Dankie dat u Nature.com besoek het. Die blaaierweergawe wat u gebruik, het beperkte CSS-ondersteuning. Vir die beste ervaring beveel ons aan dat u 'n opgedateerde blaaier gebruik (of Verenigbaarheidsmodus in Internet Explorer deaktiveer). Intussen, om voortgesette ondersteuning te verseker, sal ons die webwerf sonder style en JavaScript weergee.
Spooranalise van vloeibare monsters het 'n wye reeks toepassings in die lewenswetenskappe en omgewingsmonitering. In hierdie werk het ons 'n kompakte en goedkoop fotometer ontwikkel gebaseer op metaalgolfgeleierkapillêre (MCC's) vir ultrasensitiewe bepaling van absorpsie. Die optiese pad kan aansienlik vergroot word, en baie langer as die fisiese lengte van die MWC, omdat lig wat deur die geriffelde gladde metaalsywande verstrooi word, binne die kapillêr gehou kan word ongeag die invalshoek. Konsentrasies so laag as 5.12 nM kan bereik word met behulp van algemene chromogeniese reagense as gevolg van nuwe nie-lineêre optiese versterking en vinnige monsterskakeling en glukose-opsporing.
Fotometrie word wyd gebruik vir spooranalise van vloeibare monsters as gevolg van die oorvloed beskikbare chromogeniese reagense en halfgeleier-opto-elektroniese toestelle1,2,3,4,5. In vergelyking met tradisionele kuvette-gebaseerde absorbansiebepaling, weerkaats vloeistofgolfgeleier (LWC) kapillêre (TIR) ​​deur die sondelig binne die kapillêr te hou1,2,3,4,5. Sonder verdere verbetering is die optiese pad egter slegs naby die fisiese lengte van LWC3.6, en die verhoging van die LWC-lengte verder as 1.0 m sal ly aan sterk ligverswakking en 'n hoë risiko van borrels, ens.3, 7. Met betrekking tot die voorgestelde multirefleksiesel vir optiese padverbeterings, word die deteksielimiet slegs met 'n faktor van 2.5-8.9 verbeter.
Daar is tans twee hooftipes LWC, naamlik Teflon AF-kapillêre (met 'n brekingsindeks van slegs ~1.3, wat laer is as dié van water) en silika-kapillêre bedek met Teflon AF of metaalfilms1,3,4. Om TIR by die koppelvlak tussen diëlektriese materiale te bereik, word materiale met 'n lae brekingsindeks en hoë liginvalshoeke benodig3,6,10. Met betrekking tot Teflon AF-kapillêre, is Teflon AF asemhaalbaar as gevolg van sy poreuse struktuur3,11 en kan klein hoeveelhede stowwe in watermonsters absorbeer. Vir kwarts-kapillêre wat aan die buitekant met Teflon AF of metaal bedek is, is die brekingsindeks van kwarts (1.45) hoër as die meeste vloeibare monsters (bv. 1.33 vir water)3,6,12,13. Vir kapillêre bedek met 'n metaalfilm binne, is vervoer-eienskappe bestudeer14,15,16,17,18, maar die bedekkingsproses is ingewikkeld, die oppervlak van die metaalfilm het 'n growwe en poreuse struktuur4,19.
Daarbenewens het kommersiële LWC's (AF Teflon-bedekte kapillêre en AF Teflon-bedekte silika-kapillêre, World Precision Instruments, Inc.) 'n paar ander nadele, soos: vir foute. Die groot dooie volume van die TIR3,10, (2) T-konnektor (om kapillêre, vesels en inlaat-/uitlaatbuise te verbind) kan lugborrels10 vasvang.
Terselfdertyd is die bepaling van glukosevlakke van groot belang vir die diagnose van diabetes, sirrose van die lewer en geestesongesteldheid20. en baie opsporingsmetodes soos fotometrie (insluitend spektrofotometrie21, 22, 23, 24, 25 en kolorimetrie op papier26, 27, 28), galvanometrie29, 30, 31, fluorometrie32, 33, 34, 35, optiese polarimetrie36, oppervlakplasmonresonansie37, Fabry-Perot-holte38, elektrochemie39 en kapillêre elektroforese40,41 en so aan. Die meeste van hierdie metodes vereis egter duur toerusting, en die opsporing van glukose teen verskeie nanomolêre konsentrasies bly 'n uitdaging (byvoorbeeld, vir fotometriese metings21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, die laagste konsentrasie glukose). Die beperking was slegs 30 nM toe Pruisiese blou nanopartikels as peroksidase-nabootsers gebruik is). Nanomolêre glukose-analises word dikwels benodig vir molekulêre sellulêre studies soos die inhibisie van menslike prostaatkankergroei42 en die CO2-fiksasiegedrag van Prochlorococcus in die see.
