Grazas por visitar Nature.com. A versión do navegador que estás a usar ten compatibilidade limitada con CSS. Para obter a mellor experiencia, recomendámosche que uses un navegador actualizado (ou que desactives o modo de compatibilidade en Internet Explorer). Mentres tanto, para garantir a compatibilidade continua, renderizaremos o sitio sen estilos nin JavaScript.
A análise de trazas de mostras líquidas ten unha ampla gama de aplicacións nas ciencias da vida e na monitorización ambiental. Neste traballo, desenvolvemos un fotómetro compacto e económico baseado en capilares de guía de ondas metálicas (MCC) para a determinación ultrasensible da absorción. A traxectoria óptica pode aumentarse considerablemente e ser moito maior que a lonxitude física do MWC, porque a luz dispersada polas paredes laterais metálicas lisas corrugadas pode conterse dentro do capilar independentemente do ángulo de incidencia. Pódense conseguir concentracións tan baixas como 5,12 nM utilizando reactivos cromoxénicos comúns debido á nova amplificación óptica non lineal e á rápida conmutación de mostras e detección de glicosa.
A fotometría úsase amplamente para a análise de trazas de mostras líquidas debido á abundancia de reactivos cromoxénicos e dispositivos optoelectrónicos semicondutores dispoñibles1,2,3,4,5. En comparación coa determinación de absorbancia tradicional baseada en cubetas, os capilares de guía de ondas líquidas (LWC) reflicten (TIR) ​​mantendo a luz da sonda dentro do capilar1,2,3,4,5. Non obstante, sen máis melloras, a traxectoria óptica só se achega á lonxitude física da LWC3.6, e aumentar a lonxitude da LWC máis alá de 1,0 m sufrirá unha forte atenuación da luz e un alto risco de burbullas, etc.3, 7. Con respecto á cela de multirreflexión proposta para melloras na traxectoria óptica, o límite de detección só mellora nun factor de 2,5-8,9.
Actualmente existen dous tipos principais de capilares de teflón AF, concretamente os capilares de teflón AF (cun ​​índice de refracción de só ~1,3, que é inferior ao da auga) e os capilares de sílice revestidos con teflón AF ou películas metálicas1,3,4. Para lograr a TIR na interface entre os materiais dieléctricos, requírense materiais cun índice de refracción baixo e ángulos de incidencia da luz elevados3,6,10. Con respecto aos capilares de teflón AF, o teflón AF é transpirable debido á súa estrutura porosa3,11 e pode absorber pequenas cantidades de substancias nas mostras de auga. Para os capilares de cuarzo revestidos no exterior con teflón AF ou metal, o índice de refracción do cuarzo (1,45) é maior que o da maioría das mostras líquidas (por exemplo, 1,33 para a auga)3,6,12,13. Para os capilares revestidos cunha película metálica no interior, estudáronse as propiedades de transporte14,15,16,17,18, pero o proceso de revestimento é complicado, a superficie da película metálica ten unha estrutura rugosa e porosa4,19.
Ademais, os LWC comerciais (capilares revestidos de teflón AF e capilares de sílice revestidos de teflón AF, World Precision Instruments, Inc.) teñen outras desvantaxes, como por exemplo: para fallos. O gran volume morto do conector en T TIR3,10, (2) (para conectar capilares, fibras e tubos de entrada/saída) pode atrapar burbullas de aire10.
Ao mesmo tempo, a determinación dos niveis de glicosa é de grande importancia para o diagnóstico da diabetes, a cirrose hepática e as enfermidades mentais20, e moitos métodos de detección como a fotometría (incluíndo a espectrofotometría 21, 22, 23, 24, 25 e a colorimetría en papel 26, 27, 28), a galvanometría 29, 30, 31, a fluorometría 32, 33, 34, 35, a polarimetría óptica 36, ​​a resonancia de plasmón superficial 37, a cavidade de Fabry-Perot 38, a electroquímica 39 e a electroforese capilar 40, 41 e así sucesivamente. Non obstante, a maioría destes métodos requiren equipos caros, e a detección de glicosa a varias concentracións nanomolares segue a ser un desafío (por exemplo, para medicións fotométricas21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, a concentración máis baixa de glicosa). a limitación era só de 30 nM cando se empregaron nanopartículas de azul de Prusia como imitadores de peroxidase). As análises de glicosa nanomolar adoitan ser necesarias para estudos celulares a nivel molecular, como a inhibición do crecemento do cancro de próstata humano42 e o comportamento de fixación de CO2 de Prochlorococcus no océano.
