Dankon pro via vizito al Nature.com. La retumilversio, kiun vi uzas, havas limigitan subtenon por CSS. Por la plej bona sperto, ni rekomendas, ke vi uzu ĝisdatigitan retumilon (aŭ malŝaltu la Kongruecan Reĝimon en Internet Explorer). Dume, por certigi daŭran subtenon, ni prezentos la retejon sen stiloj kaj JavaScript.
Spuranalizo de likvaj specimenoj havas vastan gamon da aplikoj en la vivsciencoj kaj media monitorado. En ĉi tiu laboro, ni evoluigis kompaktan kaj nekostan fotometron bazitan sur metalaj ondgvidilaj kapilaroj (MCC-oj) por ultrasentema determinado de sorbado. La optika vojo povas esti multe pligrandigita, kaj multe pli longa ol la fizika longo de la MWC, ĉar lumo disigita de la ondumitaj glataj metalaj flankmuroj povas esti enhavita ene de la kapilaro sendepende de la incida angulo. Koncentriĝoj eĉ nur 5.12 nM povas esti atingitaj uzante komunajn kromogenajn reakciilojn pro nova nelineara optika amplifikado kaj rapida specimenŝaltado kaj glukozodetekto.
Fotometrio estas vaste uzata por spuranalizo de likvaj specimenoj pro la abundo de haveblaj kromogenaj reakciiloj kaj duonkonduktaĵaj optoelektronikaj aparatoj1,2,3,4,5. Kompare kun tradicia kuvet-bazita absorbaddeterminado, likvaj ondgvidilaj (LWC) kapilaroj reflektas (TIR) ​​tenante la sondilan lumon ene de la kapilaro1,2,3,4,5. Tamen, sen plia plibonigo, la optika vojo estas nur proksima al la fizika longo de LWC3.6, kaj pligrandigo de la LWC-longo preter 1.0 m suferos de forta lummalfortiĝo kaj alta risko de vezikoj, ktp.3, 7. Rilate al la proponita plurreflekta ĉelo por plibonigoj de la optika vojo, la detektolimo estas plibonigita nur je faktoro de 2.5-8.9.
Nuntempe ekzistas du ĉefaj tipoj de LWC (malgranda likva spiralo), nome Teflonaj AF-kapilaroj (havantaj refraktan indicon de nur ~1.3, kio estas pli malalta ol tiu de akvo) kaj silikaj kapilaroj kovritaj per Teflonaj AF aŭ metalaj filmoj1,3,4. Por atingi TIR (transiran infraruĝan resonancan radiadon) ĉe la interfaco inter dielektrikaj materialoj, necesas materialoj kun malalta refrakta indico kaj altaj lum-incidaj anguloj3,6,10. Rilate al Teflonaj AF-kapilaroj, Teflonaj AF estas spireblaj pro sia pora strukturo3,11 kaj povas absorbi malgrandajn kvantojn da substancoj en akvaj specimenoj. Por kvarcaj kapilaroj kovritaj ekstere per Teflonaj AF aŭ metalo, la refrakta indico de kvarco (1.45) estas pli alta ol tiu de plej multaj likvaj specimenoj (ekz. 1.33 por akvo)3,6,12,13. Por kapilaroj kovritaj interne per metala filmo, transportaj ecoj estis studitaj14,15,16,17,18, sed la tega procezo estas komplika, la surfaco de la metala filmo havas malglatan kaj poran strukturon4,19.
Krome, komercaj LWC-oj (AF Teflon Coated Capillaries kaj AF Teflon Coated Silica Capillaries, World Precision Instruments, Inc.) havas kelkajn aliajn malavantaĝojn, kiel ekzemple: por difektoj. . La granda morta volumeno de la TIR3,10, (2) T-konektilo (por konekti kapilarojn, fibrojn kaj enirajn/elirajn tubojn) povas kapti aervezikojn10.
Samtempe, la determinado de glukozoniveloj estas tre grava por la diagnozo de diabeto, hepatcirozo kaj mensmalsano20, kaj multaj detektaj metodoj kiel fotometrio (inkluzive de spektrofotometrio 21, 22, 23, 24, 25 kaj kolorimetrio sur papero 26, 27, 28), galvanometrio 29, 30, 31, fluorometrio 32, 33, 34, 35, optika polarimetrio 36, surfaca plasmona resonanco 37, Fabry-Perot-kavaĵo 38, elektrokemio 39 kaj kapilara elektroforezo 40,41 kaj tiel plu. Tamen, la plej multaj el ĉi tiuj metodoj postulas multekostan ekipaĵon, kaj detekto de glukozo je pluraj nanomolaraj koncentriĝoj restas defio (ekzemple, por fotometriaj mezuradoj21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, la plej malalta koncentriĝo de glukozo). la limigo estis nur 30 nM kiam prusaj bluaj nanopartikloj estis uzitaj kiel peroksidazaj imitistoj). Nanomolaraj glukozoanalizoj ofte necesas por molekulnivelaj ĉelaj studoj kiel ekzemple inhibicio de homa prostatkancera kresko42 kaj la CO2-fiksa konduto de Prochlorococcus en la oceano.
