبدل گردد . این TPA.+ بـا از دست دادن H+ به رادیـکال TPA. که دارای الکتـرون آزاد است تـبدیل می شود .از سوی دیـگر « +2[ bpy)3)Ru] » نیز در سطح الکترود ، الکترون از دست داده و مـبدل به « +3[ bpy)3)Ru] » می گردد .این کاتیون در حضور رادیکال TPA. ، تبدیل به « +2[ bpy)3)Ru] » به شکل تهییج شده گشته که با بازگشت به سطح پایه انرژی ، انرژی خود را به شکل نور ساتع می نماید .

برای تثبیت واکنشگرها در سطح الکترود ( که میتواند آنتی ژن یا آنتی بادی باند شده به« +2[ bpy)3)Ru] » باشد ) از میکروپارتیکلهای ( ریز ذره های ) پارامغناطیس از جنس استرپتاویدین استفاده می کنند که آنتی ژن یا آنتی بادیها می توانند با واسطه بیوتین به آنها اتصال یابند.
نور حاصله را می توان با استفاده از یک تقویت کننده نور ( فوتومولتی پلایر ) به یک آشکار ساز( Detector ) رسانید و میزان فوتونهای ساتع شـده را اندازه گیری کرد که بر اساس تکنیک آزمایش و استانداردهای از پیش تعیـین شده برای دستگاه می توان به میزان آنالیـت مورد نظر با دقتی بین 10 به توان منفـی 18 تا 10 به توان منفی 12 پی برد.

تهیه کننده : فضل الدین فهیمی مقدم