In moderne gebieden zoals biologische detectie en medische diagnose speelt chemiluminescentietechnologie een onmisbare rol vanwege de hoge gevoeligheid en specificiteit. Chemiluminescentie verwijst naar het fenomeen waarbij een stof de energie absorbeert die vrijkomt tijdens een chemische reactie en licht uitzendt wanneer deze terugkeert van een aangeslagen toestand naar zijn grondtoestand. Afhankelijk van of de reactie enzymkatalyse vereist, kan deze worden onderverdeeld in twee categorieën: directe chemiluminescentie en enzymgekatalyseerde chemiluminescentie. Vervolgens zullen we acridine-ester en luminol als voorbeelden nemen om de principes en kenmerken van deze twee soorten chemiluminescentie diepgaand te onderzoeken.
1, Directe chemiluminescentie: de acridine-esterreactie als voorbeeld
De kern van directe chemiluminescentie is dat het luminescerende product direct deelneemt aan chemische reacties en het luminescentieproces kan voltooien zonder de hulp van andere katalysatoren. De reactie tussen acridine-ester en waterstofperoxide is een representatief voorbeeld van directe chemiluminescentie.
Acridine-esters zijn een type verbinding met een speciale chemische structuur, die een acridine-ring bevat in zijn moleculaire structuur, wat de basis vormt voor daaropvolgende luminescentieprocessen. Wanneer acridine-ester waterstofperoxide ontmoet onder geschikte reactieomstandigheden, treedt er snel een chemische reactie op. In dit reactieproces interageren twee stoffen met elkaar om een nieuw derivaat van acridine-ester te genereren. Het is vermeldenswaard dat deze chemische reactie een bepaalde hoeveelheid energie vrijgeeft, die precies wordt geabsorbeerd door de nieuw gegenereerde moleculen van acridine-esterderivaten.
Na het absorberen van energie verandert de elektronische toestand van acridine-esterderivaatmoleculen, waarbij ze overgaan van een lagere energiegrondtoestand naar een hogere energieaangeslagen toestand. Moleculen in een aangeslagen toestand zijn echter niet stabiel en keren spontaan terug naar een lagere energie, stabielere grondtoestand in een zeer korte periode. Tijdens het proces van het terugkeren van moleculen van de aangeslagen toestand naar de grondtoestand, wordt overtollige energie vrijgegeven in de vorm van lichtstraling, wat resulteert in het waargenomen chemiluminescentieverschijnsel. Gedurende het hele proces zijn de gegenereerde acridine-esterderivaten zowel reactieproducten als luminescerende materialen die lichtstraling uitzenden, wat overeenkomt met de definitie van directe chemiluminescentie waarbij luminescerende producten direct deelnemen aan de reactie. Deze luminescentiemethode heeft de voordelen van een snelle reactiesnelheid en stabiele luminescentie-intensiteit en heeft brede toepassingen op gebieden zoals immunoassays.
2, Enzymgekatalyseerde chemiluminescentie: de luminolreactie als voorbeeld
In tegenstelling tot directe chemiluminescentie vereist enzymatische chemiluminescentie de katalyse van specifieke enzymen om soepel te verlopen en lichtstraling te produceren. De luminescentiereactie van luminol is een typisch enzymatisch chemiluminescentieproces.
Luminol zelf is een stabiele chemische stof die zeer langzaam reageert met waterstofperoxide in afwezigheid van een katalysator, waardoor het bijna onmogelijk is om significante lichtstralingsfenomenen te observeren. En wanneer mierikswortelperoxidase (HRP) of plantenperoxidase (POD) wordt toegevoegd, ondergaat het hele reactieproces fundamentele veranderingen. HRP of POD als katalysatoren kunnen de activeringsenergie van de reactie tussen luminol en waterstofperoxide aanzienlijk verminderen, waardoor de voortgang van de reactie wordt versneld.
Onder de katalytische werking van enzymen ondergaat luminol een oxidatie-reductiereactie met waterstofperoxide, waarbij een tussenproduct in een aangeslagen toestand wordt geproduceerd. De tussenproducten van deze aangeslagen toestand zijn ook onstabiel en gaan snel terug naar de grondtoestand vanuit de aangeslagen toestand, waarbij energie vrijkomt in het proces en lichtstraling wordt gegenereerd. In de luminescentiereactie van luminol nemen enzymen (HRP of POD) niet direct deel aan het uiteindelijke proces van lichtstraling. Hun belangrijkste rol is het katalyseren van het optreden van chemische reacties en het creëren van voorwaarden voor het luminescentieproces. Het is precies vanwege de cruciale eigenschap van enzymkatalyse dat de luminescentiereactie van luminol wordt geclassificeerd als enzymatische chemiluminescentie. Enzymatische chemiluminescentie heeft de kenmerken van extreem hoge gevoeligheid en de mogelijkheid om de luminescentie-intensiteit aan te passen door de hoeveelheid enzym te regelen. Het speelt een belangrijke rol bij de detectie van sporenstoffen, biomoleculaire labeling en andere gebieden.
3, Vergelijking en toepassingswaarde van twee soorten chemiluminescentie
Hoewel er verschillen zijn in de luminescentieprincipes tussen directe chemiluminescentie (zoals acridine-esterreactie) en enzymatische chemiluminescentie (zoals luminolreactie), zijn ze beide gebaseerd op het kernmechanisme van chemische reactie die energie vrijgeeft en omzet in lichtstraling. Directe chemiluminescentie vereist geen betrokkenheid van enzymen en het reactieproces is relatief eenvoudig en snel, waardoor het geschikt is voor scenario's die een hoge detectiesnelheid vereisen; Enzymatische chemiluminescentie, met het katalytische effect van enzymen, verbetert de gevoeligheid van de reactie aanzienlijk en is meer geschikt voor de detectie van sporenstoffen.
In praktische toepassingen zullen onderzoekers het juiste type chemiluminescentie kiezen op basis van verschillende detectie-eisen. In klinische diagnose kan bijvoorbeeld directe chemiluminescentie worden gebruikt om snel indicatoren zoals virale antigenen te detecteren, wat een tijdige basis biedt voor vroege diagnose van ziekten; Enzymgekatalyseerde chemiluminescentie kan worden gebruikt om sporen biomoleculen zoals tumormarkers te detecteren, wat helpt bij vroege screening en monitoring van kanker. Met de voortdurende ontwikkeling van technologie worden twee soorten chemiluminescentietechnologieën ook voortdurend geoptimaliseerd en vernieuwd, waardoor efficiëntere en nauwkeurigere oplossingen worden geboden voor detectiewerkzaamheden op verschillende gebieden.
Hubei Xindesheng Materials Co., Ltd. heeft vele jaren ervaring in de productie en het onderzoek en de ontwikkeling van chemiluminescentiereagentia. Er is veel moeite gestoken in het onderzoek en de ontwikkeling van acridine-esters en luminol. Momenteel zijn de producten van het bedrijf verkocht aan meer dan 100 landen en de meeste hebben positieve beoordelingen en heraankopen ontvangen. De productkwaliteit is uitstekend en de prijzen zijn verlaagd. Als u meer wilt weten, kunt u ons bellen voor overleg. Desheng verwelkomt uw oproep.
Uw bericht moet tussen de 20-3.000 tekens bevatten!
