Elektrochemiluminescencja - Electrochemiluminescence
Elektrochemiluminescencja lub chemiluminescencja elektrogenerowana ( ECL ) to rodzaj luminescencji wytwarzanej podczas reakcji elektrochemicznych w roztworach. W chemiluminescencji generowanej elektrochemicznie, półprodukty generowane elektrochemicznie przechodzą wysoce egzergiczną reakcję, aby wytworzyć elektronowo wzbudzony stan, który następnie emituje światło po relaksacji do stanu niższego poziomu. Ta długość fali emitowanego fotonu światła odpowiada przerwie energetycznej między tymi dwoma stanami. Wzbudzenie ECL może być spowodowane reakcjami transferu elektronów energetycznych (redoks) form elektrogenerowanych. Takie wzbudzenie luminescencji jest formą chemiluminescencji, w której jeden/wszystkie reagenty są wytwarzane elektrochemicznie na elektrodach.
ECL obserwuje się zwykle podczas przykładania potencjału (kilka woltów) do elektrod ogniwa elektrochemicznego zawierającego roztwór indywiduów luminescencyjnych ( wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne , kompleksy metali, kropki kwantowe lub nanocząstki ) w aprotonowym rozpuszczalniku organicznym (skład ECL). W rozpuszczalnikach organicznych zarówno utlenione, jak i zredukowane formy indywiduów luminescencyjnych mogą być wytwarzane na różnych elektrodach jednocześnie lub na jednej przez przemiatanie ich potencjału między utlenianiem a redukcją. Energia wzbudzenia jest uzyskiwana z rekombinacji utlenionych i zredukowanych form.
W środowisku wodnym, które jest najczęściej używane do zastosowań analitycznych, jednoczesne utlenianie i redukcja indywiduów luminescencyjnych jest trudne do osiągnięcia ze względu na elektrochemiczne rozszczepianie samej wody, dlatego stosuje się reakcję ECL z koreagentami. W tym ostatnim przypadku związki luminescencyjne utleniają się na elektrodzie razem z koreagentem, który po pewnych przemianach chemicznych daje silny czynnik redukujący (mechanizm redukcji oksydacyjnej).
Aplikacje
ECL okazał się bardzo przydatny w zastosowaniach analitycznych jako metoda wysoce czuła i selektywna. Łączy w sobie zalety analityczne analizy chemiluminescencyjnej (brak sygnału optycznego tła) z łatwością kontroli reakcji poprzez zastosowanie potencjału elektrodowego. Jako technika analityczna ma wyjątkowe zalety w porównaniu z innymi powszechnymi metodami analitycznymi ze względu na swoją wszechstronność, uproszczoną konfigurację optyczną w porównaniu z fotoluminescencją (PL) oraz dobrą kontrolę czasową i przestrzenną w porównaniu z chemiluminescencją (CL). Zwiększoną selektywność analizy ECL osiąga się poprzez zmianę potencjału elektrody, kontrolując w ten sposób związki, które są utleniane/redukowane na elektrodzie i biorą udział w reakcji ECL (patrz analiza elektrochemiczna ).
Na ogół wykorzystuje kompleksy rutenu, zwłaszcza [Ru(bpy) 3 ] 2+ (bpy = 2,2'-bipirydyna), które uwalniają foton przy ~620 nm regenerujący się z TPrA ( tripropyloaminą ) w fazie ciekłej lub na granicy faz ciecz-ciało stałe. Może być stosowany jako monowarstwa unieruchomiona na powierzchni elektrody (wykonana np. z nafionu lub specjalnych cienkich warstw wykonanych techniką Langmuira-Blogetta lub techniką samoorganizacji) lub jako współreaktant lub częściej jako znacznik i stosowany w HPLC , znakowany Ru immunologiczne oparte przeciwciał Ru oznaczone sondy DNA do PCR itd, NADH lub H 2 o 2 biosensory oparte generacji, szczawianu i wykrywania amin organicznych i wielu innych zastosowaniach i mogą być wykrywane z pikomolarnym wrażliwości na dynamicznym zakresie więcej niż sześciu rzędów wielkości. Wykrywanie fotonów odbywa się za pomocą fotopowielaczy (PMT) lub fotodiody krzemowej lub pokrytych złotem czujników światłowodowych . Znaczenie wykrywania technik ECL w zastosowaniach związanych z biologią zostało dobrze poznane. ECL jest intensywnie używany komercyjnie w wielu zastosowaniach w laboratoriach klinicznych.