En ĉi tiu artikolo, kompakta, malmultekosta fotometro bazita sur metala ondgvidila kapilaro (MWC), SUS316L-neoksidebla ŝtala kapilaro kun elektropolurita interna surfaco, estis evoluigita por ultrasentema absorba determinado. Ĉar lumo povas esti kaptita ene de metalaj kapilaroj sendepende de la incida angulo, la optika vojo povas esti multe pliigita per lumdisĵeto sur ondumitaj kaj glataj metalaj surfacoj, kaj estas multe pli longa ol la fizika longo de la MWC. Krome, simpla T-konektilo estis desegnita por la optika konekto kaj fluida eniro/eliro por minimumigi mortan volumenon kaj eviti vezikkaptadon. Por la 7 cm³ MWC-fotometro, la detektolimo estas plibonigita ĉirkaŭ 3000-oble kompare kun la komerca spektrofotometro kun 1 cm³ kuveto pro la nova plibonigo de la nelineara optika vojo kaj rapida specimenŝaltado, kaj la glukoza detektokoncentriĝo ankaŭ povas esti atingita nur 5.12 nM uzante komunajn kromogenajn reakciilojn.
Kiel montrite en Figuro 1, la fotometro bazita sur MWC konsistas el 7 cm longa MWC kun EP-grada elektropolurita interna surfaco, 505 nm LED-o kun lenso, alĝustigebla gajnofotodetektilo, kaj du por optika kuplado kaj likva enigo. Elirejo. Tridirekta valvo konektita al la Pike-enira tubo estas uzata por ŝalti la alvenantan specimenon. La Peek-tubo perfekte konvenas al la kvarca plato kaj MWC, do la morta volumeno en la T-konektilo estas minimumigita, efike malhelpante kapti aervezikojn. Krome, la kolimatita fasko povas esti facile kaj efike enkondukita en la MWC tra la T-peca kvarca plato.
La fasko kaj likva specimeno estas enkondukitaj en la MCC-on tra T-forma peco, kaj la fasko pasanta tra la MCC estas ricevita de fotodetektilo. Alvenantaj solvaĵoj de makulitaj aŭ blankaj specimenoj estis alterne enkondukitaj en la ICC-on tra tridirekta valvo. Laŭ la leĝo de Beer, la optika denseco de kolora specimeno povas esti kalkulita per la ekvacio. 1.10
kie Vcolor kaj Vblank estas la eliraj signaloj de la fotodetektilo kiam koloraj kaj blankaj provaĵoj estas enkondukitaj en la MCC, respektive, kaj Vdark estas la fona signalo de la fotodetektilo kiam la LED estas malŝaltita. La ŝanĝo en la elira signalo ΔV = Vcolor–Vblank povas esti mezurita per ŝaltado de provaĵoj. Laŭ la ekvacio. Kiel montrite en Figuro 1, se ΔV estas multe pli malgranda ol Vblank–Vdark, kiam oni uzas provaĵan ŝaltilskemon, malgrandaj ŝanĝoj en Vblank (ekz. drivo) povas havi malmultan efikon sur la AMWC-valoron.
Por kompari la rendimenton de la MWC-bazita fotometro kun la kuvet-bazita spektrofotometro, ruĝa inkosolvaĵo estis uzata kiel la kolorprovaĵo pro ĝia bonega kolorstabileco kaj bona koncentriĝ-absorba lineareco, DI-H2O kiel blanka provaĵo. Kiel montrite en Tabelo 1, serio da ruĝaj inkosolvaĵoj estis preparitaj per la seria diluometodo uzante DI-H2O kiel solvilon. La relativa koncentriĝo de provaĵo 1 (S1), nediluita originala ruĝa farbo, estis determinita kiel 1.0. En figuro 2 montras optikajn fotojn de 11 ruĝaj inkoprovaĵoj (S4 ĝis S14) kun relativaj koncentriĝoj (listigitaj en Tabelo 1) intervalantaj de 8.0 × 10–3 (maldekstre) ĝis 8.2 × 10–10 (dekstre).
La mezurrezultoj por specimeno 6 estas montritaj en Fig. 3(a). La ŝaltpunktoj inter makulitaj kaj blankaj specimenoj estas markitaj en la figuro per duoblaj sagoj "↔". Videblas, ke la elira tensio rapide pliiĝas kiam oni ŝanĝas de koloraj specimenoj al blankaj specimenoj kaj inverse. Vkoloro, Vblanka kaj la koresponda ΔV povas esti akiritaj kiel montrite en la figuro.
(a) Mezurrezultoj por specimeno 6, (b) specimeno 9, (c) specimeno 13, kaj (d) specimeno 14 uzante MWC-bazitan fotometron.
La mezurrezultoj por specimenoj 9, 13, kaj 14 estas montritaj en Fig. 3(b)-(d), respektive. Kiel montrite en Figuro 3(d), la mezurita ΔV estas nur 5 nV, kio estas preskaŭ 3-obla la bruovaloro (2 nV). Malgrandan ΔV malfacilas distingi de bruo. Tiel, la detektolimo atingis relativan koncentriĝon de 8.2×10⁻¹⁵ (specimeno 14). Kun la helpo de ekvacioj. 1. AMWC-absorbo povas esti kalkulita el mezuritaj Vcolor, Vblank kaj Vdark-valoroj. Por fotodetektilo kun gajno de 10⁴ Vdark estas -0.68 μV. La mezurrezultoj por ĉiuj specimenoj estas resumitaj en Tabelo 1 kaj troveblas en la suplementa materialo. Kiel montrite en Tabelo 1, absorbo trovita ĉe altaj koncentriĝoj saturas, do absorbo super 3.7 ne povas esti mezurita per MWC-bazitaj spektrometroj.
