Явище люмінесценції (стр. 2 из 3)
Серед інших досліджень заслуженим успіхом стала користуватися люмінесцентна мікроскопія, що відноситься до більш тонких методів вивчення структури, біофізико-хімічного і функціонального стану клітки.
Люмінесцентний метод дозволяє виявляти кислі мукополісахариди і різні компоненти тканин, зокрема альдегіди і кетони, глікоген, жир, кальцій.
Люмінесцентний аналіз набув широкого застосування в санітарії і гігієні, судовій медицині, а також у фармакології.
3. Прилади для люмінесцентного аналізу.
Апаратура для люмінесцентних досліджень повинна бути портативною, зручною, повинна забезпечувати проведення діагностичних спостережень у будь-яких умовах, мати оптико-світлотехнічну систему для концентрації випромінювання на визначену ділянку.
Основними вузлами апаратури для люмінесцентного аналізу є освітлювач із світлофільтрами, кювети, діафрагми і пристрій для вимірювання інтенсивності свічення. Освітлювачем для люмінесцентного аналізу, як правило, використовують ртутні лампи. Приймачем виступає фотоелемент або фото помножувач. Принципова схема лабораторного флуориметра ЄФ-ЗМ, призначеного для кількісного аналізу вітамінів та інших люмінесціюючих речовин, показана на рис. 4.
1. кварцова лампа;
2. діафрагма;
3. заслінка;
4. фільтр;
5. кварцова оптика;
6. посудина з досліджуваним розчином;
7. кварцова оптика;
8. світлофільтри;
9. фотоелементи.
Рис. 4. Схема лабораторного флуориметра ЄФ-3М.
Світло від кварцової лампи 1, проходячи через діафрагму 2, світлофільтр 4 і кварцову оптику 5, потрапляє на посудину з досліджуваним розчином. Люмінесцентне свічення досліджуваного розчину проходить через кварцову оптику 7, вторинні світлофільтри 8, потрапляє на фотоелемент 9. Фотоелемент, перетворюючи світлову енергію в електричну, подає її на електронний підсилювач, в анодний ланцюг якого підключений мікроамперметр. Покази мікроамперметра прямо пропорційні концентрації люмінесціюючої речовини
Метод люмінесцентного аналізу в медицині став більш успішно розроблятися з розвитком вивчення вторинної люмінесценції. Остання представляє світіння, що виникає після зафарбування тканин спеціальними барвниками – фото люмінофорами. Органічні фотолюмінофори, що випромінюють під дією ультрафіолетових чи променів видимої частини спектра, часто називають флуоресцентними барвниками, чи флуорохромами.
Розглядаючи численні роботи з люмінесцентного аналізу в медицині, прийшли до висновку, що основним і самим коштовної флуорохромом є флуоресцеїн. Флуоресцеїн (диоксифлуоран) (C20H12O5) – органічну сполуку, барвник групи трифенілметанових, червоний кристалічний порошок, розчиняється в спирті, ефірі і водяних лугах. Назва "флуоресцеїн" дано сполуці тому, що в лужних розчинах він має сильну флуоресценцію (у концентраціях до 1 : 2000000).
Отримують флуоресцеїн при нагріванні фталевого ангідриду з резорцином. У лужному середовищі оптимальна концентрація його 0,8 г/л, колір флуоресценції жовто-зелений, відносна яскравість 0,26 нт.
Флуоресцеїн майже нерозчинний у воді, тому для парентерального введення цього препарату застосовують його натрієву сіль. Флуоресцеїн – один з найбільше яскраво світних флуорохромів.
Енергетичний вихід світіння при кімнатній температурі у флуоресцеина досягає 70-71%.
Препарат не токсичний і усебічно вивчений експериментаторами і клініцистами.
Він допущений для застосування в клініці Міжнародною фармакопеєю, фармацевтами США, Великобританії й інших країн.
Однак, даючи повну й об'єктивну характеристику препарату, слід зазначити, що він має побічні ефекти, що часом небажані і вимагають своєчасного усунення.
Нудота і рвота – найбільш часті ускладнення, що виникають при люмінесцентному дослідженні з флуоресцеїном, особливо при внутрішньовенному і внутріартеріальному введенні препарату.
Однак вони легко знімаються зменшенням дози препарату, уповільненням швидкості введення його в судинне русло.
4. Види люмінесцентного аналізу. Кількісний та якісний аналіз.
Кількісний люмінесцентний аналіз базується на лінійній залежності між інтенсивністю люмінесценції і концентрацією люмінесціюючої речовини І = КС .
Варто відмітити, що лінійна залежність спостерігається лише при малих концентраціях
моль/л , тобто люмінесцентний метод аналізу використовують для визначення мікрокількостей речовин.Для визначення концентрації речовини використовують метод калібрувального графіку, який будують в координатах І - С.