Neste artigo, desenvolveuse un fotómetro compacto e económico baseado nun capilar de guía de ondas metálico (MWC), un capilar de aceiro inoxidable SUS316L cunha superficie interior electropulida, para a determinación da absorción ultrasensible. Dado que a luz pode quedar atrapada dentro dos capilares metálicos independentemente do ángulo de incidencia, a traxectoria óptica pode aumentarse considerablemente mediante a dispersión da luz en superficies metálicas corrugadas e lisas, e é moito máis longa que a lonxitude física do MWC. Ademais, deseñouse un conector en T sinxelo para a conexión óptica e a entrada/saída de fluído para minimizar o volume morto e evitar o atrapamento de burbullas. Para o fotómetro MWC de 7 cm, o límite de detección mellora aproximadamente 3000 veces en comparación co espectrofotómetro comercial con cubeta de 1 cm debido á nova mellora da traxectoria óptica non lineal e á rápida conmutación de mostras, e tamén se pode conseguir unha concentración de detección de glicosa de só 5,12 nM usando reactivos cromoxénicos comúns.
Como se mostra na Figura 1, o fotómetro baseado en MWC consta dun MWC de 7 cm de longo cunha superficie interior electropulida de grao EP, un LED de 505 nm cunha lente, un fotodetector de ganancia axustable e dous para o acoplamento óptico e a entrada de líquido. Saída. Unha válvula de tres vías conectada ao tubo de entrada de Pike úsase para cambiar a mostra entrante. O tubo Peek axústase perfectamente á placa de cuarzo e ao MWC, polo que o volume morto no conector en T se mantén ao mínimo, evitando eficazmente que as burbullas de aire queden atrapadas. Ademais, o feixe colimado pódese introducir de forma fácil e eficiente no MWC a través da placa de cuarzo en T.
O feixe e a mostra líquida introdúcense no MCC a través dunha peza en T, e o feixe que pasa polo MCC é recibido por un fotodetector. As solucións entrantes de mostras tinguidas ou en branco introducíronse alternativamente no ICC a través dunha válvula de tres vías. Segundo a lei de Beer, a densidade óptica dunha mostra coloreada pódese calcular a partir da ecuación. 1.10
onde Vcolor e Vblank son os sinais de saída do fotodetector cando se introducen mostras de cor e en branco no MCC, respectivamente, e Vdark é o sinal de fondo do fotodetector cando o LED está apagado. O cambio no sinal de saída ΔV = Vcolor–Vblank pódese medir cambiando as mostras. Segundo a ecuación. Como se mostra na Figura 1, se ΔV é moito menor que Vblank–Vdark, ao usar un esquema de conmutación de mostraxe, pequenos cambios en Vblank (por exemplo, deriva) poden ter pouco efecto no valor de AMWC.
Para comparar o rendemento do fotómetro baseado en MWC co espectrofotómetro baseado en cubetas, empregouse unha solución de tinta vermella como mostra de cor debido á súa excelente estabilidade da cor e boa linealidade de concentración-absorbancia, DI H2O como mostra en branco. Como se mostra na Táboa 1, preparouse unha serie de solucións de tinta vermella mediante o método de dilución en serie utilizando DI H2O como disolvente. A concentración relativa da mostra 1 (S1), pintura vermella orixinal sen diluír, determinouse como 1,0. Na Figura 2 móstranse fotografías ópticas de 11 mostras de tinta vermella (S4 a S14) con concentracións relativas (listadas na Táboa 1) que oscilan entre 8,0 × 10–3 (esquerda) e 8,2 × 10–10 (dereita).
Os resultados da medición para a mostra 6 móstranse na figura 3(a). Os puntos de conmutación entre mostras tinguidas e en branco están marcados na figura con dobres frechas “↔”. Pódese observar que a tensión de saída aumenta rapidamente ao cambiar de mostras de cor a mostras en branco e viceversa. Vcor, Vbranco e o ΔV correspondente pódense obter como se mostra na figura.
(a) Resultados das medicións para a mostra 6, (b) a mostra 9, (c) a mostra 13 e (d) a mostra 14 empregando un fotómetro baseado en MWC.
Os resultados das medicións para as mostras 9, 13 e 14 móstranse nas figuras 3(b)-(d), respectivamente. Como se mostra na figura 3(d), o ΔV medido é só de 5 nV, o que é case 3 veces o valor do ruído (2 nV). Un ΔV pequeno é difícil de distinguir do ruído. Polo tanto, o límite de detección alcanzou unha concentración relativa de 8,2 × 10-10 (mostra 14). Coa axuda das ecuacións 1. A absorbancia de AMWC pódese calcular a partir dos valores medidos de Vcolor, Vblank e Vdark. Para un fotodetector cunha ganancia de 104, Vdark é de -0,68 μV. Os resultados das medicións para todas as mostras resúmense na táboa 1 e pódense atopar no material complementario. Como se mostra na táboa 1, a absorbancia atopada en altas concentracións satura, polo que a absorbancia superior a 3,7 non se pode medir con espectrómetros baseados en MWC.