Por komparo, ankaŭ specimeno de ruĝa inko estis mezurita per spektrofotometro kaj la mezurita absorbado de Acuvette estas montrita en Figuro 4. La valoroj de Acuvette je 505 nm (kiel montrite en Tabelo 1) estis akiritaj per referenco al la kurboj de specimenoj 10, 11, aŭ 12 (kiel montrite en la enmetita bildo). al Figuro 4) kiel bazlinio. Kiel montrite, la detektolimo atingis relativan koncentriĝon de 2.56 x 10-6 (specimeno 9) ĉar la absorbaj kurboj de specimenoj 10, 11 kaj 12 estis nedistingeblaj unu de la alia. Tiel, uzante la MWC-bazitan fotometron, la detektolimo estis plibonigita je faktoro de 3125 kompare kun la kuvet-bazita spektrofotometro.
La dependeco sorbado-koncentriĝo estas prezentita en Fig. 5. Por kuvetaj mezuradoj, la absorbado estas proporcia al la inkokoncentriĝo ĉe vojlongo de 1 cm. Dume, por MWC-bazitaj mezuradoj, nelineara pliiĝo en absorbado estis observita ĉe malaltaj koncentriĝoj. Laŭ la leĝo de Beer, la absorbado estas proporcia al la optika vojlongo, do la absorba gajno AEF (difinita kiel AEF = AMWC/Akuveto ĉe la sama inkokoncentriĝo) estas la rilatumo de MWC al la optika vojlongo de la kuveto. Kiel montrite en Figuro 5, ĉe altaj koncentriĝoj, la konstanta AEF estas ĉirkaŭ 7.0, kio estas racia ĉar la longo de la MWC estas ekzakte 7-oble la longo de 1 cm kuveto. Tamen, ĉe malaltaj koncentriĝoj (rilata koncentriĝo <1,28 × 10⁻⁵), AEF pliiĝas kun malkreskanta koncentriĝo kaj atingus valoron de 803 ĉe rilata koncentriĝo de 8,2 × 10⁻⁵ per eksterpolado de la kurbo de kuvet-bazita mezurado. Tamen, ĉe malaltaj koncentriĝoj (rilata koncentriĝo <1,28 × 10⁻⁵), AEF pliiĝas kun malkreskanta koncentriĝo kaj atingus valoron de 803 ĉe rilata koncentriĝo de 8,2 × 10⁻⁵ per eksterpolado de la kurbo de kuvet-bazita mezurado. Однако при низких концентрациях (относительная концентрация <1,28 × 10–5) AEF увеличициях увеличичивается моднако при низких концентрациях концентрации и может достигать значения 803 при относительной концентрации 8,2 × 10–10–10 при при относительной концентрации 8,2 × 10–10 при кривой измерения на основе кюветы. Tamen, ĉe malaltaj koncentriĝoj (relativa koncentriĝo <1,28 × 10–5), la AEF pliiĝas kun malkreskanta koncentriĝo kaj povas atingi valoron de 803 ĉe relativa koncentriĝo de 8,2 × 10–10 kiam ekstrapolite de kuvet-bazita mezurkurbo.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，在相关渓010.基于比色皿的测量曲线，在相关渓012.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 ， 并且 并且 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 达到 。 到 。 8-10 Однако при низких концентрациях (релевантные концентрации < 1,28 × 10-5) АЭП увелитрациях вселитрациях концентрации, и при экстраполяции кривой измерения на основе кюветы она достигает зноия четнове кюветы концентрации 8,2 × 10–10 803 . Tamen, ĉe malaltaj koncentriĝoj (relevantaj koncentriĝoj < 1.28 × 10⁻⁵) la AED pliiĝas kun malkreskanta koncentriĝo, kaj kiam ekstrapolite de kuvet-bazita mezurkurbo, ĝi atingas relativan koncentriĝvaloron de 8.2 × 10⁻⁵.Tio rezultigas korespondan optikan vojon de 803 cm (AEF × 1 cm), kiu estas multe pli longa ol la fizika longo de la MWC, kaj eĉ pli longa ol la plej longa komerce havebla LWC (500 cm de World Precision Instruments, Inc.). Doko Engineering LLC havas longon de 200 cm). Ĉi tiu nelineara pliiĝo en sorbado en la LWC ne estis antaŭe raportita.