In hierdie artikel is 'n kompakte, goedkoop fotometer gebaseer op 'n metaalgolfgeleierkapillêr (MWC), 'n SUS316L vlekvrye staalkapillêr met 'n elektrogepoleerde binneste oppervlak, ontwikkel vir ultrasensitiewe absorpsiebepaling. Aangesien lig binne metaalkapillêre vasgevang kan word ongeag die invalshoek, kan die optiese pad aansienlik vergroot word deur ligverstrooiing op geriffelde en gladde metaaloppervlaktes, en is dit baie langer as die fisiese lengte van die MWC. Daarbenewens is 'n eenvoudige T-konnektor ontwerp vir die optiese verbinding en vloeistofinlaat/uitlaat om dooie volume te minimaliseer en borrelvasvang te vermy. Vir die 7 cm MWC-fotometer word die deteksielimiet met ongeveer 3000 keer verbeter in vergelyking met die kommersiële spektrofotometer met 1 cm kuvet as gevolg van die nuwe verbetering van die nie-lineêre optiese pad en vinnige monsterskakeling, en die glukosedeteksiekonsentrasie kan ook slegs 5.12 nM bereik word met behulp van algemene chromogeniese reagense.
Soos getoon in Figuur 1, bestaan ​​die MWC-gebaseerde fotometer uit 'n 7 cm lange MWC met 'n EP-graad elektrogepoleerde binneste oppervlak, 'n 505 nm LED met 'n lens, 'n verstelbare versterkingsfotodetektor, en twee vir optiese koppeling en vloeistofinvoer. Uitgang. 'n Driewegklep wat aan die Pike-inlaatbuis gekoppel is, word gebruik om die inkomende monster te skakel. Die Peek-buis pas styf teen die kwartsplaat en MWC, sodat die dooie volume in die T-konnektor tot 'n minimum beperk word, wat effektief verhoed dat lugborrels vasgevang word. Daarbenewens kan die gekollimeerde straal maklik en doeltreffend in die MWC ingebring word deur die T-stuk kwartsplaat.
Die straal en vloeibare monster word deur 'n T-stuk in die MCC ingebring, en die straal wat deur die MCC gaan, word deur 'n fotodetektor ontvang. Inkomende oplossings van gekleurde of blanko monsters is afwisselend deur 'n driewegklep in die ICC ingebring. Volgens Beer se wet kan die optiese digtheid van 'n gekleurde monster uit die vergelyking bereken word. 1.10
waar Vkleur en Vblank die uitsetseine van die fotodetektor is wanneer kleur- en blankomonsters onderskeidelik in die MCC ingebring word, en Vdark die agtergrondsein van die fotodetektor is wanneer die LED afgeskakel is. Die verandering in die uitsetsein ΔV = Vkleur–Vblank kan gemeet word deur monsters te skakel. Volgens die vergelyking. Soos in Figuur 1 getoon, as ΔV baie kleiner is as Vblank–Vdark, kan klein veranderinge in Vblank (bv. drywing) min effek op die AMWC-waarde hê wanneer 'n monsternemingskakelskema gebruik word.
Om die werkverrigting van die MWC-gebaseerde fotometer met die kuvet-gebaseerde spektrofotometer te vergelyk, is 'n rooi inkoplossing as die kleurmonster gebruik vanweë die uitstekende kleurstabiliteit en goeie konsentrasie-absorbansielineariteit, DI H2O as 'n blanko monster. Soos in Tabel 1 getoon, is 'n reeks rooi inkoplossings voorberei deur die seriële verdunningsmetode met DI H2O as oplosmiddel. Die relatiewe konsentrasie van monster 1 (S1), onverdunde oorspronklike rooi verf, is bepaal as 1.0. Op fig. 2 toon Figuur 2 optiese foto's van 11 rooi inkmonsters (S4 tot S14) met relatiewe konsentrasies (gelys in Tabel 1) wat wissel van 8.0 × 10–3 (links) tot 8.2 × 10–10 (regs).
Die meetresultate vir monster 6 word in Fig. 3(a) getoon. Die punte van oorskakeling tussen gekleurde en blanko monsters word in die figuur met dubbele pyle "↔" gemerk. Daar kan gesien word dat die uitsetspanning vinnig toeneem wanneer daar van kleurmonsters na blanko monsters oorgeskakel word en andersom. Vkleur, Vblanko en die ooreenstemmende ΔV kan verkry word soos in die figuur getoon.
(a) Meetresultate vir monster 6, (b) monster 9, (c) monster 13, en (d) monster 14 met behulp van 'n MWC-gebaseerde fotometer.
Die meetresultate vir monsters 9, 13 en 14 word onderskeidelik in Fig. 3(b)-(d) getoon. Soos in Figuur 3(d) getoon, is die gemete ΔV slegs 5 nV, wat amper 3 keer die ruiswaarde (2 nV) is. 'n Klein ΔV is moeilik om van ruis te onderskei. Dus het die deteksielimiet 'n relatiewe konsentrasie van 8.2 × 10-10 (monster 14) bereik. Met behulp van vergelykings. 1. AMWC-absorbansie kan bereken word uit gemete Vkleur-, Vblank- en Vdonkerwaardes. Vir 'n fotodetektor met 'n wins van 104 is Vdonker -0.68 μV. Die meetresultate vir alle monsters word in Tabel 1 opgesom en kan in die aanvullende materiaal gevind word. Soos in Tabel 1 getoon, is die absorbansie wat by hoë konsentrasies gevind word, versadig, dus kan absorbansie bo 3.7 nie met MWC-gebaseerde spektrometers gemeet word nie.
