La electroquimioluminiscencia o quimioluminiscencia electrogenerada ( ECL ) es un tipo de luminiscencia producida durante reacciones electroquímicas en soluciones. En la quimioluminiscencia electrogenerada, los intermedios generados electroquímicamente se someten a una reacción altamente exergónica para producir un estado excitado electrónicamente que luego emite luz al relajarse a un estado de nivel inferior. Esta longitud de onda del fotón de luz emitido corresponde a la brecha de energía entre estos dos estados. [1] [2] La excitación de ECL puede ser causada por reacciones energéticas de transferencia de electrones (redox) de especies electrogeneradas. Dicha excitación de luminiscencia es una forma de quimioluminiscencia en la que uno o todos los reactivos se producen electroquímicamente en los electrodos. [3]
La ECL generalmente se observa durante la aplicación de potencial (varios voltios) a los electrodos de una celda electroquímica que contiene una solución de especies luminiscentes ( hidrocarburos aromáticos policíclicos , complejos metálicos, puntos cuánticos o nanopartículas [4] ) en un solvente orgánico aprótico (composición ECL). En disolventes orgánicos, tanto las formas oxidadas como las reducidas de especies luminiscentes se pueden producir en diferentes electrodos simultáneamente o en uno solo barriendo su potencial entre oxidación y reducción. La energía de excitación se obtiene de la recombinación de especies oxidadas y reducidas.
En medio acuoso, que se utiliza principalmente para aplicaciones analíticas, es difícil lograr la oxidación y reducción simultáneas de especies luminiscentes debido a la división electroquímica del agua misma, por lo que se utiliza la reacción ECL con los correactivos. En el último caso, las especies luminiscentes se oxidan en el electrodo junto con el correactivo, lo que da un fuerte agente reductor después de algunas transformaciones químicas (el mecanismo de reducción oxidativa).
ECL demostró ser muy útil en aplicaciones analíticas como método altamente sensible y selectivo. [7] Combina las ventajas analíticas del análisis quimioluminiscente (ausencia de señal óptica de fondo) con la facilidad de control de la reacción mediante la aplicación de potencial de electrodo. Como técnica analítica, presenta ventajas sobresalientes sobre otros métodos analíticos comunes debido a su versatilidad, configuración óptica simplificada en comparación con la fotoluminiscencia (PL) y buen control temporal y espacial en comparación con la quimioluminiscencia (CL). La selectividad mejorada del análisis ECL se logra mediante la variación del potencial del electrodo, controlando así las especies que se oxidan/reducen en el electrodo y participan en la reacción ECL [8] (ver análisis electroquímico).
Generalmente utiliza complejos de rutenio, especialmente [Ru(bpy) 3 ] 2+ (bpy = 2,2'-bipiridina) que libera un fotón a ~620 nm que se regenera con TPrA ( tripropilamina ) en fase líquida o interfaz líquido-sólido. Puede usarse como monocapa inmovilizada sobre la superficie de un electrodo (hecha, por ejemplo, de nafion , o películas delgadas especiales hechas mediante la técnica de Langmuir-Blogett o técnica de autoensamblaje) o como correactante o, más comúnmente, como etiqueta y usarse en HPLC , etiquetado con Ru. inmunoensayos basados en anticuerpos , sondas de ADN etiquetadas con Ru para PCR , etc., biosensores basados en generación de NADH o H 2 O 2 , detección de oxalato y aminas orgánicas y muchas otras aplicaciones, y se pueden detectar desde sensibilidad picomolar hasta un rango dinámico de más de seis órdenes de magnitud. La detección de fotones se realiza con tubos fotomultiplicadores (PMT) o fotodiodos de silicio o sensores de fibra óptica recubiertos de oro . La importancia de las técnicas de detección de ECL para aplicaciones relacionadas con la biología ha quedado bien establecida. [9] ECL se utiliza mucho comercialmente para muchas aplicaciones de laboratorio clínico. [10] [11] [12]