En fig. 6(a)-(c) estas respektive optika bildo, mikroskopa bildo, kaj optika profilbildo de la interna surfaco de la MWC-sekcio. Kiel montrite en fig. 6(a), la interna surfaco estas glata kaj brila, povas reflekti videblan lumon, kaj estas tre reflekta. Kiel montrite en fig. 6(b), pro la deformebleco kaj kristala naturo de la metalo, malgrandaj mezaj surfacoj kaj neregulaĵoj aperas sur la glata surfaco. Konsiderante la malgrandan areon (<5 μm×5 μm), la malglateco de plejparto de la surfaco estas malpli ol 1.2 nm (Fig. 6(c)). Konsiderante malgrandan areon (<5 μm×5 μm), la malglateco de plejparto de la surfaco estas malpli ol 1.2 nm (Fig. 6(c)). Ввиду малой площади (<5 мкм×5 мкм) шероховатость большей части поверхности составляет (1, мставляет. 6(в)). Pro la malgranda areo (<5 µm×5 µm), la malglateco de plejparto de la surfaco estas malpli ol 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 поверхноства поверхностей поверхностей 12 мкм, шероховатость нм (рис. 6(в)). Konsiderante la malgrandan areon (<5 µm × 5 µm), la malglateco de plej multaj surfacoj estas malpli ol 1.2 nm (Fig. 6(c)).
(a) Optika bildo, (b) mikroskopa bildo, kaj (c) optika bildo de la interna surfaco de la MWC-tranĉo.
Kiel montrite en fig. 7(a), la optika vojo LOP en la kapilaro estas determinita per la incida angulo θ (LOP = LC/sinθ, kie LC estas la fizika longo de la kapilaro). Por Teflonaj AF-kapilaroj plenigitaj per DI H2O, la incida angulo devas esti pli granda ol la kritika angulo de 77.8°, do la LOP estas malpli ol 1.02 × LC sen plia plibonigo3.6. Dum, kun MWC, la enfermo de lumo ene de la kapilaro estas sendependa de refrakta indico aŭ incida angulo, do kiam la incida angulo malpliiĝas, la lumvojo povas esti multe pli longa ol la longo de la kapilaro (LOP » LC). Kiel montrite en fig. 7(b), la ondumita metala surfaco povas indukti lumdisĵeton, kiu povas multe pliigi la optikan vojon.
Tial, ekzistas du lumvojoj por MWC: rekta lumo sen reflekto (LOP = LC) kaj segdenta lumo kun multoblaj reflektoj inter la flankaj muroj (LOP » LC). Laŭ la leĝo de Beer, la intenseco de la transdonita rekta kaj zigzaga lumo povas esti esprimita kiel PS×exp(-α×LC) kaj PZ×exp(-α×LOP) respektive, kie la konstanto α estas la sorba koeficiento, kiu tute dependas de la inkkoncentriĝo.
Por altkoncentriĝa inko (ekz., rilata koncentriĝo >1.28 × 10⁻⁵), la zigzaga lumo estas tre malfortigita kaj ĝia intenseco estas multe pli malalta ol tiu de rekta lumo, pro la granda absorba koeficiento kaj ĝia multe pli longa optika vojo. Por altkoncentriĝa inko (ekz., rilata koncentriĝo >1.28 × 10⁻⁵), la zigzaga lumo estas tre malfortigita kaj ĝia intenseco estas multe pli malalta ol tiu de rekta lumo, pro la granda absorba koeficiento kaj ĝia multe pli longa optika vojo. Для чернил с высокой концентрацией (например, относительная концентрация >1,28 × 10-5) зогигбы сильно затухает, а его интенсивность намного ниже, чем у прямого света, из-за болфьфшогиофьфшогио больного ниже поглощения и гораздо более длинного оптического излучения. Por inko kun alta koncentriĝo (ekz. relativa koncentriĝo >1,28×10⁻⁵), la zigzaga lumo estas forte malfortigita kaj ĝia intenseco estas multe pli malalta ol tiu de rekta lumo pro la granda sorba koeficiento kaj multe pli longa optika emisio.trako.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 很 大 减 很 大 度 大 度直光 ， 这 是 吸收 系数 大 光学 时间 更。。。 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长Для чернил с высокой концентрацией (например, релевантные концентрации >1,28×10-5) зигозаго зигзаго значительно ослабляется, и его интенсивность намного ниже, чем у прямого света из-болоь Јого коэффициента поглощения и более длительного оптического времени. Por inkoj kun alta koncentriĝo (ekz., koncernaj koncentriĝoj >1.28×10⁻⁵), la zigzaga lumo estas signife malfortigita kaj ĝia intenseco estas multe pli malalta ol tiu de rekta lumo pro la granda sorba koeficiento kaj pli longa optika tempo.malgranda vojo.Tiel, rekta lumo dominis la absorbancan determinadon (LOP=LC) kaj la AEF estis tenata konstanta je ~7.0. Kontraste, kiam la absorba koeficiento malpliiĝas kun malkreskanta inkkoncentriĝo (ekz., rilata koncentriĝo <1,28 × 10⁻⁵), la intenseco de zigzaga lumo pliiĝas pli rapide ol tiu de rekta lumo kaj tiam zigzaga lumo komencas ludi pli gravan rolon. Kontraste, kiam la absorba koeficiento malpliiĝas kun malkreskanta inkkoncentriĝo (ekz., rilata koncentriĝo <1,28 × 10⁻⁵), la intenseco de zigzaga lumo pliiĝas pli rapide ol tiu de rekta lumo kaj tiam zigzaga lumo komencas ludi pli gravan rolon. Напротив, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чрернии чрернир относительная концентрация <1,28 × 10-5), интенсивность зигзагообразного света увелитчемя ваелистче вае, интенсивность прямого света, и затем начинает играть зигзагообразный свет. Male, kiam la sorba koeficiento malpliiĝas kun malkreskanta inkokoncentriĝo (ekzemple, la relativa koncentriĝo <1.28×10-5), la intenseco de la zigzaga lumo pliiĝas pli rapide ol tiu de la rekta lumo, kaj tiam zigzaga lumo komencas ludi.pli gravan rolon.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<1.28×10-5-5 ），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个更退个恴隀个更隀个更皀一相反 ， 当 吸收 系数 随着 墨水 的 降低 而 降低 时 例如 例如 ， 相兦 浓关 18. 10-5） ， 字形光 的 强度 比 增加 得 更 ， 然后 z 字形光 发挥 作用 一 作用 一 作用 一 作用 一 作用 一 作用 一 更 更更 更 更 更 更 更 更 更 HI的角色。 И наоборот, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрациент ченрацири чентрациения уменьшается с уменьшением соответствующая концентрация < 1,28×10-5), интенсивность зигзагообразного света увелетч ивелетч ивелетч ивелетсть прямого, и тогда зигзагообразный свет начинает играть более важную rolo. Male, kiam la sorba koeficiento malpliiĝas kun malkreskanta inkokoncentriĝo (ekzemple, la koresponda koncentriĝo < 1,28×10-5), la intenseco de la zigzaga lumo pliiĝas pli rapide ol la rekta lumo, kaj tiam la zigzaga lumo komencas ludi pli gravan rolon.rolrolulo.Tial, pro la segildenta optika vojo (LOP » LC), la AEF povas esti pliigita multe pli ol 7.0. Precizaj lumtransmisiaj karakterizaĵoj de MWC povas esti akiritaj uzante ondgvidilan reĝimteorion.
Aldone al plibonigo de la optika vojo, rapida provaĵŝanĝo ankaŭ kontribuas al ultra-malaltaj detektolimoj. Pro la malgranda volumeno de MCC (0.16 ml), la tempo bezonata por ŝanĝi solvaĵojn en MCC povas esti malpli ol 20 sekundoj. Kiel montrite en Figuro 5, la minimuma detektebla valoro de AMWC (2.5 × 10–4) estas 4 fojojn pli malalta ol tiu de Acuvette (1.0 × 10–3). La rapida ŝanĝado de la fluanta solvaĵo en la kapilaro reduktas la efikon de sistema bruo (ekz. drivo) sur la precizecon de la absorba diferenco kompare kun la retensolvaĵo en la kuveto. Ekzemple, kiel montrite en fig. 3(b)-(d), ΔV povas esti facile distingita de driva signalo pro rapida provaĵŝanĝo en la malgrandvolumena kapilaro.
Kiel montrite en Tabelo 2, gamo da glukozaj solvaĵoj je diversaj koncentriĝoj estis preparita uzante DI-H₂O kiel solvilon. Makulitaj aŭ blankaj specimenoj estis preparitaj miksante glukozan solvaĵon aŭ dejonigitan akvon kun kromogenaj solvaĵoj de glukoza oksidazo (GOD) kaj peroksidazo (POD) 37 en fiksa volumena proporcio de 3:1, respektive. Figuro 8 montras optikajn fotojn de naŭ makulitaj specimenoj (S2-S10) kun glukozaj koncentriĝoj variantaj de 2.0 mM (maldekstre) ĝis 5.12 nM (dekstre). Ruĝeco malpliiĝas kun malpliiĝanta glukoza koncentriĝo.
La rezultoj de mezuradoj de specimenoj 4, 9, kaj 10 per MWC-bazita fotometro estas montritaj en Fig. 9(a)-(c), respektive. Kiel montrite en fig. 9(c), la mezurita ΔV fariĝas malpli stabila kaj malrapide pliiĝas dum la mezurado, ĉar la koloro de la GOD-POD-reakciaĵo mem (eĉ sen aldono de glukozo) malrapide ŝanĝiĝas en la lumo. Tiel, sinsekvaj ΔV-mezuradoj ne povas esti ripetataj por specimenoj kun glukoza koncentriĝo malpli ol 5.12 nM (specimeno 10), ĉar kiam ΔV estas sufiĉe malgranda, la malstabileco de la GOD-POD-reakciaĵo ne plu povas esti neglektita. Tial, la detektolimo por glukoza solvaĵo estas 5.12 nM, kvankam la koresponda ΔV-valoro (0.52 µV) estas multe pli granda ol la bruovaloro (0.03 µV), indikante ke malgranda ΔV ankoraŭ povas esti detektita. Ĉi tiu detektolimo povas esti plue plibonigita per uzado de pli stabilaj kromogenaj reakciaĵoj.
(a) Mezurrezultoj por specimeno 4, (b) specimeno 9, kaj (c) specimeno 10 uzante MWC-bazitan fotometron.
La AMWC-absorbo povas esti kalkulita uzante la mezuritajn valorojn Vcolor, Vblank kaj Vdark. Por fotodetektilo kun gajno de 105, Vdark estas -0,068 μV. Mezuroj por ĉiuj specimenoj povas esti agorditaj en la suplementa materialo. Por komparo, glukozaj specimenoj ankaŭ estis mezuritaj per spektrofotometro kaj la mezurita absorbo de Acuvette atingis detektolimon de 0,64 µM (specimeno 7) kiel montrite en Figuro 10.