Ter vergelyking is 'n rooi inkmonster ook met 'n spektrofotometer gemeet en die gemete Acuvette-absorbansie word in Figuur 4 getoon. Die Acuvette-waardes by 505 nm (soos in Tabel 1 getoon) is verkry deur na die kurwes van monsters 10, 11 of 12 te verwys (soos in die inset getoon). (Fig. 4) as 'n basislyn. Soos getoon, het die deteksielimiet 'n relatiewe konsentrasie van 2.56 x 10-6 (monster 9) bereik omdat die absorpsiekurwes van monsters 10, 11 en 12 nie van mekaar onderskei kon word nie. Dus, wanneer die MWC-gebaseerde fotometer gebruik is, is die deteksielimiet met 'n faktor van 3125 verbeter in vergelyking met die kuvette-gebaseerde spektrofotometer.
Afhanklikheid van absorpsie-konsentrasie word in Fig. 5 aangebied. Vir kuvetmetings is die absorpsie eweredig aan die inkkonsentrasie by 'n padlengte van 1 cm. Terwyl 'n nie-lineêre toename in absorpsie vir MWC-gebaseerde metings by lae konsentrasies waargeneem is. Volgens Beer se wet is absorpsie eweredig aan die optiese padlengte, dus is die absorpsiewins AEF (gedefinieer as AEF = AMWC/Acuvette by dieselfde inkkonsentrasie) die verhouding van MWC tot die optiese padlengte van die kuvet. Soos in Figuur 5 getoon, is die konstante AEF by hoë konsentrasies ongeveer 7.0, wat redelik is aangesien die lengte van die MWC presies 7 keer die lengte van 'n 1 cm-kuvet is. By lae konsentrasies (verwante konsentrasie <1.28 × 10⁻⁶) neem AEF egter toe met afnemende konsentrasie en sal 'n waarde van 803 bereik by 'n verwante konsentrasie van 8.2 × 10⁻⁶ deur die kurwe van kuvet-gebaseerde meting te ekstrapoleer. By lae konsentrasies (verwante konsentrasie <1.28 × 10⁻⁶) neem AEF egter toe met afnemende konsentrasie en sal 'n waarde van 803 bereik by 'n verwante konsentrasie van 8.2 × 10⁻⁶ deur die kurwe van kuvet-gebaseerde meting te ekstrapoleer. Однако при низких концентрациях (относительная концентрация <1,28 × 10–5) AEF увеличивается с умениценик может достигать значения 803 при относительной концентрации 8,2 × 10–10 при относительной концентрации 8,2 × 10–10 при относительной концентрации. By lae konsentrasies (relatiewe konsentrasie <1.28 × 10–5) neem die AEF egter toe met afnemende konsentrasie en kan dit 'n waarde van 803 bereik by 'n relatiewe konsentrasie van 8.2 × 10–10 wanneer dit vanaf 'n kuvet-gebaseerde meetkromme geëkstrapoleer word.然而，在低浓度（相关浓度<1,28 × 10-5 ）下，AEF随着浓度的降低而增加，并且通过外推基于比色皿的测量曲线，在相兦浌在相兦浓在相兦浓 10.时将达到803 的值.然而 ， 在 低 浓度 （相关 浓度 <1.28 × 10-5） ， ， ， ， ， AEF 随着 的 降低 而 降低 而 逸 并 并基于 比色皿 测量 曲线 ， 在 浓度 为 8.2 × 10-10 时 达到 达到 达到 达到〰。3 Однако при низких концентрациях (релевантные концентрации < 1,28 × 10-5) АЭП увеличивается, концентрации и при экстраполяции кривой измерения на основе кюветы она достигает значения относительной концентельной конценцентрации 8308–130,20 × 800,20. By lae konsentrasies (relevante konsentrasies < 1.28 × 10⁻⁶) neem die AED egter toe met afnemende konsentrasie, en wanneer dit vanaf 'n kuvette-gebaseerde meetkromme geëkstrapoleer word, bereik dit 'n relatiewe konsentrasiewaarde van 8.2 × 10⁻⁶–10⁶803.Dit lei tot 'n ooreenstemmende optiese pad van 803 cm (AEF × 1 cm), wat baie langer is as die fisiese lengte van die MWC, en selfs langer as die langste kommersieel beskikbare LWC (500 cm van World Precision Instruments, Inc.). Doko Engineering LLC het 'n lengte van 200 cm. Hierdie nie-lineêre toename in absorpsie in die LWC is nog nie voorheen gerapporteer nie.
Fig. 6(a)-(c) toon onderskeidelik 'n optiese beeld, 'n mikroskoopbeeld en 'n optiese profielbeeld van die binneste oppervlak van die MWC-seksie. Soos in fig. 6(a) getoon, is die binneste oppervlak glad en blink, kan dit sigbare lig weerkaats en is dit hoogs weerkaatsend. Soos in fig. 6(b) getoon, verskyn klein mesa's en onreëlmatighede op die gladde oppervlak as gevolg van die vervormbaarheid en kristallyne aard van die metaal. In die lig van 'n klein area (<5 μm × 5 μm), is die ruheid van die meeste oppervlaktes minder as 1.2 nm (Fig. 6(c)). In die lig van 'n klein area (<5 μm × 5 μm), is die ruheid van die meeste oppervlaktes minder as 1.2 nm (Fig. 6(c)). Ввиду малой площади (<5 мкм×5 мкм) шероховатость большей части поверхности составляет менее 1,2 нм (ри)с. As gevolg van die klein area (<5 µm × 5 µm), is die ruheid van die meeste van die oppervlak minder as 1.2 nm (Fig. 6(c)).考虑到小面积（<5 μm×5 μm），大多数表面的粗糙度小于1.2 nm（图6（c。）考虑到小面积（<5 μm×5 μm），大多数表面的粗糙度小于1.2 nm（图6（c。） Учитывая небольшую площадь (<5 мкм × 5 мкм), шероховатость большинства поверхностей составляет 6,2 maande. As die klein area (<5 µm × 5 µm) in ag geneem word, is die ruheid van die meeste oppervlaktes minder as 1.2 nm (Fig. 6(c)).
