مکانیسم کمی لومینسانس و کاربردهای آن در آزمایشات ایمونولوژیک

سیدامید میراحمدی

کارشناس بخش کنترل کیفی-اپلیکیشن شرکت دانش بنیان آپتاسیس

واکنش کمیلومینسانس متفاوت از سایر پدیده های لومینسانس است و در آن واکنش شیمیایی یا الکتروشیمیایی باعث تهیج ماده میشود اما نتیجه آن مشابه فلورسانس بوده و حین بازگشت الکترون به سطح پایه انرژی فتون آزاد شده و نور نشری پدید می آید.

در پدیده های کمیلومینسانس ترکیبات آلی مثل لومینول، ایزولومینول، لوسی فرین و ... بوسیله یک عامل اکسید کننده مثل پراکسید هیدروژن، هیپوکلرید یا اکسیژن اکسید میشوند. این واکنش ها در حضور کاتالیست هایی نظیر بعضی آنزیم ها (آلکالن فسفاتاز، پراکسیداز و ...) یا برخی یون ها و کمپلکس های فلزی مثل Cu+2، Fe+3 و ... انجام میگیرند.

الگوی انجام واکنش های کمیلومینسانس به دو دسته مستقیم و غیرمستقیم تقسیم میشود.

در روش مستقیم از واکنش های تک مرحله ای ساده مثل سوبستراهای 1و2 دی اکسان یا آلکالن فسفاتاز استفاده میگردد.

در روش غیرمستقیم از مکانیسم های پیچیده تر چند مرحله ای برای انجام واکنش و تهیج ماده استفاده میگردد.

کاربرد واکنش های کمیلومینسانس با پیشرفت دستگاه های اتوماتیک گسترش یافته و سیستم های جدید با معرف های جدید ابداع گردیده اند.

انواع کمیلومینسانس از لحاظ مکانیسم عمل

روش های کمیلومینسانس یا (CL) به 3 دسته تقسیم میشوند.

1. کمیلومینسانس خودکار(ACL)

2. اکسی لومینسانس(OXL)

3. کمیلومینسانس القایی(ECL)

کمیلومینسانس خودکار(ACL)

حاصل تخریب ترکیبات غنی از اکسیژن نظیر پراکسید های آلی و موادیست که نور ماوراء بنفش ضعیفی حتی تحت اتمسفر حنثی ساطع میکنند.

 اکسی لومینسانس(OXL)

لومینسانس وابسته به اکسیداسیون خود مواد آلی است، این پدیده را در سطح مواد آلی گرم شده در حضور اکسیژن میتوان مشاهده نمود.

کمیلومینسانس القایی(ECL)

ECL در سال 1983 به عنوان یک سیستم شناساگر برای تکنیک های وابسته به پراکسیداز سنجشی معرفی گردید. در واقع الکتروکمیلومینسانس تولید نور توسط جزء برانگیخته است که به صورت الکتروشیمیایی تولید شده است. در این روش ماده اکسید کننده و ماده منتشر کننده نور تحت PH ایده آل در فاز مایع مخلوط میشوند؛ گاهی اوقات از ماده القا کننده نیز جهت افزایش شدت CL نیز استفاده میگردد.

روش سنجش کمیلومینسانس تکنیکی فوق العاده است که در سراسر دنیا در سنجش های بسیار گوناگون و الگوهای متفاوت کاربرد یافته است. سوبستراهای CL نیز به شکل End Point عمل کرده و در بخش های هوموژن و هتروژن به کار میروند.

واکنش های کمیلومینسانس از دو طریق مورد استفاده قرار میگیرند.

1. به عنوان نشانگر مستقیم روی آنتی ژن یا آنتی بادی که واکنش مذکور با افزودن سوبسترا کاتالیز میشود.
2. ترکیبات کمیلومینسانس به عنوان سوبسترا برای واکنش گر ایمنی نشاندار شده باآنزیم به کار میروند؛ کمیلومینسانس درواقع نشر نوری است که حین بازگشت سوبسترا تهییج شده از حالت برانگیخته به سطح اولیه انرژی از خود ساطع میکند.

در واکنش های فلوئورسانس تشعشع تصادفی انرژی وجود دارد اما در کمیلومینسانس تمامی تشعشعات بوجود آمده ناشی از یک واکنش شیمیایی( اغلب واکنش های اکسیداسیون) می باشند، همین ویژگی باعث میشود تا نور زمینه ای به حداقل رسیده و از نظر تئوری برابر صفر تلقی گردد.

 همچنین برخلاف تفرق رادیواکتیوی تمام فتون های ساطع شده از ترکیبات لومینسانس را میتوان در زمان بسیار کوتاهی تولید کرد که باعث افزایش ویژگی بسیار زیادی برای این روش می شود. در واقع سنجش های ایمنی کمیلومینسانس درجات حساسیت چند برابر بیشتر از سنجش های ایمنی رادیوایزوتوپی و فلومتری را ارائه میدهد.

واکنش های جایگاه کمیلومینسانس از لحاظ حساسیت در سنجش ایمنی

کمیلومینسانس                                  10 به توان منفی 19 (M)

رادیوایزوتوپ                                     10 به توان منفی 18 (M)

فلورسنس                                          10 به توان منفی 12 (M)

جذب نوری(Abs)                              10 به توان منفی 9 (M)

آگلوتیناسیون لاتکس                        10 به توان منفی 5 (M)

متداول ترین ترکیبات کمیلومینسانس استرهای آکریدینیوم و مشتقات ایزولومینول است که هر دو بسیار پرمصرف و حساس اند و امکان کنژوگه شدن با آنتی ژن و آنتی بادی را به خوبی دارند؛ روش تهییج آنها نیز تقریبا ساده است و با افزودن محلول هیدروکسید و پراکسید هیدرونین انجام میشود.

منابع:

.1Direct and Indirect Chemiluminescence: Reactions, Mechanisms and Challenges. Molecules 2021, 26, 7664. https://doi.org/10.3390/molecules26247664                                                            

2. کمی لومینسانس-شهره شرق-انتشارات لحظه