La electroquimioluminiscencia o quimioluminiscencia electrogenerada ( ECL ) es un tipo de luminiscencia producida durante reacciones electroquímicas en soluciones. En la quimioluminiscencia electrogenerada, los intermediarios generados electroquímicamente experimentan 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 ECL puede ser causada por reacciones energéticas de transferencia de electrones (redox) de especies electrogeneradas. Tal excitación de luminiscencia es una forma de quimioluminiscencia donde uno o todos los reactivos se producen electroquímicamente en los electrodos. [3]
La ECL se observa generalmente 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 disolvente orgánico aprótico (composición ECL). En disolventes orgánicos, se pueden producir formas oxidadas y reducidas de especies luminiscentes 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 un medio acuoso, que se utiliza principalmente para aplicaciones analíticas, la oxidación y reducción simultáneas de especies luminiscentes es difícil de lograr debido a la división electroquímica del agua, por lo que se utiliza la reacción ECL con los co-reactivos. En este último caso, las especies luminiscentes se oxidan en el electrodo junto con el co-reactivo, lo que da lugar a un fuerte agente reductor después de algunas transformaciones químicas (el mecanismo de reducción oxidativa).
La ECL ha demostrado ser muy útil en aplicaciones analíticas como un 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 del 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 de 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 en una interfaz líquido-sólido. Se puede utilizar como monocapa inmovilizada en la superficie de un electrodo (hecha, por ejemplo, de nafion , o películas delgadas especiales hechas mediante la técnica de Langmuir-Blogett o la técnica de autoensamblaje) o como un correactante o, más comúnmente, como una etiqueta y se utiliza en HPLC, inmunoensayos basados en anticuerpos marcados con Ru, sondas de ADN marcadas con Ru para PCR, etc., biosensores basados en la generación de NADH o H2O2 , detección de oxalato y amina orgánica y muchas otras aplicaciones y se puede detectar desde una 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 la detección mediante técnicas ECL para aplicaciones relacionadas con la biología ha sido bien establecida. [9] La ECL se utiliza ampliamente en el ámbito comercial para muchas aplicaciones de laboratorio clínico. [10] [11] [12]