(a) Optiese beeld, (b) mikroskoopbeeld, en (c) optiese beeld van die interne oppervlak van die MWC-snit.
Soos getoon in fig. 7(a), word die optiese pad LOP in die kapillêr bepaal deur die invalshoek θ (LOP = LC/sinθ, waar LC die fisiese lengte van die kapillêr is). Vir Teflon AF-kapillêre gevul met DI H2O, moet die invalshoek groter wees as die kritieke hoek van 77.8°, dus is die LOP minder as 1.02 × LC sonder verdere verbetering3.6. Terwyl, met MWC, die inperking van lig binne die kapillêr onafhanklik is van die brekingsindeks of invalshoek, kan die ligpad dus baie langer wees as die lengte van die kapillêr (LOP » LC). Soos getoon in fig. 7(b), kan die geriffelde metaaloppervlak ligverstrooiing veroorsaak, wat die optiese pad aansienlik kan vergroot.
Daarom is daar twee ligpaaie vir MWC: direkte lig sonder weerkaatsing (LOP = LC) en saagtandlig met veelvuldige weerkaatsings tussen die sywande (LOP » LC). Volgens Beer se wet kan die intensiteit van die deurgelate direkte en sigsaglig uitgedruk word as PS×exp(-α×LC) en PZ×exp(-α×LOP) onderskeidelik, waar die konstante α die absorpsiekoëffisiënt is, wat geheel en al van die inkkonsentrasie afhang.
Vir ink met 'n hoë konsentrasie (bv. verwante konsentrasie >1.28 × 10-5), is die sigsaglig hoogs verswak en die intensiteit daarvan is baie laer as dié van reguit lig, as gevolg van die groot absorpsiekoëffisiënt en die baie langer optiese pad. Vir ink met 'n hoë konsentrasie (bv. verwante konsentrasie >1.28 × 10-5), is die sigsaglig hoogs verswak en die intensiteit daarvan is baie laer as dié van reguit lig, as gevolg van die groot absorpsiekoëffisiënt en die baie langer optiese pad. Для чернил с высокой концентрацией (например, относительная концентрация >1,28 × 10-5) зигзагообразный, относительная концентрация а его интенсивность намного ниже, чем у прямого света, из-за большого коэффициента поглощения и боглощения оптического излучения. Vir ink met 'n hoë konsentrasie (bv. relatiewe konsentrasie >1.28×10-5), word die sigsaglig sterk verswak en die intensiteit daarvan is baie laer as dié van direkte lig as gevolg van die groot absorpsiekoëffisiënt en baie langer optiese emissie.spoor.对于高浓度墨水（例如，相关浓度>1.28×10-5），Z字形光衰减很大，其强度远低于直光，这是由于吸收系数大，光学时间更长。对于 高浓度 墨水 （例如 ， 浓度 浓度> 1.28 × 10-5） ， z 字形 衰减 徺 徺 大 ）直光 ， 这 是 吸收 系数 大 光学 时间 更。。。 长 长 长 长 长 长 鿕 长 长 长 鿕 长Для чернил с высокой концентрацией (voorloper, релевантные концентрации >1,28×10-5) зигзагообразнизный сви ослабляется, и его интенсивность намного ниже, чем у прямого света из-за большого коэфициента поэфициента длительного оптического времени. Vir ink met 'n hoë konsentrasie (bv. relevante konsentrasies >1.28×10-5), word die sigsaglig aansienlik verswak en die intensiteit daarvan is baie laer as dié van direkte lig as gevolg van die groot absorpsiekoëffisiënt en langer optiese tyd.klein pad.Dus het direkte lig die absorbansiebepaling oorheers (LOP=LC) en die AEF is konstant gehou op ~7.0. In teenstelling hiermee, wanneer die absorpsiekoëffisiënt verlaag word met afnemende inkkonsentrasie (bv. verwante konsentrasie <1.28 × 10-5), neem die intensiteit van sigsaglig vinniger toe as dié van reguit lig en dan begin sigsaglig 'n belangriker rol speel. In teenstelling hiermee, wanneer die absorpsiekoëffisiënt verlaag word met afnemende inkkonsentrasie (bv. verwante konsentrasie <1.28 × 10-5), neem die intensiteit van sigsaglig vinniger toe as dié van reguit lig en dan begin sigsaglig 'n belangriker rol speel. Напротив, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил <1,28 × 10-5), интенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее, чем у прямого света, ина затем зигзагообразный свет. Inteendeel, wanneer die absorpsiekoëffisiënt afneem met afnemende inkkonsentrasie (byvoorbeeld, die relatiewe konsentrasie <1.28 × 10-5), neem die intensiteit van die sigsaglig vinniger toe as dié van die direkte lig, en dan begin die sigsaglig speel.belangriker rol.相反，当吸收系数随着墨水浓度的降低而降低时（例如，相关浓度<1,28×10-5 ），Z字形光的强度比直光增加得更快，然后Z字形光开始发挥作用一獪洉蔨一个榛相反 ， 当 吸收 系数 随着 墨水 的 降低 而 降低 时 例如 例如 ， 相兦 浓兺 浓兺 浓关 浓兦 浓兦 浓兦 浓. 10-5） ， 字形光 的 强度 比 增加 得 更 ， 然后 z 字形光 发挥 齜用 万 踦更 更 更 更 更 更 更 更 HI的角色. И наоборот, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил концентрация < 1,28×10-5), интенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее, чем прямого, игогойзого свет начинает играть более важную роль. Omgekeerd, wanneer die absorpsiekoëffisiënt afneem met afnemende inkkonsentrasie (byvoorbeeld, die ooreenstemmende konsentrasie < 1.28 × 10-5), neem die intensiteit van die sigsaglig vinniger toe as die direkte lig, en dan begin die sigsaglig 'n belangriker rol speel.rolkarakter.Daarom, as gevolg van die saagtand optiese pad (LOP » LC), kan die AEF met meer as 7.0 verhoog word. Presiese ligtransmissie-eienskappe van MWC kan verkry word deur golfgeleiermodusteorie te gebruik.