A modo de comparación, tamén se mediu unha mostra de tinta vermella cun espectrofotómetro e a absorbancia de Acuvette medida móstrase na Figura 4. Os valores de Acuvette a 505 nm (como se mostra na Táboa 1) obtivéronse facendo referencia ás curvas das mostras 10, 11 ou 12 (como se mostra no gráfico inserido) (véxase a Fig. 4) como liña base. Como se mostra, o límite de detección alcanzou unha concentración relativa de 2,56 x 10-6 (mostra 9) porque as curvas de absorción das mostras 10, 11 e 12 eran indistinguibles entre si. Así, ao usar o fotómetro baseado en MWC, o límite de detección mellorou nun factor de 3125 en comparación co espectrofotómetro baseado en cubetas.
A dependencia absorción-concentración preséntase na figura 5. Para as medicións en cubeta, a absorbancia é proporcional á concentración de tinta a unha lonxitude de percorrido de 1 cm. Mentres que, para as medicións baseadas en MWC, observouse un aumento non lineal na absorbancia a baixas concentracións. Segundo a lei de Beer, a absorbancia é proporcional á lonxitude do percorrido óptico, polo que a ganancia de absorción AEF (definida como AEF = AMWC/Acuveta á mesma concentración de tinta) é a relación entre a MWC e a lonxitude do percorrido óptico da cubeta. Como se mostra na figura 5, a altas concentracións, a constante AEF é de arredor de 7,0, o que é razoable xa que a lonxitude da MWC é exactamente 7 veces a lonxitude dunha cubeta de 1 cm. Non obstante, a baixas concentracións (concentración relacionada <1,28 × 10-5), o AEF aumenta ao diminuír a concentración e alcanzaría un valor de 803 a unha concentración relacionada de 8,2 × 10-10 extrapolando a curva da medición baseada en cubetas. Non obstante, a baixas concentracións (concentración relacionada <1,28 × 10-5), o AEF aumenta ao diminuír a concentración e alcanzaría un valor de 803 a unha concentración relacionada de 8,2 × 10-10 extrapolando a curva da medición baseada en cubetas. Однако при низких концентрациях (относительная концентрация <1,28 × 10–5) AEF увеличичиньш метсе концентрации и может достигать значения 803 при относительной концентрации 8,2 × 10–10 при при центрации кривой измерения на основе кюветы. Non obstante, a baixas concentracións (concentración relativa <1,28 × 10–5), o AEF aumenta ao diminuír a concentración e pode alcanzar un valor de 803 a unha concentración relativa de 8,2 × 10–10 cando se extrapola a partir dunha curva de medición baseada en cubetas.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10.12.0 ×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 关 度 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 。 8,2 Однако при низких концентрациях (релевантные концентрации < 1,28 × 10-5) АЭП увелитрациях ваелитентрации концентрации, и при экстраполяции кривой измерения на основе кюветы она достигает зносния четнове кюветы концентрации 8,2 × 10–10 803 . Non obstante, a baixas concentracións (concentracións relevantes < 1,28 × 10-5) a DEA aumenta ao diminuír a concentración e, cando se extrapola a partir dunha curva de medición baseada en cubetas, alcanza un valor de concentración relativa de 8,2 × 10–10 803.Isto resulta nunha traxectoria óptica correspondente de 803 cm (AEF × 1 cm), que é moito maior que a lonxitude física do MWC e incluso maior que o LWC máis longo dispoñible comercialmente (500 cm de World Precision Instruments, Inc.). Doko Engineering LLC ten unha lonxitude de 200 cm). Este aumento non lineal da absorción no LWC non se informou previamente.
Na figura 6(a)-(c) móstranse unha imaxe óptica, unha imaxe de microscopio e unha imaxe de perfilador óptico da superficie interna da sección MWC, respectivamente. Como se mostra na figura 6(a), a superficie interna é lisa e brillante, pode reflectir a luz visible e é moi reflectante. Como se mostra na figura 6(b), debido á deformabilidade e á natureza cristalina do metal, aparecen pequenas mesetas e irregularidades na superficie lisa. Dada a pequena área (<5 μm × 5 μm), a rugosidade da maior parte da superficie é inferior a 1,2 nm (Fig. 6(c)). Tendo en conta unha área pequena (<5 μm × 5 μm), a rugosidade da maior parte da superficie é inferior a 1,2 nm (Fig. 6(c)). Ввиду малой площади (<5 мкм×5 мкм) шероховатость большей части поверхности составляет 1,мставляет. 6(a)). Debido á pequena área (<5 µm × 5 µm), a rugosidade da maior parte da superficie é inferior a 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 поверхноства поверхностей влсостей 12 нм (рис. 6(в)). Tendo en conta a pequena área (<5 µm × 5 µm), a rugosidade da maioría das superficies é inferior a 1,2 nm (Fig. 6(c)).