La rilato inter absorbado kaj koncentriĝo estas prezentita en Figuro 11. Per la MWC-bazita fotometro, 125-obla plibonigo en la detektolimo estis atingita kompare kun la kuvet-bazita spektrofotometro. Ĉi tiu plibonigo estas pli malalta ol per la ruĝinka analizo pro la malbona stabileco de la GOD-POD-reakciilo. Nelineara pliiĝo en absorbado ĉe malaltaj koncentriĝoj ankaŭ estis observita.
La fotometro bazita sur MWC estis evoluigita por la ultra-sentema detekto de likvaj specimenoj. La optika vojo povas esti multe pligrandigita, kaj multe pli longa ol la fizika longo de la MWC, ĉar lumo disigita de la ondumitaj glataj metalaj flankmuroj povas esti enhavita ene de la kapilaro sendepende de la incida angulo. Koncentriĝoj eĉ nur 5.12 nM povas esti atingitaj uzante konvenciajn GOD-POD-reakciaĵojn danke al nova ne-lineara optika amplifikado kaj rapida specimenŝaltado kaj glukozodetekto. Ĉi tiu kompakta kaj malmultekosta fotometro estos vaste uzata en vivsciencoj kaj media monitorado por spuranalizo.
Kiel montrite en Figuro 1, la fotometro bazita sur MWC konsistas el 7 cm longa MWC (interna diametro 1.7 mm, ekstera diametro 3.18 mm, interna surfaco elektropolurita de EP-klaso, kapilaro el neoksidebla ŝtalo SUS316L), LED-o kun 505 nm ondolongo (Thorlabs M505F1), kaj lensoj (radiodisvastiĝo ĉirkaŭ 6.6 gradoj), varia gajnofotodetektilo (Thorlabs PDB450C) kaj du T-konektiloj por optika komunikado kaj likvaĵo en/el. La T-konektilo estas farita per ligado de travidebla kvarca plato al PMMA-tubo, en kiun MWC kaj Peek-tuboj (0.72 mm interna diametro, 1.6 mm ekstera diametro, Vici Valco Corp.) estas firme enigitaj kaj gluitaj. Tridirekta valvo konektita al la Pike-enira tubo estas uzata por ŝalti la alvenantan specimenon. La fotodetektilo povas konverti la ricevitan optikan potencon P en plifortigitan tensian signalon N×V (kie V/P = 1.0 V/W je 1550 nm, la gajno N povas esti mane alĝustigita en la intervalo de 10³-107). Por koncizeco, V estas uzata anstataŭ N×V kiel la elira signalo.
Kompare, komerca spektrofotometro (Agilent Technologies Cary 300 serio kun R928 High Efficiency Photomultiplier) kun 1.0 cm kuvetĉelo ankaŭ estis uzata por mezuri la absorbadon de likvaj specimenoj.
La interna surfaco de la MWC-tranĉo estis ekzamenita uzante optikan surfacprofililon (ZYGO New View 5022) kun vertikala kaj laterala rezolucio de 0.1 nm kaj 0.11 µm, respektive.
Ĉiuj kemiaĵoj (analiza grado, sen plia purigo) estis aĉetitaj de Sichuan Chuangke Biotechnology Co., Ltd. Glukozaj testaj ilaroj inkluzivas glukozoksidazon (GOD), peroksidazon (POD), 4-aminoantipirinon kaj fenolon, ktp. La kromogena solvaĵo estis preparita per la kutima GOD-POD 37 metodo.
Kiel montrite en Tabelo 2, gamo da glukozaj solvaĵoj je diversaj koncentriĝoj estis preparita uzante DI-H₂O kiel diluilon per seria diluometodo (vidu Aldonajn Materialojn por detaloj). Preparu makulitajn aŭ blankajn specimenojn miksante glukozan solvaĵon aŭ dejonigitan akvon kun kromogena solvaĵo en fiksa volumena proporcio de 3:1, respektive. Ĉiuj specimenoj estis konservitaj je 37°C protektitaj de lumo dum 10 minutoj antaŭ la mezurado. En la GOD-POD-metodo, makulitaj specimenoj ruĝiĝas kun absorba maksimumo je 505 nm, kaj la absorbo estas preskaŭ proporcia al la glukoza koncentriĝo.
Kiel montrite en Tabelo 1, serio da solvaĵoj de ruĝa inko (Ostrich Ink Co., Ltd., Tianjin, Ĉinio) estis preparitaj per la seria dilua metodo uzante DI H2O kiel solvilon.
Kiel citi ĉi tiun artikolon: Bai, M. et al. Kompakta fotometro bazita sur metalaj ondgvidilaj kapilaroj: por determinado de nanomolaj koncentriĝoj de glukozo. the science. 5, 10476. doi: 10.1038/srep10476 (2015).
Dress, P. & Franke, H. Pliigante la precizecon de likvaĵanalizo kaj pH-valorkontrolo uzante likvaĵ-kernan ondgvidilon. Dress, P. & Franke, H. Pliigante la precizecon de likvaĵanalizo kaj pH-valorkontrolo uzante likvaĵ-kernan ondgvidilon.Dress, P. kaj Franke, H. Plibonigante la precizecon de likva analizo kaj pH-kontrolo per likvakerna ondgvidilo. 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. kaj Franke, H. Plibonigante la precizecon de likva analizo kaj pH-kontrolo uzante likvajn kernajn ondgvidilojn.Ŝanĝu al scienco. metro. 68, 2167–2171 (1997).