Benewens die verbetering van die optiese pad, dra vinnige monsterwisseling ook by tot ultra-lae deteksielimiete. As gevolg van die klein volume MCC (0.16 ml), kan die tyd wat nodig is om oplossings in MCC te wissel en te verander minder as 20 sekondes wees. Soos getoon in Figuur 5, is die minimum detekteerbare waarde van AMWC (2.5 × 10–4) 4 keer laer as dié van Acuvette (1.0 × 10–3). Die vinnige wisseling van die vloeiende oplossing in die kapillêr verminder die effek van stelselgeraas (bv. drywing) op die akkuraatheid van die absorbansieverskil in vergelyking met die retensie-oplossing in die kuvet. Byvoorbeeld, soos getoon in fig. 3(b)-(d), kan ΔV maklik onderskei word van 'n drywingssein as gevolg van vinnige monsterwisseling in die klein volume kapillêr.
Soos in Tabel 2 getoon, is 'n reeks glukose-oplossings teen verskillende konsentrasies voorberei met behulp van DI H2O as oplosmiddel. Gekleurde of blanko monsters is voorberei deur glukose-oplossing of gedeïoniseerde water te meng met chromogeniese oplossings van glukose-oksidase (GOD) en peroksidase (POD) 37 in 'n vaste volumeverhouding van onderskeidelik 3:1. Fig. 8 toon optiese foto's van nege gekleurde monsters (S2-S10) met glukose-konsentrasies wat wissel van 2.0 mM (links) tot 5.12 nM (regs). Rooiheid neem af met afnemende glukose-konsentrasie.
Die resultate van metings van monsters 4, 9 en 10 met 'n MWC-gebaseerde fotometer word onderskeidelik in Fig. 9(a)-(c) getoon. Soos in fig. 9(c) getoon, word die gemete ΔV minder stabiel en neem stadig toe tydens die meting namate die kleur van die GOD-POD-reagens self (selfs sonder om glukose by te voeg) stadig in die lig verander. Dus kan opeenvolgende ΔV-metings nie herhaal word vir monsters met 'n glukosekonsentrasie van minder as 5.12 nM (monster 10) nie, want wanneer ΔV klein genoeg is, kan die onstabiliteit van die GOD-POD-reagens nie meer verwaarloos word nie. Daarom is die deteksielimiet vir glukose-oplossing 5.12 nM, hoewel die ooreenstemmende ΔV-waarde (0.52 µV) baie groter is as die ruiswaarde (0.03 µV), wat aandui dat 'n klein ΔV steeds opgespoor kan word. Hierdie deteksielimiet kan verder verbeter word deur meer stabiele chromogeniese reagense te gebruik.
(a) Meetresultate vir monster 4, (b) monster 9, en (c) monster 10 met behulp van 'n MWC-gebaseerde fotometer.
Die AMWC-absorbansie kan bereken word deur die gemete Vcolor-, Vblank- en Vdark-waardes te gebruik. Vir 'n fotodetektor met 'n wins van 105 is Vdark -0.068 μV. Metings vir alle monsters kan in die aanvullende materiaal ingestel word. Ter vergelyking is glukosemonsters ook met 'n spektrofotometer gemeet en die gemete absorbansie van Acuvette het 'n deteksielimiet van 0.64 µM (monster 7) bereik soos getoon in Figuur 10.
Die verband tussen absorbansie en konsentrasie word in Figuur 11 aangebied. Met die MWC-gebaseerde fotometer is 'n 125-voudige verbetering in die deteksielimiet bereik in vergelyking met die kuvet-gebaseerde spektrofotometer. Hierdie verbetering is laer as die rooi ink-toets as gevolg van die swak stabiliteit van die GOD-POD-reagens. 'n Nie-lineêre toename in absorbansie by lae konsentrasies is ook waargeneem.