(a) Imaxe óptica, (b) imaxe de microscopio e (c) imaxe óptica da superficie interna do corte de MWC.
Como se mostra na figura 7(a), a traxectoria óptica LOP no capilar está determinada polo ángulo de incidencia θ (LOP = LC/senθ, onde LC é a lonxitude física do capilar). Para os capilares de teflón AF cheos de DI H2O, o ángulo de incidencia debe ser maior que o ángulo crítico de 77,8°, polo que o LOP é menor que 1,02 × LC sen máis mellora3.6. Mentres que, con MWC, o confinamento da luz dentro do capilar é independente do índice de refracción ou do ángulo de incidencia, polo que a medida que o ángulo de incidencia diminúe, a traxectoria da luz pode ser moito máis longa que a lonxitude do capilar (LOP » LC). Como se mostra na figura 7(b), a superficie metálica corrugada pode inducir a dispersión da luz, o que pode aumentar considerablemente a traxectoria óptica.
Polo tanto, existen dúas traxectorias de luz para a MWC: luz directa sen reflexión (LOP = LC) e luz en dentes de serra con múltiples reflexións entre as paredes laterais (LOP » LC). Segundo a lei de Beer, a intensidade da luz directa e en zigzag transmitida pódese expresar como PS×exp(-α×LC) e PZ×exp(-α×LOP) respectivamente, onde a constante α é o coeficiente de absorción, que depende enteiramente da concentración de tinta.
Para tinta de alta concentración (por exemplo, concentración relacionada >1,28 × 10-5), a luz en zigzag está moi atenúada e a súa intensidade é moito menor que a da luz directa, debido ao gran coeficiente de absorción e á súa percorrido óptico moito máis longo. Para tinta de alta concentración (por exemplo, concentración relacionada >1,28 × 10-5), a luz en zigzag está moi atenúada e a súa intensidade é moito menor que a da luz directa, debido ao gran coeficiente de absorción e á súa percorrido óptico moito máis longo. Для чернил с высокой концентрацией (например, относительная концентрация >1,28 × 10-5) сильно затухает, а его интенсивность намного ниже, чем у прямого света, из-за болофьфицогио болфьфцогого света поглощения и гораздо более длинного оптического излучения. Para tinta de alta concentración (por exemplo, concentración relativa > 1,28 × 10-5), a luz en zigzag aténuase fortemente e a súa intensidade é moito menor que a da luz directa debido ao gran coeficiente de absorción e á emisión óptica moito máis longa.pista.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Для чернил с высокой концентрацией (например, релевантные концентрации >1,28×10-5) зигизагзонтные концентрации значительно ослабляется, e его интенсивность намного ниже, чем у прямого света из-з-за Јого коэффициента поглощения e более длительного оптического времени. Para tintas de alta concentración (por exemplo, concentracións relevantes >1,28×10-5), a luz en zigzag aténuase significativamente e a súa intensidade é moito menor que a da luz directa debido ao gran coeficiente de absorción e ao maior tempo óptico.pequena estrada.Polo tanto, a luz directa dominou a determinación da absorbancia (LOP=LC) e o AEF mantívose constante en ~7,0. En contraste, cando o coeficiente de absorción diminúe ao diminuír a concentración de tinta (por exemplo, concentración relacionada <1,28 × 10-5), a intensidade da luz en zigzag aumenta máis rapidamente que a da luz directa e entón a luz en zigzag comeza a desempeñar un papel máis importante. En contraste, cando o coeficiente de absorción diminúe ao diminuír a concentración de tinta (por exemplo, concentración relacionada <1,28 × 10-5), a intensidade da luz en zigzag aumenta máis rapidamente que a da luz directa e entón a luz en zigzag comeza a desempeñar un papel máis importante. Напротив, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чрернии чрернири относительная концентрация <1,28 × 10-5), интенсивность зигзагообразного света увелитчемя ваелистче вае, интенсивность прямого света, e затем начинает играть зигзагообразный свет. Pola contra, cando o coeficiente de absorción diminúe ao diminuír a concentración de tinta (por exemplo, a concentración relativa <1,28 × 10-5), a intensidade da luz en zigzag aumenta máis rápido que a da luz directa e, entón, a luz en zigzag comeza a reproducirse.papel máis importante.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个攨一个更隀个更粇相反 ， 当 吸收 系数 随着 墨水 的 降低 而 降低 时 例如 例如 ， 相反 兦 12 兺 × 18 兺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 不 遦 遍更 更 更 更 更 更 更 更 HI的角色。 И наоборот, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрациент ченрацири черние соответствующая концентрация < 1,28×10-5), интенсивность зигзагообразного света увелетич ивелетч ивелетсть прямого, e тогда зигзагообразный свет начинает играть более важную rolo. Pola contra, cando o coeficiente de absorción diminúe ao diminuír a concentración de tinta (por exemplo, a concentración correspondente < 1,28 × 10-5), a intensidade da luz en zigzag aumenta máis rápido que a luz directa e, entón, a luz en zigzag comeza a desempeñar un papel máis importante.personaxe de rol.Polo tanto, debido á traxectoria óptica en dente de serra (LOP » LC), o AEF pódese aumentar moito máis de 7,0. As características precisas de transmisión da luz da MWC pódense obter usando a teoría do modo de guía de ondas.
