Bioluminiscencia

Compuestos luminiscentes De las señales de seguridad a la Medicina

BioluminiscenciaSe conoce por bioluminiscencia a la capacidad que presentan algunos animales de producir luz. Este fenómeno es más abundante en la fauna marina que en la terrestre ya que gran cantidad de peces, moluscos, calamares, medusas, corales y seres microscópicos tienen la propiedad de producir luz. En los animales marinos la fuente de luz está asociada o bien a la presencia de bacterias que viven dentro de ellos, o a células especializadas llamadas fotocitos y dentro de las cuales se produce luz.

Pero quizás el caso más conocido de bioluminiscencia sea el de las luciérnagas. La producción de luz es parte de una reacción química que necesita la presencia de oxígeno del aire, una sustancia llamada luciferina y una enzima llamada luciferasa. El oxígeno del aire penetra en el aparato luminoso a través de los tubos traqueales, se pone en contacto con la luciferina y la oxida (en presencia de la luciferasa que actúa como enzima o agente de ayuda pero que no participa en la reacción). La energía necesaria para que se produzca la reacción proviene del ATP, trifosfato de adenosina, que se encuentra en todos los sistemas biológicos y cuya descomposición genera suficiente energía para activar la reacción.

Una vez formada la luciferina oxidada, ésta se descompone instantáneamente, regenerando la luciferina inicial y oxígeno y produciendo un exceso de energía que es liberada en forma de luz. La luciérnaga no genera calor, así pues toda la energía química es transformada en luz: la eficiencia es del cien por cien y la luz es fría. El propósito de este fenómeno es la reproducción o propagación de la especie, pues las señales luminosas sirven a las luciérnagas para comunicarse.

Compuestos luminiscentesUn compuesto luminiscente es simplemente una sustancia que transforma la energía, y esa transformación de la señal luminiscente es siempre luz visible. Dependiendo del tipo de energía que la origina podemos hablar de varias clases de luminiscencia: FOTOLUMINISCENCIA: La energía activadora es de origen electromagnético. Los Rayos X producen una intensa luminiscencia, que permite entre otras cosas, diferenciar las perlas cultivadas de las naturales, o las piedras sintéticas. FLUORESCENCIA: Es causada por los rayos ultravioleta, y su nombre proviene de la fluorita, un mineral que presenta esta propiedad.

FOSFORESCENCIA: Cuando la luminiscencia perdura cierto tiempo después de haber retirado la fuente de excitación. TERMOLUMINISCENCIA: Ciertos materiales emiten luz al ser calentados, siendo el calor el desencadenante de la reacción. QUIMIOLUMINISCENCIA: Se origina por reacciones químicas, y un ejemplo es la bioluminiscencia. TRIBOLUMINISCENCIA: Ciertos minerales no metálicos emiten luz al ser sometidos a acciones mecánicas como ser molidos o rayados. ELECTROLUMINISCENCIA: El efecto es provocado por la acción de corrientes eléctricas. RADIOLUMINISCENCIA: En este caso la energía activante proviene de reacciones nucleares. William Croques a principios del siglo XX inventó un aparato capaz de contar unas partículas muy energéticas que hoy se conocen como “partículas alfa”. El funcionamiento de este aparato se basaba en las propiedades luminiscentes del sulfuro de zinc, que emite una señal de luz visible cuando una partícula alfa choca con él. Desde entonces muchos otros compuestos luminiscentes se han descubierto y fabricado.

Aplicaciones

Textil

Comerciales

MédicasUso de compuestos luminiscentes para aplicaciones médicas.

University of Michigan

Sistema de detección de la enfermedad del Alzheimer en un cerebro de ratón.

Mostrando la electroluminiscencia El cordón luminoso se ilumina al proporcionarle una corriente eléctrica que excita los electrones del material que lo forma. Un ejemplo similar es esta lámina de material electroluminiscente

Quimioluminiscencia Al hacer reaccionar varias sustancias químicas se produce una reacción de la que se desprende luz, son conocidas como luces químicas.

¿Qué hacemos en el ICMA?

En el ICMA (Instituto de Ciencias Materiales de Aragón, España) desarrollamos compuestos organometálicos que presentan diferentes propiedades ópticas, eléctricas o magnéticas. Síntesis de compuestos luminiscentes 

La mayor parte de los complejos de oro tricoordinados o con interacciones metal-metal presentan interesantes propiedades luminiscentes. Modificando los ligandos o los centros metálicos es posible modular la frecuencia de emisión, y por lo tanto el color, de estos compuestos.

Los compuestos luminiscentes se pueden preparar a partir de polímeros orgánicos luminiscentes en los que se producen transiciones ?-? o a partir de compuestos de coordinación con distintos metales, algunos de ellos polinucleares con enlaces o contactos metal-metal. En ellos la luminiscencia aparece por transiciones metal-ligando, ligando-metal o ligando-ligando.

Bibliografía. Universidad de Zaragoza. España. http://www.unizar.es/icma/divulgacion/luminiscencia.html. Visualizado el día 16 de octubre de 2013.