Die MWC-gebaseerde fotometer is ontwikkel vir die ultra-sensitiewe opsporing van vloeibare monsters. Die optiese pad kan aansienlik vergroot word, en baie langer as die fisiese lengte van die MWC, omdat lig wat deur die geriffelde gladde metaal sywande verstrooi word, binne die kapillêr gehou kan word ongeag die invalshoek. Konsentrasies so laag as 5.12 nM kan bereik word met behulp van konvensionele GOD-POD-reagense danksy nuwe nie-lineêre optiese versterking en vinnige monsterskakeling en glukose-opsporing. Hierdie kompakte en goedkoop fotometer sal wyd gebruik word in lewenswetenskappe en omgewingsmonitering vir spoorontleding.
Soos getoon in Figuur 1, bestaan ​​die MWC-gebaseerde fotometer uit 'n 7 cm lange MWC (binnediameter 1.7 mm, buitediameter 3.18 mm, EP-klas elektrogepoleerde binneoppervlak, SUS316L vlekvrye staalkapillêr), 'n 505 nm golflengte LED (Thorlabs M505F1), en lense (straalverspreiding ongeveer 6.6 grade), veranderlike versterkingsfotodetektor (Thorlabs PDB450C) en twee T-verbindings vir optiese kommunikasie en vloeistof in/uit. Die T-verbinding word gemaak deur 'n deursigtige kwartsplaat aan 'n PMMA-buis te bind waarin MWC- en Peek-buise (0.72 mm ID, 1.6 mm OD, Vici Valco Corp.) styf ingevoeg en vasgeplak word. 'n Driewegklep wat aan die Pike-inlaatbuis gekoppel is, word gebruik om die inkomende monster te skakel. Die fotodetektor kan die ontvangde optiese krag P omskakel in 'n versterkte spanningssein N×V (waar V/P = 1.0 V/W teen 1550 nm, kan die versterking N handmatig aangepas word in die reeks van 103-107). Vir bondigheid word V in plaas van N×V as die uitsetsein gebruik.
Ter vergelyking is 'n kommersiële spektrofotometer (Agilent Technologies Cary 300-reeks met R928 High Efficiency Photomultiplier) met 'n 1.0 cm kuvetsel ook gebruik om die absorbansie van vloeibare monsters te meet.
Die binneste oppervlak van die MWC-snit is ondersoek met behulp van 'n optiese oppervlakprofieleerder (ZYGO New View 5022) met 'n vertikale en laterale resolusie van onderskeidelik 0.1 nm en 0.11 µm.
Alle chemikalieë (analitiese graad, geen verdere suiwering nie) is aangekoop van Sichuan Chuangke Biotechnology Co., Ltd. Glukosetoetsstelle sluit in glukoseoksidase (GOD), peroksidase (POD), 4-aminoantipirien en fenol, ens. Die chromogeniese oplossing is voorberei volgens die gewone GOD-POD 37-metode.
Soos in Tabel 2 getoon, is 'n reeks glukose-oplossings teen verskillende konsentrasies voorberei met behulp van DI H2O as 'n verdunningsmiddel met behulp van 'n seriële verdunningsmetode (sien Aanvullende Materiaal vir besonderhede). Berei gekleurde of blanko monsters voor deur glukose-oplossing of gedeïoniseerde water met chromogeniese oplossing in 'n vaste volumeverhouding van 3:1 te meng, onderskeidelik. Alle monsters is vir 10 minute voor meting by 37°C gestoor, beskerm teen lig. In die GOD-POD-metode word gekleurde monsters rooi met 'n absorpsie-maksimum by 505 nm, en die absorpsie is amper eweredig aan die glukosekonsentrasie.
Soos in Tabel 1 getoon, is 'n reeks rooi inkoplossings (Ostrich Ink Co., Ltd., Tianjin, China) voorberei deur die reeksverdunningsmetode met DI H2O as oplosmiddel.
Hoe om hierdie artikel aan te haal: Bai, M. et al. Kompakte fotometer gebaseer op metaalgolfgeleierkapillêre: vir die bepaling van nanomolêre konsentrasies van glukose. die wetenskap. 5, 10476. doi: 10.1038/srep10476 (2015).
Dress, P. & Franke, H. Verhoging van die akkuraatheid van vloeistofanalise en pH-waardebeheer met behulp van 'n vloeistofkern-golfleier. Dress, P. & Franke, H. Verhoging van die akkuraatheid van vloeistofanalise en pH-waardebeheer met behulp van 'n vloeistofkern-golfleier.Dress, P. en Franke, H. Verbetering van die akkuraatheid van vloeistofanalise en pH-beheer met 'n vloeistofkerngolfgeleier. Dress, P. & Franke, H. 使用液芯波导提高液体分析和pH 值控制的准确性. Dress, P. & Franke, H. 使用液芯波导提高液体分析和pHDress, P. en Franke, H. Verbetering van die akkuraatheid van vloeistofanalise en pH-beheer met behulp van vloeistofkerngolfgidse.Skakel oor na wetenskap. meter. 68, 2167–2171 (1997).