Ademais de mellorar a traxectoria óptica, a rápida conmutación de mostras tamén contribúe a límites de detección ultrabaixos. Debido ao pequeno volume de MCC (0,16 ml), o tempo necesario para cambiar e cambiar as solucións en MCC pode ser inferior a 20 segundos. Como se mostra na Figura 5, o valor mínimo detectable de AMWC (2,5 × 10–4) é 4 veces menor que o de Acuvette (1,0 × 10–3). A rápida conmutación da solución que flúe no capilar reduce o efecto do ruído do sistema (por exemplo, a deriva) na precisión da diferenza de absorbancia en comparación coa solución de retención na cubeta. Por exemplo, como se mostra na figura 3(b)-(d), ΔV pódese distinguir facilmente dun sinal de deriva debido á rápida conmutación de mostras no capilar de pequeno volume.
Como se mostra na Táboa 2, preparouse unha gama de solucións de glicosa a diversas concentracións usando DI H2O como disolvente. As mostras tinguidas ou en branco preparáronse mesturando unha solución de glicosa ou auga desionizada con solucións cromoxénicas de glicosa oxidase (GOD) e peroxidase (POD) 37 nunha proporción de volume fixa de 3:1, respectivamente. Na figura 8 móstranse fotografías ópticas de nove mostras tinguidas (S2-S10) con concentracións de glicosa que oscilan entre 2,0 mM (esquerda) e 5,12 nM (dereita). A vermelhidão diminúe ao diminuír a concentración de glicosa.
Os resultados das medicións das mostras 4, 9 e 10 cun fotómetro baseado en MWC móstranse nas figuras 9(a)-(c), respectivamente. Como se mostra na figura 9(c), o ΔV medido faise menos estable e aumenta lentamente durante a medición a medida que a cor do propio reactivo GOD-POD (mesmo sen engadir glicosa) cambia lentamente coa luz. Polo tanto, as medicións sucesivas de ΔV non se poden repetir para mostras cunha concentración de glicosa inferior a 5,12 nM (mostra 10), porque cando o ΔV é o suficientemente pequeno, a inestabilidade do reactivo GOD-POD xa non se pode desprezar. Polo tanto, o límite de detección para a solución de glicosa é de 5,12 nM, aínda que o valor ΔV correspondente (0,52 µV) é moito maior que o valor de ruído (0,03 µV), o que indica que aínda se pode detectar un ΔV pequeno. Este límite de detección pódese mellorar aínda máis usando reactivos cromoxénicos máis estables.
(a) Resultados das medicións para a mostra 4, (b) a mostra 9 e (c) a mostra 10 empregando un fotómetro baseado en MWC.
A absorbancia AMWC pódese calcular empregando os valores medidos de Vcolor, Vblank e Vdark. Para un fotodetector cunha ganancia de 105, Vdark é de -0,068 μV. As medicións para todas as mostras pódense configurar no material complementario. A modo de comparación, as mostras de glicosa tamén se mediron cun espectrofotómetro e a absorbancia medida de Acuvette alcanzou un límite de detección de 0,64 µM (mostra 7), como se mostra na Figura 10.
A relación entre a absorbancia e a concentración preséntase na Figura 11. Co fotómetro baseado en MWC, conseguiuse unha mellora de 125 veces no límite de detección en comparación co espectrofotómetro baseado en cubeta. Esta mellora é menor que a do ensaio con tinta vermella debido á baixa estabilidade do reactivo GOD-POD. Tamén se observou un aumento non lineal na absorbancia a baixas concentracións.
