Kynning
Efnaljómun er heillandi ferli sem felur í sér losun ljóss vegna efnahvarfa. Þetta fyrirbæri á sér notkun á ýmsum sviðum, þar á meðal lífefnafræði, réttarvísindum og klínískri greiningu. Í þessari grein munum við kanna vísindin á bak við efnaljómun og hvernig það virkar.
Hvað er Chemiluminescence?
Efnaljómun er framleiðsla ljóss vegna efnahvarfa. Ljósið er framleitt af örvuðu ástandi hvarfefnanna eða milliefna sem myndast við hvarfið. Framleiðsla ljóss krefst ekki hita eða utanaðkomandi orkugjafa og ferlið er sjálfkrafa.
Hvernig virkar efnaljómun?
Efnaljómunarviðbrögðin eiga sér stað í nokkrum skrefum. Fyrsta skrefið felur í sér örvun rafeind í hvarfefni eða millisameind. Þetta gerist venjulega þegar sameindin gleypir orku frá útverma efnahvarfi eða frá spenntri sameind sem kemst í snertingu við hana.
Þegar rafeindin er spennt færist hún á hærra orkustig og myndar spennt ástand sameind. Þessi sameind er venjulega óstöðug og hefur tilhneigingu til að rotna niður í lægra orkustig með því að losa umframorkuna sem ljós. Ljósið sem gefur frá sér getur verið allt frá útfjólubláu (UV) til sýnilega sviðsins, allt eftir hvarfefnum og hvarfskilyrðum.
Hægt er að flokka efnaljómunarviðbrögðin í tvær megingerðir: bein og óbein. Í beinu hvarfinu gangast hvarfefnin sjálf undir örvunarástandsmyndun og síðari rotnun, sem leiðir til ljóslosunar. Í óbeinu hvarfinu er ljósframleiðsla auðveldað af millitegund sem myndast við hvarfið.
Bein efnaljómun
Bein efnaljómun á sér stað venjulega þegar orka losnar við efnahvörf og er beint flutt yfir í sameind, sem veldur því að hún verður spennt. Spenna sameindin fer síðan aftur í grunnstöðu sína með því að gefa frá sér ljós. Það eru nokkur dæmi um bein efnaljómun, þar á meðal oxun luminols, hvarf vetnisperoxíðs við luminol og bruna magnesíums.
Eitt af vinsælustu dæmunum um bein efnaljómun er hvarf lúmínóls við vetnisperoxíð. Luminol er sameind sem er almennt notuð sem réttar hvarfefni til að greina blóðbletti. Í nærveru vetnisperoxíðs og hvata, eins og járnsölt, fer lúmínól í oxunarhvarf sem leiðir til myndunar spenntrar sameindar. Þessi sameind tapar síðan orku með því að gefa frá sér ljós sem hægt er að greina með sérhæfðu myndtæki.
Óbein efnaljómun
Óbein efnaljómun á sér stað þegar orka er flutt yfir í millisameind, sem síðan flytur orkuna til annarrar sameindar sem verður spennt. Ört sameindin rotnar síðan niður í grunnstöðu og gefur frá sér ljós. Eitt dæmi um óbeina efnaljómun er hvarf vetnisperoxíðs og piparrótarperoxíðasa (HRP).
HRP er ensím sem er almennt notað sem merki í ónæmismælingum vegna þess að það getur hvatt oxun litninga- eða flúorógenandi hvarfefnis, sem framleiðir litaða eða flúrljómandi vöru. Þegar HRP verður fyrir vetnisperoxíði fer ensímið fyrir viðbrögð sem leiðir til myndunar milliefnasambands. Þetta milliefni hvarfast síðan við luminol, sem verður æst og gefur frá sér ljós.
Óbein efnaljómun getur einnig átt sér stað í gegnum ferli sem kallast orkuflutningsviðbrögð. Í þessu ferli flytur spennt sameind orku sína til annarrar sameindar sem síðan verður spennt og gefur frá sér ljós.
Umsóknir um efnaljómun
Chemiluminescence hefur fjölmörg forrit á ýmsum sviðum, þar á meðal lífefnafræði, réttarvísindum og klínískri greiningu. Í lífefnafræði er efnaljómun notuð til að greina tilvist sérstakra sameinda, svo sem próteina, ensíma og kjarnsýra, í lífsýnum. Þetta er náð með því að merkja þessar sameindir með efnafræðilegum hvarfefnum sem gefa frá sér ljós í viðurvist sérstakra ensíma.
Chemiluminescence er einnig mikið notað í réttarvísindum til að greina blóðbletti og aðra líffræðilega vökva á vettvangi glæpa. Luminol, eins og fyrr segir, er almennt notað í þessu forriti. Í þessari umsókn er efnaljómunarviðbrögðum fylgt eftir með ljósmyndaskjölum, sem hægt er að nota sem sönnunargögn fyrir dómi.
Í klínískri greiningu er efnaljómun notað til að greina tilvist sérstakra mótefnavaka eða mótefna í líffræðilegum vökva, svo sem blóði og þvagi. Þetta er náð með því að merkja þessar sameindir með efnafræðilegum hvarfefnum sem gefa frá sér ljós í nærveru sérstakra mótefnavaka eða mótefna.
Niðurstaða
Í stuttu máli er efnaljómun heillandi fyrirbæri sem felur í sér losun ljóss vegna efnahvarfa. Þetta ferli hefur fundið fjölmargar umsóknir á ýmsum sviðum, þar á meðal lífefnafræði, réttarvísindum og klínískri greiningu. Verkunarháttur efnaljómunar felur í sér örvun rafeinda í hvarfefnum eða milliefni, fylgt eftir með rotnun þeirra til grunnstöðu með því að gefa frá sér ljós. Það eru tvær megingerðir af efnaljómun: bein og óbein, sem eru mismunandi hvað varðar ljóslosun.