Techniklexikon

Chemolumineszenz

Chemilumineszenz, Emission von Licht im sichtbaren, UV- und IR-Bereich durch Atome oder Moleküle (Lumineszenz), die durch eine chemische Reaktion (im Gegensatz zur physikalischen Strahlungsanregung) in einen angeregten Zustand überführt wurden (Abb.). Die Chemolumineszenz hat ihre Ursache im Auftreten angeregter Moleküle bzw. Atome im Laufe chemischer Reaktionen, die ihren Energieüberschuss beim Übergang in den Grundzustand als elektromagnetische Strahlung abgeben; d.h. die Leuchtstoffe (Luminophore) führen die Anregungsenergie nicht ihrer inneren Energie zu, sondern strahlen sie als "kaltes Leuchten" ohne Umweg über die Wärmeschwingungen der Atome in mehr oder weniger kurzer Zeit ganz oder teilweise wieder aus. Die Strahler können die im reagierenden System der eigentlichen chemischen Umsetzung unterliegenden Teilchen, Reaktionszwischen- oder Endprodukte sowie gewisse Beimengungen (durch Nebenreaktionen beteiligt) sein. Die Phosphoreszenz von weissem Phosphor z.B. hat ihre Ursache in der abgestrahlten Energie, die während der langsamen Oxidation der spurenweise abgegebenen Phosphordämpfe zu Phosphorpentoxid freigesetzt wird. In der biochemischen und medizinischen Analyse werden organische Luminophore verwendet, um mit Hilfe der bei Oxidationsreaktionen freigesetzten Energie Substrate, Enzyme, organische Säuren und Spurenelemente zu bestimmen. Um gute Quantenausbeuten zu erreichen, können Fluoreszenzfarbstoffe als Sensibilisatoren eingesetzt werden. Für die Bestimmung sehr geringer Konzentrationen (Hormone, Proteine, Medikamente, Antikörper und Rezeptoren in Blut und Harn) werden Chemolumineszenz-Proteinbindungsassays und -Immunoassays angewendet. Generell findet Chemolumineszenz im UV-Bereich bei biologischen Zellen mit hoher Stoffwechselaktivität statt, wobei die Strahlung eine sehr geringe Intensität hat, eine reine Begleiterscheinung von Zellprozessen (wie der Peroxid-Oxidation) ist und keine direkte biologische Bedeutung besitzt. Die Chemolumineszenz wurde erstmals als mitogenetische Strahlung durch A.G. Gurwitsch beschrieben.

Chemolumineszenz: Die Chemolumineszenz von Organismen (Biolumineszenz) beruht auf der Oxidation von Luciferin unter der enzymatischen Katalyse von Luciferase (Tiefseefische, Glühwürmchen, Einzeller (Meeresleuchten)) zu Oxyluciferin.