O fotómetro baseado en MWC foi desenvolvido para a detección ultrasensible de mostras líquidas. A traxectoria óptica pode aumentarse considerablemente e ser moito maior que a lonxitude física do MWC, porque a luz dispersada polas paredes laterais de metal liso corrugado pode conterse dentro do capilar independentemente do ángulo de incidencia. Pódense conseguir concentracións tan baixas como 5,12 nM usando reactivos GOD-POD convencionais grazas á nova amplificación óptica non lineal e á rápida conmutación de mostras e detección de glicosa. Este fotómetro compacto e económico usarase amplamente nas ciencias da vida e na monitorización ambiental para a análise de trazas.
Como se mostra na Figura 1, o fotómetro baseado en MWC consta dun MWC de 7 cm de lonxitude (diámetro interior 1,7 mm, diámetro exterior 3,18 mm, superficie interior electropulida de clase EP, capilar de aceiro inoxidable SUS316L), un LED de lonxitude de onda de 505 nm (Thorlabs M505F1) e lentes (envergadura do feixe duns 6,6 graos), un fotodetector de ganancia variable (Thorlabs PDB450C) e dous conectores en T para comunicación óptica e entrada/saída de líquido. O conector en T fabrícase unindo unha placa de cuarzo transparente a un tubo de PMMA no que se insiren e pegan firmemente os tubos MWC e Peek (0,72 mm de diámetro interior, 1,6 mm de diámetro exterior, Vici Valco Corp.). Úsase unha válvula de tres vías conectada ao tubo de entrada de Pike para cambiar a mostra entrante. O fotodetector pode converter a potencia óptica recibida P nun sinal de tensión amplificado N×V (onde V/P = 1,0 V/W a 1550 nm, a ganancia N pódese axustar manualmente no rango de 10³-107). Para maior brevidade, utilízase V en lugar de N×V como sinal de saída.
En comparación, tamén se empregou un espectrofotómetro comercial (Agilent Technologies Cary serie 300 con fotomultiplicador de alta eficiencia R928) cunha cubeta de 1,0 cm para medir a absorbancia de mostras líquidas.
A superficie interna do corte de MWC examinouse empregando un perfilador de superficie óptico (ZYGO New View 5022) cunha resolución vertical e lateral de 0,1 nm e 0,11 µm, respectivamente.
Todos os produtos químicos (de grao analítico, sen purificación adicional) foron adquiridos de Sichuan Chuangke Biotechnology Co., Ltd. Os kits de probas de glicosa inclúen glicosa oxidase (GOD), peroxidase (POD), 4-aminoantipirina e fenol, etc. A solución cromoxénica preparouse mediante o método GOD-POD 37 habitual.
Como se mostra na Táboa 2, preparouse unha gama de solucións de glicosa a diversas concentracións empregando DI H2O como diluínte mediante un método de dilución seriada (véxanse os materiais suplementarios para obter máis detalles). Prepare mostras tinguidas ou en branco mesturando unha solución de glicosa ou auga desionizada cunha solución cromoxénica nunha proporción de volume fixa de 3:1, respectivamente. Todas as mostras almacenáronse a 37 °C protexidas da luz durante 10 minutos antes da medición. No método GOD-POD, as mostras tinguidas vólvense vermellas cun máximo de absorción a 505 nm, e a absorción é case proporcional á concentración de glicosa.
Como se mostra na Táboa 1, preparouse unha serie de solucións de tinta vermella (Ostrich Ink Co., Ltd., Tianjin, China) mediante o método de dilución seriada empregando DI H2O como disolvente.
Como citar este artigo: Bai, M. et al. Fotómetro compacto baseado en capilares de guía de ondas metálicas: para a determinación de concentracións nanomolares de glicosa. The Science. 5, 10476. doi: 10.1038/srep10476 (2015).
Dress, P. e Franke, H. Aumento da precisión da análise de líquidos e do control do valor do pH mediante unha guía de ondas de núcleo líquido. Dress, P. e Franke, H. Aumento da precisión da análise de líquidos e do control do valor do pH mediante unha guía de ondas de núcleo líquido.Dress, P. e Franke, H. Mellora da precisión da análise de líquidos e do control do pH cunha guía de ondas de núcleo líquido. 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. e Franke, H. Mellora da precisión da análise de líquidos e do control do pH mediante guías de onda con núcleo líquido.Cambiar á ciencia. metro. 68, 2167–2171 (1997).