Значне застосування в аналітичній практиці в даний час має хемілюмінесцентний метод аналізу, який базується на виділенні світла при перебігу хімічних реакцій. Як хемілюмінесцентний індикатор (люмінофор) найчастіше використовують гідразид 3-амівофталевої кислоти, який за свою яскраву хемілюмінесценцію був названий люмінолом. При окисленні люмінолу перококсидом водню та іншими окисниками у лужному середовищі спостерігається слабка хемілюмінесценція, Інтенсивність якої різко зростає в присутності слідових кількостей металів – каталізаторів розкладу пероксиду водню в лужному середовищі.
Реакція окислення люмінолу протікає за рівнянням:
Нині розроблено багато методик хемілюмінесцентного визначення слідових кількостей (домішок) металів у різних матеріалах високої чистоти. Всі вони базуються, на лінійній залежності між інтенсивністю хемілюмінесценції та концентрацією каталізатора в розчині.
Люмінесцентні індикатори, наприклад, люмінол, використовують також для встановлення точки еквівалентності в титрометричному аналізі.Застосування базується на залежності інтенсивності хемілюмінесценції від рН розчину.
Хемілюмінесцентний метод використовують також для аналізу малих кількостей органічних речовин - ароматичних амінів, фенолів, вуглеводів та ін. в останній час існує можливість застосування люмінесцентного методу аналізу для визначення фруктози і сахарози в меді, вуглеводах.
Спектр люмінесценції будь-якої речовини залежить від її природи. На цій залежності базується, якісний люмінесцентний аналіз. Суть його полягає в тому, що коли розглядати ззовні однакові об'єкти в білому світлі, то вони не відрізняються між собою, але після освітлення їх ультрафіолетовим світлом, можуть світитися по різному. Так, наприклад, неоднаково світяться свіже зерно і зерно, яке псується, що можна використати для визначення його якості. Сортовий аналіз використовується для сортування різних сортів скла, різних видів палива, для виявлення підробок документів, у медицині.
Для виявлення різних дефектів на поверхні металічних виробів широко використовується так звана люмінесцентна мікроскопія. Нанесене на досліджувану поверхню люмінесціююче мінеральне масло при наявності суцільної тріщини просочується наскрізь на незмазану поверхню деталі. Люмінесціююча рідина залишається в дрібних тріщинах після того, як вона знята з поверхні деталі. Місця дефектів звичайно виділяються на темному фоні за їх яскравою люмінесценцією.
Різновидом якісного люмінесцентного аналізу являється сортовий аналіз, який дозволяє виявити невидимі при звичайному освітленні відмінності в досліджуваному об’єкті та використовується для виявлення сортності та якості скла,, насіння, сільськогосподарської продукції, для виявлення мінералів у гірських породах, поверхневих та наскрізних дефектів, виявлення підробок в криміналістиці.
Флуоресцентний аналіз заснований на утворенні люмінесціюючи комплексних сполук елементів із органічними речовинами, наприклад похідними флавона, такими як морин, кверцетин, похідними тригідроксифлуорона, та гідроксиантрахінона, 8-оксихвноліна, родамінами, тощо. Даний метод мало селективний, більшість реагентів являються груповими реагентами, тільки люмогалліон є специфічним для виявлення Галлію та люмомагнезон – для виявлення магнію для збільшення селективності використовують екстракційно-флуоресцентний аналіз – попереднє розділення аналізованої суміші методом екстракції а також осадження розчинів та охолодження розчинів до температур рідкого азоту та гелію. В останньому випадку може виникнути і фосфоресценція.
Фосфоресцентний аналіз – це метод аналізу, який володіє високою селективністю, оскільки лише деякі катіони утворюють із органічними реагентами фосфоресціюючи комплекси, самі ж реагенти не фосфоресціюють. Для реєстрації спектрів та інтенсивності фосфоресценції використовують фосфороскоп, при цьому флуоресценція не реєструється.
Хемілюмінесцентний аналіз заснований на світінні, що виникає в результаті окисно-відновних реакцій органічних речовин (люмінола, люцігеніну) із катіонами перехідних металів -
. Концентрацію металів визначають по зміні інтенсивності випромінювання. Границя виявлення металів складає 
.Люмінесцентний аналіз органічних сполук утруднений, оскільки їх спектри люмінесценції, як правило, не специфічні. Однак запропоновані методи кількісного виявлення порфіринів, вітамінів, антибіотиків та хлорофілу в розчинах. При використанні лазерів границя виявлення цих речовин складає
. Ароматичні сполуки в заморожених розчинах вуглеводнів при температурі 77 К дають характерні для кожної сполуки спектри люмінесценції (ефект Польського). Тому даний метод використовують для виявлення та кількісного визначення полі циклічних ароматичних сполук в екстрактах рослин ґрунтів, продуктів харчування. Границя виявлення складає 
.