Li, QP, Zhang, J. -Z., Millero, FJ & Hansell, DA Kontinua kolorimetria determinado de spuro de amonio en marakvo per longvoja likva ondgvidila kapilara ĉelo. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA Kontinua kolorimetria determinado de spuro de amonio en marakvo per longvoja likva ondgvidila kapilara ĉelo.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ kaj Hansel, DA Kontinua kolorimetria determinado de spuroj de amonio en marakvo uzante kapilaran ĉelon kun likva ondgvidilo. 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。 Lio, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ kaj Hansel, DA Kontinua kolorimetria determinado de spuroj de amonio en marakvo uzante longdistancajn likvajn ondgvidilajn kapilarojn.Kemio en marto. 96, 73–85 (2005).
Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Recenzo pri lastatempaj aplikoj de la likva ondgvidila kapilara ĉelo en fluobazitaj analizaj teknikoj por plibonigi la sentemon de spektroskopaj detektometodoj. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Recenzo pri lastatempaj aplikoj de la likva ondgvidila kapilara ĉelo en fluobazitaj analizaj teknikoj por plibonigi la sentemon de spektroskopaj detektometodoj.Pascoa, RNMJ, Toth, IV kaj Rangel, AOSS. Revizio de lastatempaj aplikoj de la likva ondgvidila kapilara ĉelo en fluanalizaj teknikoj por plibonigi la sentemon de spektroskopaj detektometodoj. 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 回顾 液体 毛细管 单元 在 基于 的 分析 技术 中 的 朌新黆 朌新黆检测 方法 的。。。 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 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 灵敏度 灵敏度 灵敏度Pascoa, RNMJ, Toth, IV kaj Rangel, AOSS Revizio de lastatempaj aplikoj de likvaj ondgvidilaj kapilaraj ĉeloj en fluo-bazitaj analizaj metodoj por plibonigi la sentemon de spektroskopaj detektometodoj.anuso. Ĥimio. Akto 739, 1-13 (2012).
Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Esploro pri la dikeco de Ag, AgI-filmoj en la kapilaro por kavaj ondgvidiloj. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Esploro pri la dikeco de Ag, AgI-filmoj en la kapilaro por kavaj ondgvidiloj.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. kaj Shen J. Esploro pri dikeco de filmoj Ag, AgI en kapilaro por kavaj ondgvidiloj. 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. Esploro pri la dikeco de maldika filmo de Ag kaj AgI en la aerdukto.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. kaj Shen J. Esploro pri maldika filmdikeco Ag, AgI en kavaj ondgvidilaj kapilaroj.Infraruĝa fiziko. teknologio 42, 501–508 (2001).
Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Determinado de nanomolaraj koncentriĝoj de fosfato en naturaj akvoj uzante fluan injekton kun longvoja likva ondgvidila kapilara ĉelo kaj solidstata spektrofotometria detekto. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Determinado de nanomolaraj koncentriĝoj de fosfato en naturaj akvoj uzante fluan injekton kun longvoja likva ondgvidila kapilara ĉelo kaj solidstata spektrofotometria detekto.Gimbert, LJ, Haygarth, PM kaj Worsfold, PJ Determino de nanomolaraj fosfatkoncentriĝoj en naturaj akvoj uzante fluan injekton per likva ondgvidila kapilara ĉelo kaj solidstata spektrofotometria detekto. 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 Determino de fosfatkoncentriĝo en natura akvo uzante likvan injektilon kaj longdistancan likvajn ondgvidilajn kapilartubojn.Gimbert, LJ, Haygarth, PM kaj Worsfold, PJ Determino de nanomolara fosfato en natura akvo uzante injektan fluon kaj kapilaran ondgvidilon kun longa optika vojo kaj solidstata spektrofotometria detekto.Taranta 71, 1624-1628 (2007).
Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Lineareco kaj efika optika vojlongo de likvaj ondgvidilaj kapilaraj ĉeloj. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Lineareco kaj efika optika vojlongo de likvaj ondgvidilaj kapilaraj ĉeloj.Belz M., Dress P., Suhitsky A. kaj Liu S. Lineareco kaj efika optika vojlongo en likvaj ondgvidiloj en kapilaraj ĉeloj. 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. La lineareco kaj efika longo de likva akvo.Belz M., Dress P., Suhitsky A. kaj Liu S. Lineara kaj efika optika vojlongo en kapilara ĉela likva ondo.SPIE 3856, 271–281 (1999).
Dallas, T. & Dasgupta, PK Lumo ĉe la fino de la tunelo: lastatempaj analizaj aplikoj de likvaĵ-kernaj ondgvidiloj. Dallas, T. & Dasgupta, PK Lumo ĉe la fino de la tunelo: lastatempaj analizaj aplikoj de likvaĵ-kernaj ondgvidiloj.Dallas, T. kaj Dasgupta, PK Lumo ĉe la fino de la tunelo: lastatempaj analizaj aplikoj de likvaĵ-kernaj ondgvidiloj. Dallas, T. & Dasgupta, PK Lumo ĉe la fino de la tunelo：液芯波导的最新分析应用。 Dallas, T. & Dasgupta, PK Lumo ĉe la fino de la tunelo：液芯波导的最新分析应用。Dallas, T. kaj Dasgupta, PK Lumo ĉe la fino de la tunelo: la plej nova analiza apliko de likvaĵ-kernaj ondgvidiloj.TrAC, tendencanalizo. Kemia. 23, 385–392 (2004).
Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID Multflanka totala interna reflekta fotometrika detektoĉelo por fluanalizo. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID Multflanka totala interna reflekta fotometrika detektoĉelo por fluanalizo.Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR kaj McKelvey, ID Universala fotometrika totala interna reflekta ĉelo por fluanalizo. 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 kaj McKelvie, IDEllis, PS, Gentle, BS, Grace, MR kaj McKelvey, ID Universala TIR-fotometrika ĉelo por fluanalizo.Taranto 79, 830–835 (2009).
Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Plurreflekta fotometrika fluoĉelo por uzo en fluinjekta analizo de estuaraj akvoj. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Plurreflekta fotometrika fluoĉelo por uzo en fluinjekta analizo de estuaraj akvoj.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ kaj McKelvey, ID Mult-reflektanca fotometrika fluoĉelo por uzo en fluanalizo de estuaraj akvoj. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID 多反射光度流动池，用于河口水域的流动注入分析。 Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ kaj McKelvie, ID.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ kaj McKelvey, ID Mult-reflektanca fotometrika fluoĉelo por analizo de fluinjekto en estuaraj akvoj.anuso Chim. Acta 499, 81-89 (2003).
Pan, J. -Z., Yao, B. & Fang, Q. Portebla fotometro bazita sur likva-kerna ondgvidila absorba detekto por nanolitro-skalaj specimenoj. Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Portebla fotometro bazita sur likva-kerna ondgvidila absorba detekto por nanolitro-skalaj specimenoj.Pan, J.-Z., Yao, B. kaj Fang, K. Portebla fotometro bazita sur likvaĵ-kerna ondolonga absorba detekto por nanolitro-skalaj specimenoj. 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. Surbaze de 液芯波波水水水油法的纳法手手手持光度计。Pan, J.-Z., Yao, B. kaj Fang, K. Portebla fotometro kun nanoskala specimeno bazita sur la detekto de sorbado en likva kerna ondo.anusa Kemiaĵo. 82, 3394–3398 (2010).
Zhang, J.-Z. Pliigu la sentemon de injekta fluoanalizo per uzado de kapilara fluoĉelo kun longa optika vojo por spektrofotometria detekto. Anus. The Science. 22, 57–60 (2006).
D'Sa, EJ & Steward, RG Apliko de likva kapilara ondgvidilo en absorba spektroskopio (Respondo al la komento de Byrne kaj Kaltenbacher). D'Sa, EJ & Steward, RG Apliko de likva kapilara ondgvidilo en absorba spektroskopio (Respondo al la komento de Byrne kaj Kaltenbacher).D'Sa, EJ kaj Steward, RG Aplikoj de likvaj kapilaraj ondgvidiloj en absorba spektroskopio (Respondo al komentoj de Byrne kaj 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 Apliko de likva 毛绿波波对在sorba spektro（回复Byrne和Kaltenbacher的评论）.D'Sa, EJ kaj Steward, RG Likvaj kapilaraj ondgvidiloj por absorba spektroskopio (respondo al komentoj de Byrne kaj Kaltenbacher).limonolo. Oceanografo. 46, 742–745 (2001).
Khijwania, SK & Gupta, BD Fibro-optika pasema kampa absorba sensilo: Efiko de fibro-parametroj kaj geometrio de la sondilo. Khijwania, SK & Gupta, BD Fibro-optika pasema kampa absorba sensilo: Efiko de fibro-parametroj kaj geometrio de la sondilo.Hijvania, SK kaj Gupta, BD Fibro-Optika Pasema Kampa Absorba Sensilo: Influo de Fibro-Parametroj kaj Sonda Geometrio. 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 kaj Gupta, BDHijvania, SK kaj Gupta, BD Pasemaj kampaj absorbaj fibrooptikaj sensiloj: influo de fibroparametroj kaj sondgeometrio.Optiko kaj Kvantuma Elektroniko 31, 625–636 (1999).
Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Angula eligo de kavaj, metal-kovritaj, ondgviditaj Raman-sensiloj. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Angula eligo de kavaj, metal-kovritaj, ondgviditaj Raman-sensiloj.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. kaj Woodruff, SD Angula eligo de kavaj ondgvidilaj Raman-sensiloj kun metala tegaĵo. Biedrzycki, S. , Buric, parlamentano, Falk, J. & Woodruff, Sd 空心金属内衬波导拉曼传感器的角输出。 Biedrzycki, S. , Buric, parlamentano, Falk, J. & Woodruff, Sd.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. kaj Woodruff, SD. Angula eligo de Raman-sensilo kun nuda metala ondgvidilo.apliko por elekti 51, 2023-2025 (2012).
Harrington, JA Superrigardo de kavaj ondgvidiloj por IR-transmisio. Fibra integriĝo. Elektebla. 19, 211–227 (2000).