Li, QP, Zhang, J. -Z., Millero, FJ e Hansell, DA Determinación colorimétrica continua de trazas de amonio en auga de mar cunha cela capilar de guía de ondas líquida de longo percorrido. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ e Hansell, DA Determinación colorimétrica continua de trazas de amonio en auga de mar cunha cela capilar de guía de ondas líquida de longo percorrido.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ e Hansel, DA. Determinación colorimétrica continua de cantidades residuais de amonio en auga de mar empregando unha cela capilar cunha guía de ondas líquida. 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 e Hansel, DA. Determinación colorimétrica continua de cantidades residuais de amonio en auga de mar utilizando capilares de guía de ondas líquidas de longo alcance.Química en marzo. 96, 73–85 (2005).
Páscoa, RNMJ, Tóth, IV e Rangel, AOSS. Revisión sobre aplicacións recentes da cela capilar de guía de ondas líquida en técnicas de análise baseadas no fluxo para mellorar a sensibilidade dos métodos de detección espectroscópica. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV e Rangel, AOSS. Revisión sobre aplicacións recentes da cela capilar de guía de ondas líquida en técnicas de análise baseadas no fluxo para mellorar a sensibilidade dos métodos de detección espectroscópica.Pascoa, RNMJ, Toth, IV e Rangel, AOSS. Unha revisión das aplicacións recentes da cela capilar de guía de ondas líquida en técnicas de análise de fluxo para mellorar a sensibilidade dos métodos de detección espectroscópica. 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 毛细管 毛细管检测 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 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 e Rangel, AOSS. Unha revisión das aplicacións recentes das células capilares de guía de ondas líquidas en métodos analíticos baseados no fluxo para mellorar a sensibilidade dos métodos de detección espectroscópica.ano. Lei Química 739, 1-13 (2012).
Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. e Shen, J. Investigación do grosor das películas de Ag e AgI no capilar para guías de onda ocas. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. e Shen, J. Investigación do grosor das películas de Ag e AgI no capilar para guías de onda ocas.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. e Shen J. Investigación do grosor de películas de Ag e AgI en capilares para guías de onda ocas. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. e 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. e Shen, J. Investigación sobre o grosor da película fina de Ag e AgI no conduto de aire.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. e Shen J. Investigación do grosor de película fina Ag, AgI en capilares de guía de ondas ocas.Física infravermella. Tecnoloxía 42, 501–508 (2001).
Gimbert, LJ, Haygarth, PM e Worsfold, PJ. Determinación de concentracións nanomolares de fosfato en augas naturais mediante inxección de fluxo cunha célula capilar de guía de ondas líquida de longa percorrido e detección espectrofotométrica en estado sólido. Gimbert, LJ, Haygarth, PM e Worsfold, PJ. Determinación de concentracións nanomolares de fosfato en augas naturais mediante inxección de fluxo cunha célula capilar de guía de ondas líquida de longa percorrido e detección espectrofotométrica en estado sólido.Gimbert, LJ, Haygarth, PM e Worsfold, PJ. Determinación de concentracións nanomolares de fosfato en augas naturais mediante inxección de fluxo cunha cela capilar de guía de ondas líquida e detección espectrofotométrica en estado sólido. 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 e Worsfold, PJ Determinación da concentración de fosfato en auga natural usando unha xiringa para líquidos e un tubo capilar de guía de ondas líquida de longo alcance.Gimbert, LJ, Haygarth, PM e Worsfold, PJ. Determinación de fosfato nanomolar en auga natural mediante fluxo de inxección e guía de ondas capilar con longa traxectoria óptica e detección espectrofotométrica en estado sólido.Taranta 71, 1624–1628 (2007).
Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. e Liu, S. Linealidade e lonxitude de percorrido óptico efectivo das células capilares de guía de onda líquida. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. e Liu, S. Linealidade e lonxitude de percorrido óptico efectivo das células capilares de guía de onda líquida.Belz M., Dress P., Suhitsky A. e Liu S. Linealidade e lonxitude de percorrido óptico efectivo en guías de onda líquidas en células capilares. 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. e Liu, S. A linealidade e a lonxitude efectiva da auga líquida.Belz M., Dress P., Suhitsky A. e Liu S. Lonxitude do percorrido óptico lineal e efectivo na onda líquida das células capilares.SPIE 3856, 271–281 (1999).
Dallas, T. e Dasgupta, PK Luz ao final do túnel: aplicacións analíticas recentes das guías de onda de núcleo líquido. Dallas, T. e Dasgupta, PK Luz ao final do túnel: aplicacións analíticas recentes das guías de onda de núcleo líquido.Dallas, T. e Dasgupta, PK Luz ao final do túnel: aplicacións analíticas recentes das guías de onda de núcleo líquido. Dallas, T. & Dasgupta, PK Luz ao final do túnel：液芯波导的最新分析应用。 Dallas, T. & Dasgupta, PK Luz ao final do túnel：液芯波导的最新分析应用。Dallas, T. e Dasgupta, PK Luz ao final do túnel: a última aplicación analítica das guías de onda de núcleo líquido.TrAC, análise de tendencias. Chemical. 23, 385–392 (2004).
Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR e McKelvie, ID Unha célula de detección fotométrica por reflexión interna total versátil para a análise de fluxo. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR e McKelvie, ID Unha célula de detección fotométrica por reflexión interna total versátil para a análise de fluxo.Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR e McKelvey, ID Célula de reflexión interna total fotométrica universal para análise de fluxo. 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 e McKelvie, IDEllis, PS, Gentle, BS, Grace, MR e McKelvey, ID Célula fotométrica TIR universal para análise de fluxo.Taranta 79, 830–835 (2009).
Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ e McKelvie, ID Célula de fluxo fotométrica multirreflexión para o seu uso na análise de inxección de fluxo de augas de estuario. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ e McKelvie, ID Célula de fluxo fotométrica multirreflexión para o seu uso na análise de inxección de fluxo de augas de estuario.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ e McKelvey, ID Unha célula de fluxo fotométrica multirreflectancia para o seu uso na análise de fluxo de augas de estuario. 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 e McKelvie, ID.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ e McKelvey, ID Unha célula de fluxo fotométrica de multirreflectancia para a análise de inxección de fluxo en augas de estuario.ano Chim. Acta 499, 81-89 (2003).
Pan, J. -Z., Yao, B. e Fang, Q. Fotómetro portátil baseado na detección de absorción por guía de ondas de núcleo líquido para mostras a escala nanolitórica. Pan, J.-Z., Yao, B. e Fang, Q. Fotómetro portátil baseado na detección de absorción por guía de ondas de núcleo líquido para mostras a escala nanolitórica.Pan, J.-Z., Yao, B. e Fang, K. Un fotómetro portátil baseado na detección por absorción de lonxitudes de onda de núcleo líquido para mostras a escala nanolitórica. 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. Baseado en 液芯波波水水水油法的纳法手手手持光度计。Pan, J.-Z., Yao, B. e Fang, K. Un fotómetro portátil cunha mostra a nanoescala baseado na detección da absorción nunha onda de núcleo líquido.Química do ano. 82, 3394–3398 (2010).
Zhang, J.-Z. Aumentar a sensibilidade da análise do fluxo de inxección mediante o uso dunha cela de fluxo capilar cunha longa traxectoria óptica para a detección espectrofotométrica. anus. the science. 22, 57–60 (2006).
D'Sa, EJ e Steward, RG Aplicación da guía de ondas capilar líquida na espectroscopia de absorbancia (Resposta ao comentario de Byrne e Kaltenbacher). D'Sa, EJ e Steward, RG Aplicación da guía de ondas capilar líquida na espectroscopia de absorbancia (Resposta ao comentario de Byrne e Kaltenbacher).D'Sa, EJ e Steward, RG. Aplicacións das guías de onda capilares líquidas na espectroscopia de absorción (Resposta aos comentarios de Byrne e 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 Aplicación de líquidos 毛绿波波对在espectro de absorción (回复Byrne和Kaltenbacher的评论）).D'Sa, EJ e Steward, RG Guías de onda capilares líquidas para espectroscopia de absorción (en resposta aos comentarios de Byrne e Kaltenbacher).limonol. Oceanógrafo. 46, 742–745 (2001).
Khijwania, SK e Gupta, BD Sensor de absorción de campo evanescente de fibra óptica: efecto dos parámetros da fibra e da xeometría da sonda. Khijwania, SK e Gupta, BD Sensor de absorción de campo evanescente de fibra óptica: efecto dos parámetros da fibra e da xeometría da sonda.Hijvania, SK e Gupta, BD Sensor de absorción de campo evanescente de fibra óptica: influencia dos parámetros da fibra e da xeometría da sonda. 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, Saskatchewan e Gupta, Babai LaoghaireHijvania, SK e Gupta, BD Sensores de fibra óptica de absorción de campo evanescente: influencia dos parámetros da fibra e da xeometría da sonda.Óptica e electrónica cuántica 31, 625–636 (1999).
Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. e Woodruff, SD Saída angular de sensores Raman de guía de ondas ocos e revestidos de metal. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. e Woodruff, SD Saída angular de sensores Raman de guía de ondas ocos e revestidos de metal.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. e Woodruff, SD. Saída angular de sensores Raman de guía de onda oca con revestimento metálico. 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. e Woodruff, SD. Saída angular dun sensor Raman cunha guía de ondas de metal espido.solicitude para elixir 51, 2023-2025 (2012).
Harrington, JA Unha visión xeral das guías de onda ocas para a transmisión de infravermellos. Integración de fibra. Para elixir. 19, 211–227 (2000).