Li, QP, Zhang, J. -Z., Millero, FJ & Hansell, DA Deurlopende kolorimetriese bepaling van spoorammonium in seewater met 'n langpadvloeibare golfgeleierkapillêre sel. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA Deurlopende kolorimetriese bepaling van spoorammonium in seewater met 'n langpadvloeistofgolfgeleierkapillêre sel.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ en Hansel, DA Deurlopende kolorimetriese bepaling van spoorhoeveelhede ammonium in seewater met behulp van 'n kapillêre sel met 'n vloeibare golfgeleier. Li, QP, Zhang, J. -Z., Millero, FJ & Hansell, DA 用长程液体波导毛细管连续比色测定海水中的痕量铵。 Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ en Hansel, DA Deurlopende kolorimetriese bepaling van spoorhoeveelhede ammonium in seewater met behulp van langafstand-vloeibare golfgeleierkapillêre.Chemie in Maart. 96, 73–85 (2005).
Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS-oorsig oor onlangse toepassings van die vloeibare golfgeleierkapillêre sel in vloeigebaseerde analisetegnieke om die sensitiwiteit van spektroskopiese deteksiemetodes te verbeter. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS-oorsig oor onlangse toepassings van die vloeibare golfgeleierkapillêre sel in vloeigebaseerde analisetegnieke om die sensitiwiteit van spektroskopiese deteksiemetodes te verbeter.Pascoa, RNMJ, Toth, IV en Rangel, AOSS 'n Oorsig van onlangse toepassings van die vloeibare golfgeleierkapillêre sel in vloei-analisetegnieke om die sensitiwiteit van spektroskopiese deteksiemetodes te verbeter. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS回顾液体波导毛细管单元在基于流动的分析技术中的最新应用，以提高光谱检测方法的灵敏度. Páscoa, rnmj, tóth, IV & rangel, aoss检测 方法 的。。。 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 度 灵敏度灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度Pascoa, RNMJ, Toth, IV en Rangel, AOSS 'n Oorsig van onlangse toepassings van vloeibare golfgeleierkapillêre selle in vloei-gebaseerde analitiese metodes om die sensitiwiteit van spektroskopiese deteksiemetodes te verbeter.anus. Chem. Wet 739, 1-13 (2012).
Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Ondersoek na die dikte van Ag, AgI films in die kapillêr vir hol golfgidse. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Ondersoek na die dikte van Ag, AgI films in die kapillêr vir hol golfgidse.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. en Shen J. Ondersoek van die dikte van films Ag, AgI in kapillêr vir hol golfgidse. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. 中空波导毛细管中Ag、AgI 薄膜厚度的研究。 Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Navorsing oor die dikte van dun film van Ag en AgI in die lugkanaal.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. en Shen J. Ondersoek van dunfilmdikte Ag, AgI in hol golfgeleierkapillêre.Infrarooi fisika. tegnologie 42, 501–508 (2001).
Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Bepaling van nanomolêre konsentrasies van fosfaat in natuurlike waters deur middel van vloei-inspuiting met 'n langpadlengte vloeistofgolfgeleierkapillêre sel en vastetoestand spektrofotometriese deteksie. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Bepaling van nanomolêre konsentrasies van fosfaat in natuurlike waters deur middel van vloei-inspuiting met 'n langpadlengte vloeistofgolfgeleierkapillêre sel en vastetoestand spektrofotometriese deteksie.Gimbert, LJ, Haygarth, PM en Worsfold, PJ Bepaling van nanomolêre fosfaatkonsentrasies in natuurlike waters deur middel van vloei-inspuiting met 'n vloeibare golfgeleierkapillêre sel en vastetoestand-spektrofotometriese deteksie. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ使用流动注射和长光程液体波导毛细管和固态分光光度检测法测定天然水中纳摩尔浓度的磷酸盐. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Bepaling van fosfaatkonsentrasie in natuurlike water met behulp van 'n vloeistofspuit en langafstand-vloeistofgolfgeleierkapillêre buis.Gimbert, LJ, Haygarth, PM en Worsfold, PJ Bepaling van nanomolêre fosfaat in natuurlike water met behulp van inspuitvloei en kapillêre golfgeleier met lang optiese pad en vastetoestand spektrofotometriese deteksie.Taranta 71, 1624–1628 (2007).
Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Lineariteit en effektiewe optiese padlengte van vloeibare golfgeleierkapillêre selle. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Lineariteit en effektiewe optiese padlengte van vloeibare golfgeleierkapillêre selle.Belz M., Dress P., Suhitsky A. en Liu S. Lineariteit en effektiewe optiese padlengte in vloeibare golfgidse in kapillêre selle. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. 液体波导毛细管细胞的线性和有效光程长度。 Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Die lineariteit en effektiewe lengte van vloeibare water.Belz M., Dress P., Suhitsky A. en Liu S. Lineêre en effektiewe optiese padlengte in kapillêre selvloeistofgolf.SPIE 3856, 271–281 (1999).
Dallas, T. & Dasgupta, PK Lig aan die einde van die tonnel: onlangse analitiese toepassings van vloeibare-kern golfgidse. Dallas, T. & Dasgupta, PK Lig aan die einde van die tonnel: onlangse analitiese toepassings van vloeibare-kern golfgidse.Dallas, T. en Dasgupta, PK Lig aan die einde van die tonnel: onlangse analitiese toepassings van vloeibare-kern golfgidse. Dallas, T. & Dasgupta, PK Lig aan die einde van die tonnel：液芯波导的最新分析应用。 Dallas, T. & Dasgupta, PK Lig aan die einde van die tonnel：液芯波导的最新分析应用。Dallas, T. en Dasgupta, PK Lig aan die einde van die tonnel: die nuutste analitiese toepassing van vloeibare-kern golfgidse.TrAC, tendensanalise. Chemies. 23, 385–392 (2004).
Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID 'n Veelsydige fotometriese deteksiesel vir totale interne refleksie vir vloei-analise. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID 'n Veelsydige fotometriese deteksiesel vir totale interne refleksie vir vloei-analise.Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR en McKelvey, ID Universele fotometriese totale interne refleksiesel vir vloei-analise. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID 用于流量分析的多功能全内反射光度检测池。 Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, IDEllis, PS, Gentle, BS, Grace, MR en McKelvey, ID Universele TIR fotometriese sel vir vloei-analise.Taranta 79, 830–835 (2009).
Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Multirefleksie fotometriese vloeisel vir gebruik in vloei-inspuiting-analise van riviermondingswaters. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Multirefleksie fotometriese vloeisel vir gebruik in vloei-inspuiting-analise van riviermondingswaters.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ en McKelvey, ID 'n Multi-reflektansie fotometriese vloeisel vir gebruik in vloei-analise van riviermondingswaters. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ en McKelvey, ID 'n Multi-reflektansie fotometriese vloeisel vir vloei-inspuiting-analise in riviermondingswaters.anus Chim. Acta 499, 81-89 (2003).
Pan, J. -Z., Yao, B. & Fang, Q. Handfotometer gebaseer op vloeistofkern-golfgeleierabsorpsiedeteksie vir nanoliter-skaal monsters. Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Handfotometer gebaseer op vloeistofkern-golfgeleierabsorpsiedeteksie vir nanoliter-skaal monsters.Pan, J.-Z., Yao, B. en Fang, K. 'n Handfotometer gebaseer op vloeistofkerngolflengte-absorpsiedeteksie vir nanoliter-skaal monsters. Pan, J. -Z., Yao, B. & Fang, Q. 基于液芯波导吸收检测的纳升级样品手持光度计。 Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Gebaseer op 液芯波波水水水油法的纳法手手手持光度计。Pan, J.-Z., Yao, B. en Fang, K. 'n Handfotometer met 'n nanoskaalmonster gebaseer op die opsporing van absorpsie in 'n vloeibare kerngolf.anus Chemical. 82, 3394–3398 (2010).
Zhang, J.-Z. Verhoog die sensitiwiteit van inspuitvloei-analise deur 'n kapillêre vloeisel met 'n lang optiese pad vir spektrofotometriese deteksie te gebruik. anus. die wetenskap. 22, 57–60 (2006).
D'Sa, EJ & Steward, RG Vloeibare kapillêre golfgeleiertoepassing in absorbansiespektroskopie (Antwoord op die kommentaar deur Byrne en Kaltenbacher). D'Sa, EJ & Steward, RG Vloeibare kapillêre golfgeleiertoepassing in absorbansiespektroskopie (Antwoord op die kommentaar deur Byrne en Kaltenbacher).D'Sa, EJ en Steward, RG Toepassings van vloeibare kapillêre golfgidse in absorpsiespektroskopie (Antwoord op kommentaar deur Byrne en Kaltenbacher). D'Sa, EJ & Steward, RG 液体毛细管波导在吸收光谱中的应用（回复Byrne 和Kaltenbacher 的评论）。 D'Sa, EJ & Steward, RG Toepassing van vloeistof 毛绿波波对在absorpsiespektrum（回复Byrne和Kaltenbacher的评论）.D'Sa, EJ en Steward, RG Vloeibare kapillêre golfgidse vir absorpsiespektroskopie (in reaksie op kommentaar deur Byrne en Kaltenbacher).limonol. Oseanograaf. 46, 742–745 (2001).
Khijwania, SK & Gupta, BD Veseloptiese evanesente veldabsorpsiesensor: Effek van veselparameters en geometrie van die sonde. Khijwania, SK & Gupta, BD Veseloptiese evanesente veldabsorpsiesensor: Effek van veselparameters en geometrie van die sonde.Hijvania, SK en Gupta, BD Veseloptiese Evanescente Veldabsorpsiesensor: Invloed van Veselparameters en Probegeometrie. Khijwania, SK & Gupta, BD 光纤倏逝场吸收传感器：光纤参数和探头几何形状的影响。 Khijwania, SK en Gupta, BDHijvania, SK en Gupta, BD Evanescente veldabsorpsie veseloptiese sensors: invloed van veselparameters en sondegeometrie.Optika en Kwantumelektronika 31, 625–636 (1999).
Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Hoekige uitset van hol, metaalgevoerde, golfgeleier Raman-sensors. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Hoekige uitset van hol, metaalgevoerde, golfgeleier Raman-sensors.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. en Woodruff, SD Hoekige uitset van hol golfgeleier Raman-sensors met metaalvoering. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD 空心金属内衬波导拉曼传感器的角输出。 Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. en Woodruff, SD Hoekuitset van 'n Raman-sensor met 'n kaalmetaalgolfgeleier.aansoek om te kies 51, 2023-2025 (2012).
Harrington, JA 'n Oorsig van hol golfgidse vir IR-oordrag. veselintegrasie. om te kies. 19, 211–227 (2000).