Köszönjük, hogy felkereste a Nature.com weboldalt. Az Ön által használt böngészőverzió korlátozott CSS-támogatással rendelkezik. A legjobb élmény érdekében javasoljuk, hogy egy frissített böngészőt használjon (vagy tiltsa le a kompatibilitási módot az Internet Explorerben). Időközben a folyamatos támogatás biztosítása érdekében stílusok és JavaScript nélkül jelenítjük meg az oldalt.
A folyékony minták nyomelemzése széles körben alkalmazható az élettudományokban és a környezeti monitorozásban. Ebben a munkában egy kompakt és olcsó fotométert fejlesztettünk ki, amely fém hullámvezető kapillárisokon (MCC-ken) alapul az abszorpció ultraérzékeny meghatározására. Az optikai út jelentősen megnövelhető, és sokkal hosszabb, mint az MCC fizikai hossza, mivel a hullámosított sima fém oldalfalak által szórt fény a beesési szögtől függetlenül a kapillárison belül maradhat. Az új nemlineáris optikai erősítésnek, valamint a gyors mintaváltásnak és glükózdetektálásnak köszönhetően akár 5,12 nM koncentráció is elérhető a hagyományos kromogén reagensekkel.
A fotometriát széles körben alkalmazzák folyékony minták nyomelemzésére a rendelkezésre álló kromogén reagensek és félvezető optoelektronikai eszközök bősége miatt1,2,3,4,5. A hagyományos küvetta alapú abszorbancia-meghatározással összehasonlítva a folyadékhullámvezető (LWC) kapillárisok a szonda fényét a kapillárison belül tartva verik vissza (TIR)1,2,3,4,5. További fejlesztés nélkül azonban az optikai út csak közel van az LWC fizikai hosszához3,6, és az LWC hosszának 1,0 m-nél nagyobb növelése erős fénycsillapítással és buborékok kialakulásának magas kockázatával jár stb.3,7. Az optikai út javítására javasolt többszörös reflexiós cellával kapcsolatban a kimutatási határ csak 2,5-8,9-szeresére javul.
Jelenleg két fő típusa van az LWC-nek, nevezetesen a teflon AF kapillárisok (amelyeknek törésmutatója mindössze ~1,3, ami alacsonyabb, mint a vízé), és a teflon AF-fel vagy fémfilmmel bevont szilícium-dioxid kapillárisok1,3,4. A dielektromos anyagok közötti határfelületen a TIR eléréséhez alacsony törésmutatójú és nagy fénybeesési szögű anyagokra van szükség3,6,10. A teflon AF kapillárisok tekintetében a teflon AF porózus szerkezetének köszönhetően lélegző3,11, és kis mennyiségű anyagot képes elnyelni a vízmintákban. A kívülről teflon AF-fel vagy fémmel bevont kvarc kapillárisok esetében a kvarc törésmutatója (1,45) magasabb, mint a legtöbb folyékony mintáé (pl. 1,33 a víz esetében)3,6,12,13. A fémfilmmel bevont kapillárisok esetében a transzport tulajdonságokat vizsgálták14,15,16,17,18, de a bevonási folyamat bonyolult, a fémfilm felülete durva és porózus szerkezetű4,19.
Ezenkívül a kereskedelmi forgalomban kapható LWC-knek (AF teflonbevonatú kapillárisok és AF teflonbevonatú szilícium-dioxid kapillárisok, World Precision Instruments, Inc.) vannak további hátrányaik is, például: hibák esetén. . A TIR3,10,(2) T-csatlakozó nagy holttérfogata (kapillárisok, szálak és bemeneti/kimeneti csövek összekapcsolására) légbuborékokat csapdába ejthet10.
Ugyanakkor a glükózszint meghatározása nagy jelentőséggel bír a cukorbetegség, a májzsugorodás és a mentális betegségek diagnosztizálásában,20 valamint számos kimutatási módszer, mint például a fotometria (beleértve a spektrofotometriát 21, 22, 23, 24, 25 és a papíron végzett kolorimetriát 26, 27, 28), a galvanometria 29, 30, 31, a fluorometria 32, 33, 34, 35, az optikai polarimetria 36, ​​a felületi plazmon rezonancia 37, a Fabry-Perot üreg 38, az elektrokémia 39 és a kapilláris elektroforézis 40,41 és így tovább. Ezen módszerek többsége azonban drága berendezéseket igényel, és a glükóz kimutatása több nanomoláris koncentrációban is kihívást jelent (például a fotometriai mérések 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 esetében a legalacsonyabb glükózkoncentráció). (A korlátozás mindössze 30 nM volt, amikor poroszkék nanorészecskéket használtak peroxidáz utánzóként.) Nanomoláris glükózanalízisekre gyakran van szükség molekuláris szintű sejtes vizsgálatokhoz, például az emberi prosztatarák növekedésének gátlásához42 és a Prochlorococcus CO2-megkötési viselkedéséhez az óceánban.
Ebben a cikkben egy kompakt, olcsó, fém hullámvezető kapillárison (MWC) alapuló fotométert fejlesztettek ki – egy SUS316L rozsdamentes acél kapillárist elektropolírozott belső felülettel – az ultraérzékeny abszorpció meghatározására. Mivel a fény a beesési szögtől függetlenül csapdába eshet a fém kapillárisokban, az optikai úthossz jelentősen megnövelhető a hullámos és sima fémfelületeken történő fényszórás révén, és jóval hosszabb, mint az MWC fizikai hossza. Ezenkívül egy egyszerű T-csatlakozót terveztek az optikai csatlakozáshoz és a folyadékbemenethez/kimenethez a holttérfogat minimalizálása és a buborékok beszorulásának elkerülése érdekében. A 7 cm-es MWC fotométer esetében a detektálási határ körülbelül 3000-szeresére javult a kereskedelmi forgalomban kapható 1 cm-es küvettás spektrofotométerhez képest a nemlineáris optikai úthossz és a gyors mintaváltás új fejlesztése miatt, és a glükóz detektálási koncentrációja is elérhető mindössze 5,12 nM a hagyományos kromogén reagensek használatával.
Amint az 1. ábrán látható, az MWC-alapú fotométer egy 7 cm hosszú, EP minőségű elektropolírozott belső felülettel rendelkező MWC-ből, egy 505 nm-es lencsés LED-ből, egy állítható erősítésű fotodetektorból és két kimenetből áll az optikai csatoláshoz és a folyadékbevitelhez. Kimenet. A Pike bemeneti csőhöz csatlakoztatott háromutas szelep a bejövő minta kapcsolására szolgál. A Peek cső szorosan illeszkedik a kvarclemezhez és az MWC-hez, így a T-csatlakozóban a holttérfogat minimális, hatékonyan megakadályozva a légbuborékok csapdába esését. Ezenkívül a kollimált nyaláb könnyen és hatékonyan bevezethető az MWC-be a T-idomú kvarclemezen keresztül.
A nyalábot és a folyékony mintát egy T-idomon keresztül vezetik az MCC-be, és az MCC-n áthaladó nyalábot egy fotodetektor fogadja. A festett vagy üres minták bejövő oldatait felváltva vezetik az ICC-be egy háromutas szelepen keresztül. Beer törvénye szerint a színes minta optikai sűrűsége az alábbi egyenlettel számítható ki: 1.10
ahol Vcolor és Vblank a fotodetektor kimeneti jelei, amikor színes és üres mintákat vezetünk az MCC-be, Vdark pedig a fotodetektor háttérjele, amikor a LED ki van kapcsolva. A kimeneti jel változása ΔV = Vcolor–Vblank a minták váltásával mérhető. Az egyenlet szerint. Amint az 1. ábrán látható, ha ΔV sokkal kisebb, mint a Vblank–Vdark, akkor mintavételi kapcsolási séma használatakor a Vblank kis változásai (pl. drift) csekély hatással lehetnek az AMWC értékére.
Az MWC-alapú fotométer és a küvetta-alapú spektrofotométer teljesítményének összehasonlításához színes mintaként vörös tintaoldatot használtunk kiváló színstabilitása és jó koncentráció-abszorbancia linearitása miatt, vakmintaként pedig DI H2O-t. Amint az 1. táblázatban látható, sorozathígításos módszerrel vörös tintaoldatokat készítettünk DI H2O oldószerként történő felhasználásával. Az 1. minta (S1), a hígítatlan eredeti vörös festék relatív koncentrációját 1,0-nek határoztuk meg. A 2. ábrán 11 vörös tintaminta (S4-től S14-ig) optikai fényképei láthatók, amelyek relatív koncentrációi (az 1. táblázatban felsorolva) 8,0 × 10–3 (balra) és 8,2 × 10–10 (jobbra) között mozognak.
A 6. minta mérési eredményeit a 3(a) ábra mutatja. A festett és az üres minták közötti váltási pontokat az ábrán dupla nyilak („↔”) jelölik. Látható, hogy a kimeneti feszültség gyorsan növekszik, amikor színes mintákról üres mintákra és fordítva váltunk. A Vcolor, Vblank és a hozzájuk tartozó ΔV értékek az ábrán látható módon kaphatók meg.
(a) A 6., (b) a 9., (c) a 13. és (d) a 14. minták mérési eredményei MWC-alapú fotométerrel.
A 9., 13. és 14. minták mérési eredményeit a 3(b)-(d) ábrák mutatják. Amint a 3(d) ábrán látható, a mért ΔV mindössze 5 nV, ami majdnem háromszorosa a zajértéknek (2 nV). Egy kis ΔV-t nehéz megkülönböztetni a zajtól. Így a kimutatási határ elérte a 8,2×10-10 relatív koncentrációt (14. minta). Az 1. egyenletek segítségével az AMWC abszorbanciája a mért Vcolor, Vblank és Vdark értékekből számítható. Egy 104-es erősítésű fotodetektor esetén a Vdark értéke -0,68 μV. Az összes minta mérési eredményeit az 1. táblázat foglalja össze, és a kiegészítő anyagban is megtalálhatók. Amint az 1. táblázatban látható, a magas koncentrációknál mért abszorbanciák telítődnek, így a 3,7 feletti abszorbanciát nem lehet MWC-alapú spektrométerekkel mérni.
Összehasonlításképpen egy piros tintás mintát is megmértek spektrofotométerrel, és a mért Acuvetta abszorbanciát a 4. ábra mutatja. Az 505 nm-en mért Acuvetta értékeket (ahogy az 1. táblázatban látható) a 10., 11. vagy 12. minta görbéinek (ahogy a betétben látható) alapértékként való felhasználásával kapták meg (ahogy a 4. ábra mutatja). Amint látható, a kimutatási határ elérte a 2,56 x 10-6 relatív koncentrációt (9. minta), mivel a 10., 11. és 12. minta abszorpciós görbéi megkülönböztethetetlenek voltak egymástól. Így az MWC-alapú fotométer használatakor a kimutatási határ 3125-szörösére javult a küvetta alapú spektrofotométerhez képest.
Az abszorpció-koncentráció függést az 5. ábra mutatja. Küvettás méréseknél az abszorbancia arányos a tintakoncentrációval 1 cm-es úthossznál. Míg az MWC-alapú méréseknél alacsony koncentrációknál az abszorbancia nemlineáris növekedését figyelték meg. Beer törvénye szerint az abszorbancia arányos az optikai úthosszal, így az AEF abszorpciós erősítés (AEF = AMWC/Akuvetta azonos tintakoncentrációnál) az MWC és a küvetta optikai úthosszának aránya. Amint az 5. ábrán látható, magas koncentrációknál az AEF konstans körülbelül 7,0, ami elfogadható, mivel az MWC hossza pontosan 7-szerese egy 1 cm-es küvetta hosszának. Alacsony koncentrációknál (relatív koncentráció <1,28 × 10-5) azonban az AEF a koncentráció csökkenésével növekszik, és a küvettás mérés görbéjének extrapolálásával 8,2 × 10-10 kapcsolódó koncentrációnál 803 értéket érne el. Alacsony koncentrációknál (relatív koncentráció <1,28 × 10-5) azonban az AEF a koncentráció csökkenésével növekszik, és a küvettás mérés görbéjének extrapolálásával 8,2 × 10-10 kapcsolódó koncentrációnál 803 értéket érne el. Однако при низких концентрациях (относительная концентрация <1,28 × 10–5) AEF увеличивается с уменьтрацием может достигать значения 803 при относительной концентрации 8,2 × 10–10 при экстраполяции кривой измеорения kuvety Alacsony koncentrációknál (relatív koncentráció <1,28 × 10–5) azonban az AEF a koncentráció csökkenésével növekszik, és küvetta alapú mérési görbéből extrapolálva 8,2 × 10–10 relatív koncentrációnál elérheti a 803 értéket.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，在相关浺0.12.2.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 伔 夨 幚 伔基于 比色皿 测量 曲线 ， 在 浓度 为 8.2 × 10-10 时 达到 达到 㾾到 达到 达到 达到 达到 达到 辂线 达到 辂线 Однако при низких концентрациях (релевантные концентрации < 1,28 × 10-5) и при экстраполяции кривой измерения на основе кюветы она достигает значения относительной концентрации 8,1 × 8010 8,2. Alacsony koncentrációknál (releváns koncentrációk < 1,28 × 10-5) azonban az AED a koncentráció csökkenésével növekszik, és küvetta alapú mérési görbéből extrapolálva 8,2 × 10–10 803 relatív koncentrációértéket ér el.Ez 803 cm-es optikai utat eredményez (AEF × 1 cm), ami jóval hosszabb, mint az MWC fizikai hossza, sőt még a kereskedelmi forgalomban kapható leghosszabb LWC-nél is hosszabb (500 cm a World Precision Instruments, Inc.-től). A Doko Engineering LLC hossza 200 cm. Az LWC-ben az abszorpció ilyen nemlineáris növekedését korábban nem jelentették.
A 6(a)-(c) ábrákon az MWC szakasz belső felületének optikai, mikroszkópos és optikai profilkészítő képe látható. Amint a 6(a) ábrán látható, a belső felület sima és fényes, képes visszaverni a látható fényt, és erősen fényvisszaverő. Amint a 6(b) ábrán látható, a fém deformálhatósága és kristályos jellege miatt apró hálók és egyenetlenségek jelennek meg a sima felületen. Kis terület (<5 μm × 5 μm) esetén a legtöbb felület érdessége kisebb, mint 1,2 nm (6(c) ábra). Egy kis terület (<5 μm × 5 μm) alapján a legtöbb felület érdessége kisebb, mint 1,2 nm (6(c) ábra). Ввиду малой площади (<5 мкм×5 мкм) шероховатость большей части поверхности составляет менее 1,2 нм (ври) нм (). A kis terület (<5 µm × 5 µm) miatt a felület nagy részének érdessége kisebb, mint 1,2 nm (6(c) ábra).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（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（c)） Учитывая небольшую площадь (<5 мкм × 5 мкм), шероховатость большинства поверхностей составляет менеем (1,2нет менри). A kis területet (<5 µm × 5 µm) figyelembe véve a legtöbb felület érdessége kisebb, mint 1,2 nm (6(c) ábra).
(a) Optikai kép, (b) mikroszkóp kép és (c) az MWC vágat belső felületének optikai képe.
Amint a 7(a) ábrán látható, a kapillárisban az optikai utat (LOP) a beesési szög θ határozza meg (LOP = LC/sinθ, ahol LC a kapilláris fizikai hossza). DI H2O-val töltött teflon AF kapillárisok esetén a beesési szögnek nagyobbnak kell lennie, mint a 77,8°-os kritikus szög, így az LOP további javítás nélkül kisebb, mint 1,02 × LC3.6. Míg MWC esetén a fény kapillárison belüli bezártsága független a törésmutatótól vagy a beesési szögtől, így a beesési szög csökkenésével a fény úthossza sokkal hosszabb lehet, mint a kapilláris hossza (LOP » LC). Amint a 7(b) ábrán látható, a hullámos fémfelület fényszórást okozhat, ami jelentősen növelheti az optikai utat.
Ezért az MWC esetében két fényút létezik: a visszaverődés nélküli közvetlen fény (LOP = LC) és a többszörös visszaverődésű fűrészfogfény az oldalfalak között (LOP » LC). Beer törvénye szerint az áthaladó közvetlen és cikkcakk fény intenzitása PS×exp(-α×LC), illetve PZ×exp(-α×LOP) formában fejezhető ki, ahol az α állandó az abszorpciós együttható, amely teljes mértékben a tintakoncentrációtól függ.
Nagy koncentrációjú tinta esetén (pl. kapcsolódó koncentráció >1,28 × 10-5) a cikkcakk fény erősen csillapodik, és intenzitása jóval alacsonyabb, mint az egyenes fényé, a nagy abszorpciós együttható és a sokkal hosszabb optikai úthossz miatt. Nagy koncentrációjú tinta esetén (pl. kapcsolódó koncentráció >1,28 × 10⁻⁶) a cikkcakk fény erősen csillapodik, és intenzitása jóval alacsonyabb, mint az egyenes fényé, a nagy abszorpciós együttható és a sokkal hosszabb optikai úthossz miatt. Для чернил с высокой концентрацией (например, относительная концентрация >1,28 × 10-5) зигзагообразный тугзагообразный его интенсивность намного ниже, чем у прямого света, из-за большого коэффициента поглощения и гораздо более длинного оптического излучения. Nagy koncentrációjú tinta esetén (pl. relatív koncentráció >1,28×10-5) a cikkcakkos fény erősen csillapodik, és intenzitása a nagy abszorpciós együttható és a sokkal hosszabb optikai emisszió miatt jóval alacsonyabb, mint a közvetlen fényé.pálya.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）直光 这 是 吸收 系数 大 光学 时间 更。。。 长 长 长 长 鿿 长 长 长 长 长 长 长Для чернил с высокой концентрацией (например, релевантные концентрации >1,28×10-5) зигзагообразный светет ослабляется, и его интенсивность намного ниже, чем у прямого света из-за большого коэффицигиента по более длительного оптического времени. Nagy koncentrációjú tinták esetén (pl. releváns koncentrációk >1,28×10-5) a cikkcakk fény jelentősen gyengül, és intenzitása jóval alacsonyabb, mint a közvetlen fényé a nagy abszorpciós együttható és a hosszabb optikai idő miatt.kis út.Így a közvetlen fény dominált az abszorbancia meghatározásában (LOP=LC), és az AEF állandó ~7,0 értéken maradt. Ezzel szemben, amikor az abszorpciós együttható a tintakoncentráció csökkenésével csökken (pl. a kapcsolódó koncentráció <1,28 × 10-5), a cikkcakk-fény intenzitása gyorsabban növekszik, mint az egyenes fényé, és ekkor a cikkcakk-fény kezd fontosabb szerepet játszani. Ezzel szemben, amikor az abszorpciós együttható a tintakoncentráció csökkenésével csökken (pl. a kapcsolódó koncentráció <1,28 × 10-5), a cikkcakk-fény intenzitása gyorsabban növekszik, mint az egyenes fényé, és ekkor a cikkcakk-fény kezd fontosabb szerepet játszani. Напротив, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил (напримноясир, тольноясир концентрация <1,28 × 10-5), интенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее, чем у прямота, смивезата, смивентрация начинает играть зигзагообразный свет. Épp ellenkezőleg, amikor az abszorpciós együttható csökken a tintakoncentráció csökkenésével (például a relatív koncentráció <1,28 × 10-5), a cikkcakk fény intenzitása gyorsabban növekszik, mint a közvetlen fényé, majd cikkcakk fény kezd játszani.fontosabb szerepet.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 A相反 ， 当 吸收 系数 随着 墨水 的 降低 而 降低 时 例如 例如 ， 榵 庌 相度 榵 ， 相度 浓庌 相反10-5） ， 字形光 的 强度 比 增加 得 更 ， 然后 z 字形光 发挥 作用 釦 荁 釦 万 一更 更 更 更 更 更 更 更 HI的角色. И наоборот, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил (напристовутю, чернил) концентрация < 1,28×10-5), интенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее, чем прямого, и зигзагообразный свет начинает играть более важную роль. Fordítva, amikor az abszorpciós együttható a tintakoncentráció csökkenésével csökken (például a megfelelő koncentráció < 1,28×10-5), a cikkcakk fény intenzitása gyorsabban növekszik, mint a közvetlen fényé, és ekkor a cikkcakk fény fontosabb szerepet kezd játszani.szerepkarakter.Ezért a fűrészfog alakú optikai út (LOP » LC) miatt az AEF sokkal nagyobb, mint 7,0. Az MWC pontos fényáteresztési jellemzői a hullámvezető móduselmélet segítségével határozhatók meg.
Az optikai út javítása mellett a gyors mintaváltás is hozzájárul az ultraalacsony kimutatási határokhoz. Az MCC kis térfogata (0,16 ml) miatt az oldatok váltásához és cseréjéhez szükséges idő az MCC-ben kevesebb, mint 20 másodperc lehet. Amint az 5. ábrán látható, az AMWC minimálisan kimutatható értéke (2,5 × 10–4) négyszer alacsonyabb, mint az Acuvette-é (1,0 × 10–3). Az áramló oldat gyors váltása a kapillárisban csökkenti a rendszerzaj (pl. drift) hatását az abszorbanciakülönbség pontosságára a küvettában lévő retenciós oldathoz képest. Például, ahogy a 3(b)-(d) ábrán látható, a ΔV könnyen megkülönböztethető a driftjeltől a kis térfogatú kapillárisban a gyors mintaváltás miatt.
Amint a 2. táblázatban látható, desztillált vizet (DI H2O) oldószerként használva különböző koncentrációjú glükózoldatokat készítettünk. A festett vagy üres mintákat úgy készítettük, hogy glükózoldatot vagy ioncserélt vizet glükóz-oxidáz (GOD) és peroxidáz (POD) 37 kromogén oldataival kevertünk 3:1 térfogatarányban. A 8. ábra kilenc festett minta (S2-S10) optikai fényképeit mutatja, amelyek glükózkoncentrációja 2,0 mM (balra) és 5,12 nM (jobbra) között mozgott. A vörösség a glükózkoncentráció csökkenésével csökken.
A 4., 9. és 10. minták MWC-alapú fotométerrel végzett méréseinek eredményeit a 9.(a)-(c) ábra mutatja. Amint a 9.(c) ábrán látható, a mért ΔV kevésbé stabillá válik, és a mérés során lassan növekszik, mivel maga a GOD-POD reagens színe (akár glükóz hozzáadása nélkül is) lassan változik a fényben. Így az egymást követő ΔV méréseket nem lehet megismételni az 5,12 nM-nál kisebb glükózkoncentrációjú minták (10. minta) esetében, mert amikor a ΔV elég kicsi, a GOD-POD reagens instabilitása már nem elhanyagolható. Ezért a glükózoldat kimutatási határa 5,12 nM, bár a megfelelő ΔV érték (0,52 µV) sokkal nagyobb, mint a zajérték (0,03 µV), ami azt jelzi, hogy egy kis ΔV még mindig kimutatható. Ez a kimutatási határ tovább javítható stabilabb kromogén reagensek használatával.
(a) A 4., (b) a 9. és (c) a 10. mintára vonatkozó mérési eredmények MWC-alapú fotométerrel.
Az AMWC abszorbanciája a mért Vcolor, Vblank és Vdark értékekből számítható ki. Egy 105-ös erősítésű fotodetektor esetén a Vdark értéke -0,068 μV. Az összes minta mérései a kiegészítő anyagban állíthatók be. Összehasonlításképpen glükózmintákat is mértünk spektrofotométerrel, és az Acuvette mért abszorbanciája elérte a 0,64 µM kimutatási határt (7. minta), amint az a 10. ábrán látható.
Az abszorbancia és a koncentráció közötti összefüggést a 11. ábra mutatja. Az MWC-alapú fotométerrel 125-szörös javulást értek el a kimutatási határban a küvetta alapú spektrofotométerhez képest. Ez a javulás kisebb, mint a vörös tintás vizsgálatnál, a GOD-POD reagens gyenge stabilitása miatt. Alacsony koncentrációknál az abszorbancia nemlineáris növekedését is megfigyelték.
Az MWC-alapú fotométert folyékony minták ultraérzékeny detektálására fejlesztették ki. Az optikai út jelentősen megnövelhető, és jóval hosszabb, mint az MWC fizikai hossza, mivel a hullámosított sima fém oldalfalak által szórt fény a beesési szögtől függetlenül a kapillárison belül maradhat. Az új, nemlineáris optikai erősítésnek, valamint a gyors mintaváltásnak és glükózdetektálásnak köszönhetően akár 5,12 nM koncentráció is elérhető a hagyományos GOD-POD reagensekkel. Ez a kompakt és olcsó fotométer széles körben használatos lesz az élettudományokban és a környezeti monitorozásban nyomelemzésre.
Amint az 1. ábrán látható, az MWC-alapú fotométer egy 7 cm hosszú MWC-ből (belső átmérő 1,7 mm, külső átmérő 3,18 mm, EP osztályú elektropolírozott belső felület, SUS316L rozsdamentes acél kapilláris), egy 505 nm hullámhosszú LED-ből (Thorlabs M505F1), és lencsékből (nyalábszórás kb. 6,6 fok), egy változtatható erősítésű fotodetektorból (Thorlabs PDB450C) és két T-csatlakozóból áll az optikai kommunikációhoz és a folyadék be-/kimenetéhez. A T-csatlakozót egy átlátszó kvarclemez PMMA csőhöz ragasztásával készítik, amelybe MWC és Peek csövek (0,72 mm belső átmérő, 1,6 mm külső átmérő, Vici Valco Corp.) vannak szorosan behelyezve és ragasztva. A Pike bemeneti csőhöz csatlakoztatott háromutas szelep a bejövő minta kapcsolására szolgál. A fotodetektor képes a vett P optikai teljesítményt erősített N×V feszültségjellé alakítani (ahol V/P = 1,0 V/W 1550 nm-en, az N erősítés manuálisan állítható 103-107 tartományban). A rövidség kedvéért V-t használunk kimeneti jelként N×V helyett.
Összehasonlításképpen, egy kereskedelmi forgalomban kapható spektrofotométert (Agilent Technologies Cary 300 sorozat R928 nagy hatékonyságú fotoelektronsokszorozóval) és 1,0 cm-es küvettacellát is használtak a folyékony minták abszorbanciájának mérésére.
Az MWC bemetszés belső felületét optikai felületprofilozóval (ZYGO New View 5022) vizsgáltuk, 0,1 nm függőleges és 0,11 µm laterális felbontással.
Minden vegyszert (analitikai minőségű, további tisztítás nélkül) a Sichuan Chuangke Biotechnology Co., Ltd.-től vásároltunk. A glükóz tesztkészletek glükóz-oxidázt (GOD), peroxidázt (POD), 4-aminoantipirint és fenolt stb. tartalmaznak. A kromogén oldatot a szokásos GOD-POD 37 módszerrel készítettük.
Amint a 2. táblázatban látható, különböző koncentrációjú glükózoldatokat készítettünk DI H2O hígítószerrel, sorozathígítási módszerrel (részletekért lásd a Kiegészítő Anyagokat). Festett vagy vak mintákat úgy készítettünk, hogy glükózoldatot vagy ioncserélt vizet kromogén oldattal kevertünk 3:1 arányban. A mérés előtt minden mintát 37°C-on, fénytől védve tároltunk 10 percig. A GOD-POD módszerrel a festett minták vörösre színeződnek, abszorpciós maximumuk 505 nm-en van, és az abszorpció majdnem arányos a glükózkoncentrációval.
Amint az 1. táblázatban látható, vörös tintaoldatok sorozatát (Ostrich Ink Co., Ltd., Tianjin, Kína) készítették sorozathígításos módszerrel, desztillált vizet használva oldószerként.
Hogyan idézzük ezt a cikket: Bai, M. et al. Fém hullámvezető kapillárisokon alapuló kompakt fotométer: nanomoláris glükózkoncentrációk meghatározására. The Science. 5, 10476. doi: 10.1038/srep10476 (2015).
Dress, P. és Franke, H. Folyadékelemzés és pH-érték szabályozás pontosságának növelése folyadékmagos hullámvezető segítségével. Dress, P. és Franke, H. Folyadékelemzés és pH-érték szabályozás pontosságának növelése folyadékmagos hullámvezető segítségével.Dress, P. és Franke, H. Folyadékelemzés és pH-szabályozás pontosságának javítása folyadékmagos hullámvezetővel. 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. és Franke, H. Folyadékelemzés és pH-szabályozás pontosságának javítása folyadékmagos hullámvezetők segítségével.Válts a tudományra. meter. 68, 2167–2171 (1997).
Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ és Hansell, DA Tengervízben lévő ammóniumnyomok folyamatos kolorimetriás meghatározása hosszú útvonalú folyadékhullámvezető kapilláris cellával. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ és Hansell, DA Tengervízben lévő ammóniumnyomok folyamatos kolorimetriás meghatározása hosszú útvonalú folyadékhullámvezető kapilláris cellával.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ és Hansel, DA Tengervízben lévő ammóniumnyomok folyamatos kolorimetriás meghatározása folyadékvezetős kapilláris cellával. 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 és Hansell, DA.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ és Hansel, DA Tengervízben található ammóniumnyomok folyamatos kolorimetriás meghatározása nagy hatótávolságú folyadékhullámvezető kapillárisok segítségével.Kémia márciusban. 96, 73–85 (2005).
Páscoa, RNMJ, Tóth, IV és Rangel, AOSS. Áttekintés a folyadékhullámvezető kapilláris cella áramlásalapú analitikai technikákban alkalmazott legújabb alkalmazásairól a spektroszkópiai detektálási módszerek érzékenységének növelése érdekében. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV és Rangel, AOSS. Áttekintés a folyadékhullámvezető kapilláris cella áramlásalapú analitikai technikákban alkalmazott legújabb alkalmazásairól a spektroszkópiai detektálási módszerek érzékenységének növelése érdekében.Pascoa, RNMJ, Toth, IV és Rangel, AOSS. A folyadékhullámvezető kapilláris cella áramláselemzési technikákban alkalmazott legújabb alkalmazásainak áttekintése a spektroszkópiai detektálási módszerek érzékenységének javítása érdekében. 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 最提检测 方法 的。。。 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 庵 庵 底 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 庵敏度 禁敏灵敏度 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 és Rangel, AOSS. Áttekintés a folyadékhullám-vezető kapilláris cellák áramlásalapú analitikai módszerekben való legújabb alkalmazásáról a spektroszkópiai detektálási módszerek érzékenységének növelése érdekében.végbélnyílás. Kémiai törvény 739, 1-13 (2012).
Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. és Shen, J. Az Ag és AgI filmek vastagságának vizsgálata üreges hullámvezetők kapillárisában. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. és Shen, J. Az Ag és AgI filmek vastagságának vizsgálata üreges hullámvezetők kapillárisában.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. és Shen J. Az Ag és AgI filmek vastagságának vizsgálata üreges hullámvezetők kapillárisában. 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. és Shen, J. Kutatás a légcsatornában található Ag és AgI vékonyréteg vastagságáról.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. és Shen J. Az Ag és AgI vékonyréteg-vastagság vizsgálata üreges hullámvezető kapillárisokban.Infravörös fizika, technológia 42, 501–508 (2001).
Gimbert, LJ, Haygarth, PM és Worsfold, PJ Természetes vizek nanomoláris foszfátkoncentrációjának meghatározása áramlásos injektálással, hosszú úthosszúságú folyadékhullámvezető kapilláris cellával és szilárdtest spektrofotometriás detektálással. Gimbert, LJ, Haygarth, PM és Worsfold, PJ Természetes vizek nanomoláris foszfátkoncentrációjának meghatározása áramlásos injektálással, hosszú úthosszúságú folyadékhullámvezető kapilláris cellával és szilárdtest spektrofotometriás detektálással.Gimbert, LJ, Haygarth, PM és Worsfold, PJ Természetes vizek nanomoláris foszfátkoncentrációjának meghatározása áramlásos injektálással folyadékhullámvezető kapilláris cellával és szilárd fázisú spektrofotometriás detektálással. Gimbert, LJ, Haygarth, PM és 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 és Worsfold, PJ Természetes víz foszfátkoncentrációjának meghatározása folyadékfecskendővel és nagy hatótávolságú folyadékhullámvezető kapilláriscsővel.Gimbert, LJ, Haygarth, PM és Worsfold, PJ Nanomoláris foszfát meghatározása természetes vízben injektáló áramlással, hosszú optikai úthosszú kapilláris hullámvezetővel és szilárdtest spektrofotometriás detektálással.Taranta 71, 1624–1628 (2007).
Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. és Liu, S. Folyadékhullámvezető kapilláris cellák linearitása és effektív optikai úthossza. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. és Liu, S. Folyadékhullámvezető kapilláris cellák linearitása és effektív optikai úthossza.Belz M., Dress P., Suhitsky A. és Liu S. Linearitás és effektív optikai úthossz kapilláris cellákban lévő folyadékhullámvezetőkben. 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. és Liu, S. A folyékony víz linearitása és effektív hossza.Belz M., Dress P., Suhitsky A. és Liu S. Lineáris és effektív optikai úthossz kapilláris cellás folyadékhullámban.SPIE 3856, 271–281 (1999).
Dallas, T. és Dasgupta, PK Fény az alagút végén: folyadékmagos hullámvezetők legújabb analitikai alkalmazásai. Dallas, T. és Dasgupta, PK Fény az alagút végén: folyadékmagos hullámvezetők legújabb analitikai alkalmazásai.Dallas, T. és Dasgupta, PK Fény az alagút végén: folyadékmagos hullámvezetők legújabb analitikai alkalmazásai. Dallas, T. & Dasgupta, PK Fény az alagút végén:液芯波导的最新分析应用. Dallas, T. & Dasgupta, PK Fény az alagút végén:液芯波导的最新分析应用.Dallas, T. és Dasgupta, PK Fény az alagút végén: a folyadékmagos hullámvezetők legújabb analitikai alkalmazása.TrAC, trendelemzés. Chemical. 23, 385–392 (2004).
Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR és McKelvie, ID Sokoldalú, teljes belső visszaverődésű fotometriai detektorcella áramláselemzéshez. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR és McKelvie, ID Sokoldalú, teljes belső visszaverődésű fotometriai detektorcella áramláselemzéshez.Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR és McKelvey, ID Univerzális fotometrikus teljes belső visszaverődésű cella áramláselemzéshez. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR és 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 és McKelvie, IdahoEllis, PS, Gentle, BS, Grace, MR és McKelvey, ID Univerzális TIR fotometriás cella áramláselemzéshez.Taranta 79, 830–835 (2009).
Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ és McKelvie, ID Többszörös reflexiós fotometrikus áramlási cella torkolati vizek áramlási injektálásos elemzéséhez. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ és McKelvie, ID Többszörös reflexiós fotometrikus áramlási cella torkolati vizek áramlási injektálásos elemzéséhez.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ és McKelvey, ID Többszörös visszaverődésű fotometriai áramlási cella torkolati vizek áramláselemzéséhez. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ és 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 és McKelvie, Idaho.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ és McKelvey, ID Többszörös visszaverődésű fotometriai áramlási cella áramlásbefecskendezéses elemzéshez torkolati vizekben.végbélnyílás Chim. Acta 499, 81-89 (2003).
Pan, J.-Z., Yao, B. és Fang, Q. Folyadékmagos hullámvezetős abszorpciódetektáláson alapuló kézi fotométer nanoliteres méretű mintákhoz. Pan, J.-Z., Yao, B. és Fang, Q. Folyadékmagos hullámvezetős abszorpciós detektáláson alapuló kézi fotométer nanoliteres méretű mintákhoz.Pan, J.-Z., Yao, B. és Fang, K. Folyadékmagos hullámhossz-abszorpciós detektáláson alapuló kézi fotométer nanoliteres méretű mintákhoz. 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. 液芯波波水水水油法的纳法手手手持光度计.Pan, J.-Z., Yao, B. és Fang, K. Nanoskálájú mintával ellátott kézi fotométer, amely folyékony maghullámban történő abszorpció detektálásán alapul.anus Chemical. 82, 3394–3398 (2010).
Zhang, J.-Z. A befecskendezéses áramlási elemzés érzékenységének növelése hosszú optikai úttal rendelkező kapilláris áramlási cella használatával a spektrofotometriás detektáláshoz. anus. the science. 22, 57–60 (2006).
D'Sa, EJ és Steward, RG Folyékony kapilláris hullámvezető alkalmazása abszorbancia spektroszkópiában (Válasz Byrne és Kaltenbacher hozzászólására). D'Sa, EJ és Steward, RG Folyékony kapilláris hullámvezető alkalmazása abszorbancia spektroszkópiában (Válasz Byrne és Kaltenbacher hozzászólására).D'Sa, EJ és Steward, RG Folyékony kapilláris hullámvezetők alkalmazásai az abszorpciós spektroszkópiában (Válasz Byrne és Kaltenbacher megjegyzéseire). 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 Folyadék alkalmazása 毛绿波波对在abszorpciós spektrum（回复Byrne和Kaltenbacher的评论）.D'Sa, EJ és Steward, RG Folyékony kapilláris hullámvezetők abszorpciós spektroszkópiához (válasz Byrne és Kaltenbacher megjegyzéseire).limonol. Oceanographer. 46, 742–745 (2001).
Khijwania, SK és Gupta, BD Száloptikás evaneszcens tér abszorpciós érzékelő: A szál paramétereinek és a szonda geometriájának hatása. Khijwania, SK és Gupta, BD Száloptikás evaneszcens tér abszorpciós érzékelő: A szál paramétereinek és a szonda geometriájának hatása.Hijvania, SK és Gupta, BD Száloptikás Evaneszcens Térelnyelési Szenzor: A Szál Paramétereinek és a Szonda Geometriájának Befolyása. 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 és Gupta, BDHijvania, SK és Gupta, BD Evaneszcens térelnyelő száloptikai érzékelők: a szálparaméterek és a szonda geometriájának hatása.Optika és Kvantumelektronika 31, 625–636 (1999).
Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. és Woodruff, SD Üreges, fémmel bélelt, hullámvezetős Raman-érzékelők szögkimenete. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. és Woodruff, SD Üreges, fémmel bélelt, hullámvezetős Raman-érzékelők szögkimenete.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. és Woodruff, SD. Üreges hullámvezetős Raman-érzékelők fémbéléssel történő szögkimenete. 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. és Woodruff, SD Raman-érzékelő szögkimenete csupasz fém hullámvezetővel.51. választási kérelem, 2023-2025 (2012).
Harrington, JA Az infravörös átvitelhez használt üreges hullámvezetők áttekintése. Száloptikai integráció. Választható. 19, 211–227 (2000).