Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Тёрнер Э. -> "Биосенсоры: основы и приложения" -> 277

Биосенсоры: основы и приложения - Тёрнер Э.

Тёрнер Э., Карубе И., Уилсон Дж. Биосенсоры: основы и приложения — М.: Мир, 1992. — 614 c.
Скачать (прямая ссылка): biosensoriosnoviiprilojeniya1992.djvu
Предыдущая << 1 .. 271 272 273 274 275 276 < 277 > 278 279 280 281 282 283 .. 355 >> Следующая

о
п
NH
I
NH
NH, О
Ph
Ph'
т\
r-'Nl/4
>r
н
Ph
н
CH(CHj)2 о* ьсн3
•n^n
MgBr
Cl
COjPh
o-o
PLi
Эффективность испускания света, выраженную как число фотонов,
производимых на одну реагирующую молекулу, называют квантовым выходом ср.
В общем случае квантовый выход хемилюминесценции фс, зависит от трех
факторов - химического выхода фс, квантового выхода флуоресценции ф( и
доли молекул, переходящих в возбужденное состояние фЕ.
ФсФе
r_Vc:^ р,*
ф|.
Р + hv.
Фсь = Фс х Фг х Фе
Очевидно, что для достижения максимального значения фСЕ химический выход
фс возбужденного продукта Р* должен быть высоким, а выход флуоресценции
ф( - как можно ближе к единице. Третий фактор ф( существенно зависит от
механизма реакции. Биолюминесцентная система светляка in vitro является
наиболее эффективной из всех известных люминесцентных систем и
характеризуется квантовым выходом фСЕ = 0,88
Применение оно- и хемиеюминесценции в биосеисорах
495
[48], однако и простая химическая реакция производного люциферина
светляка имеет довольно высокий квантовый выход, равный 0,33 [57]. Для
других систем квантовые выходы находятся в диапазоне от 1-10'8 (для
реагентов Гриньяра) до 0,25 (для реакции активных оксалатов с подходящими
флуорофорами [39]).
Для проведения хемилюминесцентных реакций можно использовать
разнообразные растворители, причем водные растворы наименее пригодны для
обеспечения высоких квантовых выходов. Исключениями являются реакции
циклических гидразидов, таких, как люминол, соли акридиния и до
определенной степени некоторые сложные эфиры щавелевой кислоты.
Образующиеся в химической реакции возбужденные молекулы легче всего
детектировать, если они находятся в синглетном состоянии. Это связано с
тем, что альтернативное триплетное состояние является существенно более
долгоживущим, и его излучение подвергается тушению другими
присутствующими в системе молекулами, особенно кислородом. Таким образом,
наблюдаемое при этом испускание света есть возникшая в результате
химической реакции флуоресценция.
Наиболее известное хемилюминесцирующее соединение-это, безусловно,
люминол (7). О свойствах люминола и различных его аналогов известно
довольно много [14, 44], хотя до сих пор нет общепринятого мнения о
механизме светоизлучающей стадии испускания света молекулами этого, столь
подробно изученного соединения. Этот факт, однако, не сдерживает широкого
применения люминола на практике. Эффективность люминесценции люминола
относительно невелика по сравнению с другими гидразинами, отчасти потому,
что возбужденный продукт, дифталат-ион (8), флуоресцирует слабо. В лучшем
случае квантовый выход хемилюминесценции составляет всего около 1%.
8
Как уже отмечалось, механизм излучения света люминолом изучен
недостаточно. Это особенно относится к каталитической реакции, нашедшей
наибольшее применение в анализе. В этом случае приходится удовлетворяться
лишь схемой реакции.
В водном растворе для обеспечения сильного испускания света люминолом
необходимы как катализатор, гак и пероксид водорода, тогда как в
дипольных апротонных растворителях типа диметилсульфоксида достаточно
присутствия основания и кислорода.
31.3.1. Механизмы хемилюминесценции
В данной главе потребуется только очень краткий очерк механизмов
хемилюминесценции, хотя это интересный и важный вопрос, понимание
которого наверняка способствовало бы лучшему применению данного явления.
Рассмотрение наиболее хорошо изученных хемилюминесцентных реакций даст
понимание основ данной области, даже если при этом возникнет множество
вопросов. При хемилюминесценции различные соединения, обычно в виде
карбаниона или богатых электронами частиц,
496
Глава 31
реагируют с кислородом с образованием пероксида. Почти такой же пероксид
получается, если соединение подвергается атаке пероксидом водорода,
который в водном растворе является очень сильным нуклеофилом.
Металлический катализатор в люминольной реакции служит для образования
интермедиата - производного люминола, которое затем реагирует с Н202 или
продуктом его окисления супероксид-ионом 02". В качестве примера для
демонстрации обоих путей можно взять соли акридиния и акриданы.
В этом случае флюоресцирующий продукт 9 непосредственно получается из
исходного соединения. Ряд очень активных оксалатов самой разнообразной
структуры дает промежуточные соединения, которые сами по себе не
флуоресцируют, однако могут реагировать с множеством флуорофоров, причем
с очень высоким квантовым выходом. Между прочим, эта реакция иллюстрирует
предполагаемый механизм собственно стадии испускания света, включающий
перенос электрона [29, 47]. Ароматическая группа Аг флуоресцирующего
оксалата должна быть сильно электроотрицательна. Как правило, это
динитрофенил или трихлорофенил, хотя возможны и другие варианты.
Некоторые такие соединения особенно эффективны в водных растворах [51].
О о
о о
Аг-О-С-С-ОАг + Н,0, - Н-О-О-С-С-ОАг
+ флюоросрор • ¦*флюорасрор * + С02 флюоросрор
Предыдущая << 1 .. 271 272 273 274 275 276 < 277 > 278 279 280 281 282 283 .. 355 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed