Terima kasih telah mengunjungi Nature.com. Versi browser yang Anda gunakan memiliki dukungan CSS yang terbatas. Untuk pengalaman terbaik, kami sarankan Anda menggunakan browser yang diperbarui (atau nonaktifkan Mode Kompatibilitas di Internet Explorer). Sementara itu, untuk memastikan dukungan yang berkelanjutan, kami akan menampilkan situs tanpa gaya dan JavaScript.
Analisis jejak sampel cairan memiliki berbagai macam aplikasi dalam ilmu hayat dan pemantauan lingkungan. Dalam karya ini, kami telah mengembangkan fotometer yang ringkas dan murah berdasarkan kapiler pemandu gelombang logam (MCC) untuk penentuan penyerapan yang sangat sensitif. Lintasan optik dapat ditingkatkan secara signifikan, dan jauh lebih panjang daripada panjang fisik MWC, karena cahaya yang dihamburkan oleh dinding samping logam halus bergelombang dapat tertahan di dalam kapiler terlepas dari sudut datangnya. Konsentrasi serendah 5,12 nM dapat dicapai dengan menggunakan reagen kromogenik umum karena amplifikasi optik non-linier baru dan pengalihan sampel serta deteksi glukosa yang cepat.
Fotometri digunakan secara luas untuk analisis jejak sampel cairan karena banyaknya reagen kromogenik dan perangkat optoelektronik semikonduktor yang tersedia1,2,3,4,5. Dibandingkan dengan penentuan absorbansi berbasis kuvet tradisional, kapiler pemandu gelombang cairan (LWC) memantulkan (TIR) ​​dengan menjaga cahaya probe di dalam kapiler1,2,3,4,5. Namun, tanpa perbaikan lebih lanjut, lintasan optik hanya mendekati panjang fisik LWC3.6, dan peningkatan panjang LWC di atas 1,0 m akan mengalami redaman cahaya yang kuat dan risiko tinggi gelembung, dll.3, 7. Mengenai sel multi-refleksi yang diusulkan untuk perbaikan lintasan optik, batas deteksi hanya ditingkatkan dengan faktor 2,5-8,9.
Saat ini terdapat dua jenis utama LWC, yaitu kapiler Teflon AF (yang memiliki indeks bias hanya ~1,3, yang lebih rendah daripada air) dan kapiler silika yang dilapisi dengan Teflon AF atau film logam1,3,4. Untuk mencapai TIR pada antarmuka antara bahan dielektrik, diperlukan bahan dengan indeks bias rendah dan sudut datang cahaya tinggi3,6,10. Mengenai kapiler Teflon AF, Teflon AF dapat bernapas karena strukturnya yang berpori3,11 dan dapat menyerap sejumlah kecil zat dalam sampel air. Untuk kapiler kuarsa yang dilapisi di bagian luar dengan Teflon AF atau logam, indeks bias kuarsa (1,45) lebih tinggi daripada sebagian besar sampel cairan (misalnya 1,33 untuk air)3,6,12,13. Untuk kapiler yang dilapisi dengan film logam di dalamnya, sifat transportasi telah dipelajari14,15,16,17,18, tetapi proses pelapisannya rumit, permukaan film logam memiliki struktur kasar dan berpori4,19.
Selain itu, LWC komersial (AF Teflon Coated Capillaries dan AF Teflon Coated Silica Capillaries, World Precision Instruments, Inc.) memiliki beberapa kelemahan lain, seperti: untuk kesalahan. . Volume mati yang besar dari konektor T TIR3,10, (2) (untuk menghubungkan kapiler, serat, dan tabung masuk/keluar) dapat menjebak gelembung udara10.
Pada saat yang sama, penentuan kadar glukosa sangat penting untuk diagnosis diabetes, sirosis hati dan penyakit mental20. dan banyak metode deteksi seperti fotometri (termasuk spektrofotometri 21, 22, 23, 24, 25 dan kolorimetri di atas kertas 26, 27, 28), galvanometri 29, 30, 31, fluorometri 32, 33, 34, 35, polarimetri optik 36, resonansi plasmon permukaan. 37, rongga Fabry-Perot 38, elektrokimia 39 dan elektroforesis kapiler 40,41 dan seterusnya. Namun, sebagian besar metode ini memerlukan peralatan yang mahal, dan deteksi glukosa pada beberapa konsentrasi nanomolar tetap menjadi tantangan (misalnya, untuk pengukuran fotometrik21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, konsentrasi glukosa terendah). keterbatasannya hanya 30 nM ketika nanopartikel biru Prusia digunakan sebagai tiruan peroksidase). Analisis glukosa nanomolar sering kali diperlukan untuk studi seluler tingkat molekuler seperti penghambatan pertumbuhan kanker prostat manusia42 dan perilaku fiksasi CO2 Prochlorococcus di lautan.
Dalam artikel ini, fotometer yang ringkas dan murah berdasarkan kapiler pemandu gelombang logam (MWC), kapiler baja tahan karat SUS316L dengan permukaan bagian dalam yang dipoles secara elektro, dikembangkan untuk penentuan penyerapan yang sangat sensitif. Karena cahaya dapat terperangkap di dalam kapiler logam terlepas dari sudut datangnya, lintasan optik dapat ditingkatkan secara signifikan oleh hamburan cahaya pada permukaan logam yang bergelombang dan halus, dan jauh lebih panjang daripada panjang fisik MWC. Selain itu, konektor-T sederhana dirancang untuk sambungan optik dan saluran masuk/keluar cairan untuk meminimalkan volume mati dan menghindari terperangkapnya gelembung. Untuk fotometer MWC 7 cm, batas deteksi ditingkatkan sekitar 3000 kali lipat dibandingkan dengan spektrofotometer komersial dengan kuvet 1 cm karena peningkatan baru pada lintasan optik non-linier dan peralihan sampel yang cepat, dan konsentrasi deteksi glukosa juga dapat dicapai hanya 5,12 nM dengan menggunakan reagen kromogenik umum.
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, fotometer berbasis MWC terdiri dari MWC sepanjang 7 cm dengan permukaan bagian dalam yang dipoles secara elektro dengan mutu EP, LED 505 nm dengan lensa, fotodetektor dengan penguatan yang dapat disesuaikan, dan dua untuk kopling optik dan masukan cairan. Keluar. Katup tiga arah yang terhubung ke tabung masuk Pike digunakan untuk mengalihkan sampel yang masuk. Tabung Peek pas dengan pelat kuarsa dan MWC, sehingga volume mati pada konektor T tetap minimum, yang secara efektif mencegah gelembung udara terperangkap. Selain itu, berkas kolimasi dapat dengan mudah dan efisien dimasukkan ke dalam MWC melalui pelat kuarsa T-piece.
Sinar dan sampel cairan dimasukkan ke dalam MCC melalui sebuah T-piece, dan sinar yang melewati MCC diterima oleh sebuah fotodetektor. Larutan sampel yang diwarnai atau kosong yang masuk secara bergantian dimasukkan ke dalam ICC melalui katup tiga arah. Menurut hukum Beer, kerapatan optik dari sampel berwarna dapat dihitung dari persamaan. 1.10
di mana Vcolor dan Vblank adalah sinyal keluaran fotodetektor saat sampel warna dan kosong dimasukkan ke dalam MCC, masing-masing, dan Vdark adalah sinyal latar belakang fotodetektor saat LED dimatikan. Perubahan sinyal keluaran ΔV = Vcolor–Vblank dapat diukur dengan mengganti sampel. Menurut persamaan. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, jika ΔV jauh lebih kecil daripada Vblank–Vdark, saat menggunakan skema pengalihan sampel, perubahan kecil pada Vblank (misalnya drift) dapat memiliki sedikit efek pada nilai AMWC.
Untuk membandingkan kinerja fotometer berbasis MWC dengan spektrofotometer berbasis kuvet, larutan tinta merah digunakan sebagai sampel warna karena stabilitas warnanya yang sangat baik dan linearitas konsentrasi-absorbansi yang baik, DI H2O sebagai sampel kosong. Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1, serangkaian larutan tinta merah disiapkan dengan metode pengenceran serial menggunakan DI H2O sebagai pelarut. Konsentrasi relatif sampel 1 (S1), cat merah asli yang tidak diencerkan, ditentukan sebesar 1,0. Pada gbr. Gambar 2 menunjukkan foto optik dari 11 sampel tinta merah (S4 hingga S14) dengan konsentrasi relatif (tercantum dalam Tabel 1) berkisar dari 8,0 × 10–3 (kiri) hingga 8,2 × 10–10 (kanan).
Hasil pengukuran untuk sampel 6 ditunjukkan pada Gambar 3(a). Titik-titik peralihan antara sampel yang diwarnai dan sampel kosong ditandai pada gambar dengan tanda panah ganda “↔”. Dapat dilihat bahwa tegangan keluaran meningkat dengan cepat saat beralih dari sampel berwarna ke sampel kosong dan sebaliknya. Vcolor, Vblank dan ΔV yang sesuai dapat diperoleh seperti yang ditunjukkan pada gambar.
(a) Hasil pengukuran untuk sampel 6, (b) sampel 9, (c) sampel 13, dan (d) sampel 14 menggunakan fotometer berbasis MWC.
Hasil pengukuran untuk sampel 9, 13, dan 14 ditunjukkan pada Gambar 3(b)-(d), berturut-turut. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3(d), ΔV yang diukur hanya 5 nV, yang hampir 3 kali nilai noise (2 nV). ΔV yang kecil sulit dibedakan dari noise. Dengan demikian, batas deteksi mencapai konsentrasi relatif 8,2×10-10 (sampel 14). Dengan bantuan persamaan. 1. Absorbansi AMWC dapat dihitung dari nilai Vcolor, Vblank dan Vdark yang diukur. Untuk fotodetektor dengan penguatan 104 Vdark adalah -0,68 μV. Hasil pengukuran untuk semua sampel dirangkum dalam Tabel 1 dan dapat ditemukan dalam materi tambahan. Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1, absorbansi yang ditemukan pada konsentrasi tinggi jenuh, sehingga absorbansi di atas 3,7 tidak dapat diukur dengan spektrometer berbasis MWC.
Sebagai perbandingan, sampel tinta merah juga diukur dengan spektrofotometer dan absorbansi Acuvette yang diukur ditunjukkan pada Gambar 4. Nilai Acuvette pada 505 nm (seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1) diperoleh dengan merujuk pada kurva sampel 10, 11, atau 12 (seperti yang ditunjukkan pada sisipan). ke Gambar 4) sebagai garis dasar. Seperti yang ditunjukkan, batas deteksi mencapai konsentrasi relatif 2,56 x 10-6 (sampel 9) karena kurva penyerapan sampel 10, 11 dan 12 tidak dapat dibedakan satu sama lain. Dengan demikian, ketika menggunakan fotometer berbasis MWC, batas deteksi ditingkatkan dengan faktor 3125 dibandingkan dengan spektrofotometer berbasis kuvet.
Ketergantungan penyerapan-konsentrasi disajikan dalam Gambar 5. Untuk pengukuran kuvet, absorbansi sebanding dengan konsentrasi tinta pada panjang lintasan 1 cm. Sedangkan, untuk pengukuran berbasis MWC, peningkatan non-linier dalam absorbansi diamati pada konsentrasi rendah. Menurut hukum Beer, absorbansi sebanding dengan panjang lintasan optik, sehingga perolehan penyerapan AEF (didefinisikan sebagai AEF = AMWC/Acuvette pada konsentrasi tinta yang sama) adalah rasio MWC terhadap panjang lintasan optik kuvet. Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 5, pada konsentrasi tinggi, AEF konstan sekitar 7,0, yang masuk akal karena panjang MWC tepat 7 kali panjang kuvet 1 cm. Namun, pada konsentrasi rendah (konsentrasi terkait <1,28 × 10-5 ), AEF meningkat seiring dengan penurunan konsentrasi dan akan mencapai nilai 803 pada konsentrasi terkait 8,2 × 10-10 dengan mengekstrapolasi kurva pengukuran berbasis kuvet. Namun, pada konsentrasi rendah (konsentrasi terkait <1,28 × 10-5 ), AEF meningkat seiring dengan penurunan konsentrasi dan akan mencapai nilai 803 pada konsentrasi terkait 8,2 × 10-10 dengan mengekstrapolasi kurva pengukuran berbasis kuvet. Однако при низких концентрациях (относительная концентрация <1,28 × 10–5) AEF увеличивается с tagihan listrik dan tagihan listrik 803 untuk jumlah yang sama 8,2 × 10–10 untuk perhitungan yang lebih tinggi кюветы. Namun, pada konsentrasi rendah (konsentrasi relatif <1,28 × 10–5), AEF meningkat seiring dengan penurunan konsentrasi dan dapat mencapai nilai 803 pada konsentrasi relatif 8,2 × 10–10 saat diekstrapolasi dari kurva pengukuran berbasis kuvet.然而,在低浓度（相关浓度<1.28 × 10-5 ）下,AEF 8,2 × 10-10时将达到803 的值。然而 , 在 低 浓度 （相关 浓度 <1,28 × 10-5） , , AEF 随着 的 降低 而 , 并且 通过 外推 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803 值。 Однако при низких концентрациях (релевантные концентрации < 1,28 × 10-5) АЭП увеличивается с уменьшением концентрации, dan при Layanan Pelanggan yang Dapat Dipakai untuk Layanan Pelanggan Lainnya 8,2 × 10–10 803 . Namun, pada konsentrasi rendah (konsentrasi relevan < 1,28 × 10-5) AED meningkat seiring dengan penurunan konsentrasi, dan ketika diekstrapolasi dari kurva pengukuran berbasis kuvet, ia mencapai nilai konsentrasi relatif sebesar 8,2 × 10–10 803 .Hal ini menghasilkan lintasan optik yang sesuai sepanjang 803 cm (AEF × 1 cm), yang jauh lebih panjang daripada panjang fisik MWC, dan bahkan lebih panjang daripada LWC terpanjang yang tersedia secara komersial (500 cm dari World Precision Instruments, Inc.). Doko Engineering LLC memiliki panjang 200 cm). Peningkatan penyerapan non-linier di LWC ini belum pernah dilaporkan sebelumnya.
Pada gambar 6(a)-(c) tampilkan gambar optik, gambar mikroskop, dan gambar profiler optik dari permukaan bagian dalam bagian MWC, masing-masing. Seperti yang ditunjukkan pada gambar 6(a), permukaan bagian dalam halus dan berkilau, dapat memantulkan cahaya tampak, dan sangat reflektif. Seperti yang ditunjukkan pada gambar 6(b), karena sifat logam yang dapat berubah bentuk dan kristal, tonjolan kecil dan ketidakteraturan muncul pada permukaan yang halus. Mengingat luas area yang kecil (<5 μm×5 μm), kekasaran sebagian besar permukaan kurang dari 1,2 nm (Gbr. 6(c)). Mengingat area yang kecil (<5 μm×5 μm), kekasaran sebagian besar permukaan kurang dari 1,2 nm (Gbr. 6(c)). Ввиду малой площади (<5 мкм×5 мкм) шероховатость большей части поверхности составляет менее 1,2 нм (рис. 6(в)). Karena luasnya kecil (<5 µm×5 µm), kekasaran sebagian besar permukaannya kurang dari 1,2 nm (Gbr. 6(c)).ukuran （<5 μm×5 μm）, ukuran 1,2 nm（图6（c））。ukuran （<5 μm×5 μm）, ukuran 1,2 nm（图6（c））。 Учитывая небольшую площадь (<5 мкм × 5 мкм), шероховатость большинства поверхностей составляет mенее 1,2 нм (рис. 6(в)). Mengingat luas area yang kecil (<5 µm × 5 µm), kekasaran sebagian besar permukaan kurang dari 1,2 nm (Gbr. 6(c)).
(a) Gambar optik, (b) gambar mikroskop, dan (c) gambar optik permukaan internal potongan MWC.
Seperti yang ditunjukkan pada gambar 7(a), lintasan optik LOP dalam kapiler ditentukan oleh sudut datang θ (LOP = LC/sinθ, di mana LC adalah panjang fisik kapiler). Untuk kapiler Teflon AF yang diisi dengan DI H2O, sudut datang harus lebih besar dari sudut kritis 77,8°, sehingga LOP kurang dari 1,02 × LC tanpa perbaikan lebih lanjut3.6. Sedangkan, dengan MWC, pembatasan cahaya di dalam kapiler tidak bergantung pada indeks bias atau sudut datang, sehingga saat sudut datang menurun, lintasan cahaya dapat jauh lebih panjang daripada panjang kapiler (LOP » LC). Seperti yang ditunjukkan pada gambar 7(b), permukaan logam bergelombang dapat menyebabkan hamburan cahaya, yang dapat sangat meningkatkan lintasan optik.
Oleh karena itu, terdapat dua jalur cahaya untuk MWC: cahaya langsung tanpa pantulan (LOP = LC) dan cahaya gigi gergaji dengan beberapa pantulan di antara dinding samping (LOP » LC). Menurut hukum Beer, intensitas cahaya langsung dan zigzag yang ditransmisikan dapat dinyatakan sebagai PS×exp(-α×LC) dan PZ×exp(-α×LOP) secara berurutan, di mana konstanta α adalah koefisien penyerapan, yang sepenuhnya bergantung pada konsentrasi tinta.
Untuk tinta berkonsentrasi tinggi (misalnya, konsentrasi terkait >1,28 × 10-5), cahaya zigzag sangat dilemahkan dan intensitasnya jauh lebih rendah daripada cahaya lurus, karena koefisien penyerapan yang besar dan lintasan optiknya yang jauh lebih panjang. Untuk tinta berkonsentrasi tinggi (misalnya, konsentrasi terkait >1,28 × 10-5), cahaya zigzag sangat dilemahkan dan intensitasnya jauh lebih rendah daripada cahaya lurus, karena koefisien penyerapan yang besar dan lintasan optiknya yang jauh lebih panjang. Для чернил с высокой концентрацией (например, относительная концентрация >1,28 × 10-5) зигзагообразный свет сильно затухает, dan juga orang-orang yang tidak terlibat dalam hal ini, mereka yang membutuhkan bantuan dan гораздо более длинного оптического pengungkapan. Untuk tinta konsentrasi tinggi (misalnya konsentrasi relatif >1,28×10-5), cahaya zigzag sangat dilemahkan dan intensitasnya jauh lebih rendah daripada cahaya langsung karena koefisien penyerapan yang besar dan emisi optik yang jauh lebih lama.melacak.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 , 强度 远 低于 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Для чернил с высокой концентрацией (например, релевантные концентрации >1,28×10-5) зигзагообразный Anda dapat melakukan hal yang sama, dan itu juga orang-orang yang tidak bertanggung jawab, yang merupakan orang-orang yang bertanggung jawab atas bantuan dan Anda tidak perlu melakukan kesalahan apa pun. Untuk tinta konsentrasi tinggi (misalnya, konsentrasi relevan >1,28×10-5), cahaya zigzag dilemahkan secara signifikan dan intensitasnya jauh lebih rendah daripada cahaya langsung karena koefisien penyerapan yang besar dan waktu optik yang lebih lama.jalan kecil.Dengan demikian, cahaya langsung mendominasi penentuan absorbansi (LOP=LC) dan AEF dijaga konstan pada ~7,0. Sebaliknya, ketika koefisien penyerapan menurun seiring dengan menurunnya konsentrasi tinta (misalnya, konsentrasi terkait <1,28 × 10-5), intensitas cahaya zigzag meningkat lebih cepat daripada cahaya lurus dan kemudian cahaya zigzag mulai memainkan peran yang lebih penting. Sebaliknya, ketika koefisien penyerapan menurun seiring dengan menurunnya konsentrasi tinta (misalnya, konsentrasi terkait <1,28 × 10-5), intensitas cahaya zigzag meningkat lebih cepat daripada cahaya lurus dan kemudian cahaya zigzag mulai memainkan peran yang lebih penting. Selain itu, Anda juga dapat menggunakan fitur-fitur yang ada dalam perangkat Anda (например, относительная концентрация <1,28 × 10-5), hal-hal yang perlu diperhatikan, seperti yang diharapkan, dan yang terakhir Anda tidak perlu melakukan apa pun. Sebaliknya, ketika koefisien penyerapan menurun dengan menurunnya konsentrasi tinta (misalnya, konsentrasi relatif <1,28×10-5), intensitas cahaya zigzag meningkat lebih cepat daripada cahaya langsung, dan kemudian cahaya zigzag mulai bermain.peran yang lebih penting.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更重要的角色。相反 , 当 吸收 系数 随着 墨水 的 降低 而 降低 时 例如 例如 , 相关 浓度 浓度 <1,28 × 10-5） , 字形光 的 强度 比 增加 得 更 , 然后 z 字形光 发挥 作用 一 个 重要 重要 重要 更更 更 更 更 更 更 更 HI的角色。 Selain itu, Anda juga dapat menggunakan perangkat lunak yang diperlukan untuk menangani masalah ini. (например, соответствующая концентрация < 1,28×10-5), jumlah yang diperlukan untuk pembayaran, pembayaran, dan pembayaran lainnya зигзагообразный начинает играть более milik Anda. Sebaliknya, ketika koefisien penyerapan menurun seiring dengan menurunnya konsentrasi tinta (misalnya, konsentrasi yang sesuai < 1,28×10-5), intensitas cahaya zigzag meningkat lebih cepat daripada cahaya langsung, dan kemudian cahaya zigzag mulai memainkan peran yang lebih penting.peran karakter.Oleh karena itu, karena jalur optik gigi gergaji (LOP » LC), AEF dapat ditingkatkan lebih dari 7,0. Karakteristik transmisi cahaya yang tepat dari MWC dapat diperoleh dengan menggunakan teori mode pandu gelombang.
Selain meningkatkan jalur optik, peralihan sampel yang cepat juga berkontribusi pada batas deteksi yang sangat rendah. Karena volume MCC yang kecil (0,16 ml), waktu yang dibutuhkan untuk beralih dan mengubah larutan dalam MCC dapat kurang dari 20 detik. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5, nilai minimum yang dapat dideteksi dari AMWC (2,5 × 10–4) adalah 4 kali lebih rendah daripada Acuvette (1,0 × 10–3). Peralihan cepat larutan yang mengalir dalam kapiler mengurangi efek gangguan sistem (misalnya pergeseran) pada akurasi perbedaan absorbansi dibandingkan dengan larutan retensi dalam kuvet. Misalnya, seperti yang ditunjukkan pada gambar 3(b)-(d), ΔV dapat dengan mudah dibedakan dari sinyal pergeseran karena peralihan sampel yang cepat dalam kapiler volume kecil.
Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2, berbagai larutan glukosa pada berbagai konsentrasi disiapkan menggunakan DI H2O sebagai pelarut. Sampel yang diwarnai atau kosong disiapkan dengan mencampur larutan glukosa atau air deionisasi dengan larutan kromogenik glukosa oksidase (GOD) dan peroksidase (POD) 37 dalam rasio volume tetap 3:1, berturut-turut. Pada gambar 8 menunjukkan foto optik dari sembilan sampel yang diwarnai (S2-S10) dengan konsentrasi glukosa berkisar antara 2,0 mM (kiri) hingga 5,12 nM (kanan). Kemerahan berkurang seiring dengan menurunnya konsentrasi glukosa.
Hasil pengukuran sampel 4, 9, dan 10 dengan fotometer berbasis MWC ditunjukkan pada Gambar 9(a)-(c), berturut-turut. Seperti yang ditunjukkan pada gambar 9(c), ΔV yang diukur menjadi kurang stabil dan perlahan meningkat selama pengukuran karena warna reagen GOD-POD itu sendiri (bahkan tanpa menambahkan glukosa) perlahan berubah dalam cahaya. Dengan demikian, pengukuran ΔV berturut-turut tidak dapat diulang untuk sampel dengan konsentrasi glukosa kurang dari 5,12 nM (sampel 10), karena ketika ΔV cukup kecil, ketidakstabilan reagen GOD-POD tidak dapat lagi diabaikan. Oleh karena itu, batas deteksi untuk larutan glukosa adalah 5,12 nM, meskipun nilai ΔV yang sesuai (0,52 µV) jauh lebih besar daripada nilai derau (0,03 µV), yang menunjukkan bahwa ΔV kecil masih dapat dideteksi. Batas deteksi ini dapat ditingkatkan lebih lanjut dengan menggunakan reagen kromogenik yang lebih stabil.
(a) Hasil pengukuran untuk sampel 4, (b) sampel 9, dan (c) sampel 10 menggunakan fotometer berbasis MWC.
Absorbansi AMWC dapat dihitung menggunakan nilai Vcolor, Vblank, dan Vdark yang terukur. Untuk fotodetektor dengan penguatan 105 Vdark adalah -0,068 μV. Pengukuran untuk semua sampel dapat diatur dalam materi tambahan. Sebagai perbandingan, sampel glukosa juga diukur dengan spektrofotometer dan absorbansi Acuvette yang terukur mencapai batas deteksi 0,64 µM (sampel 7) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10.
Hubungan antara absorbansi dan konsentrasi disajikan pada Gambar 11. Dengan fotometer berbasis MWC, peningkatan batas deteksi sebesar 125 kali lipat dicapai dibandingkan dengan spektrofotometer berbasis kuvet. Peningkatan ini lebih rendah daripada uji tinta merah karena stabilitas reagen GOD-POD yang buruk. Peningkatan absorbansi non-linier pada konsentrasi rendah juga diamati.
Fotometer berbasis MWC telah dikembangkan untuk mendeteksi sampel cairan yang sangat sensitif. Lintasan optik dapat ditingkatkan secara signifikan, dan jauh lebih panjang daripada panjang fisik MWC, karena cahaya yang dihamburkan oleh dinding samping logam halus bergelombang dapat tertahan di dalam kapiler tanpa mempedulikan sudut datangnya. Konsentrasi serendah 5,12 nM dapat dicapai menggunakan reagen GOD-POD konvensional berkat amplifikasi optik non-linier baru dan pengalihan sampel serta deteksi glukosa yang cepat. Fotometer yang ringkas dan murah ini akan digunakan secara luas dalam ilmu hayati dan pemantauan lingkungan untuk analisis jejak.
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, fotometer berbasis MWC terdiri dari MWC sepanjang 7 cm (diameter dalam 1,7 mm, diameter luar 3,18 mm, permukaan dalam elektropoles kelas EP, kapiler baja tahan karat SUS316L), LED panjang gelombang 505 nm (Thorlabs M505F1), dan lensa (sebaran sinar sekitar 6,6 derajat), fotodetektor penguatan variabel (Thorlabs PDB450C) dan dua konektor-T untuk komunikasi optik dan cairan masuk/keluar. Konektor-T dibuat dengan mengikat pelat kuarsa transparan ke tabung PMMA tempat tabung MWC dan Peek (ID 0,72 mm, OD 1,6 mm, Vici Valco Corp.) dimasukkan dengan erat dan direkatkan. Katup tiga arah yang terhubung ke tabung saluran masuk Pike digunakan untuk mengalihkan sampel yang masuk. Fotodetektor dapat mengubah daya optik P yang diterima menjadi sinyal tegangan yang diperkuat N×V (di mana V/P = 1,0 V/W pada 1550 nm, penguatan N dapat disesuaikan secara manual dalam kisaran 103-107). Untuk singkatnya, V digunakan sebagai ganti N×V sebagai sinyal keluaran.
Sebagai perbandingan, spektrofotometer komersial (Agilent Technologies Cary 300 series dengan R928 High Efficiency Photomultiplier) dengan sel kuvet 1,0 cm juga digunakan untuk mengukur absorbansi sampel cairan.
Permukaan bagian dalam potongan MWC diperiksa menggunakan profiler permukaan optik (ZYGO New View 5022) dengan resolusi vertikal dan lateral masing-masing 0,1 nm dan 0,11 µm.
Semua bahan kimia (tingkat analitis, tanpa pemurnian lebih lanjut) dibeli dari Sichuan Chuangke Biotechnology Co., Ltd. Peralatan uji glukosa meliputi glukosa oksidase (GOD), peroksidase (POD), 4-aminoantipirin dan fenol, dll. Larutan kromogenik disiapkan dengan metode GOD-POD 37 yang biasa.
Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2, berbagai larutan glukosa pada berbagai konsentrasi disiapkan menggunakan DI H2O sebagai pengencer menggunakan metode pengenceran serial (lihat Bahan Tambahan untuk rinciannya). Siapkan sampel yang diwarnai atau kosong dengan mencampur larutan glukosa atau air deionisasi dengan larutan kromogenik dalam rasio volume tetap 3:1. Semua sampel disimpan pada suhu 37°C terlindung dari cahaya selama 10 menit sebelum pengukuran. Dalam metode GOD-POD, sampel yang diwarnai berubah menjadi merah dengan serapan maksimum pada 505 nm, dan serapannya hampir sebanding dengan konsentrasi glukosa.
Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1, serangkaian larutan tinta merah (Ostrich Ink Co., Ltd., Tianjin, Cina) disiapkan dengan metode pengenceran serial menggunakan DI H2O sebagai pelarut.
Cara mengutip artikel ini: Bai, M. et al. Fotometer kompak berdasarkan kapiler pemandu gelombang logam: untuk penentuan konsentrasi glukosa nanomolar. sains. 5, 10476. doi: 10.1038/srep10476 (2015).
Dress, P. & Franke, H. Meningkatkan akurasi analisis cairan dan kontrol nilai pH menggunakan pandu gelombang inti cair. Dress, P. & Franke, H. Meningkatkan akurasi analisis cairan dan kontrol nilai pH menggunakan pandu gelombang inti cair.Dress, P. dan Franke, H. Meningkatkan akurasi analisis cairan dan kontrol pH dengan pandu gelombang inti cair. 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. dan Franke, H. Meningkatkan akurasi analisis cairan dan kontrol pH menggunakan pemandu gelombang inti cair.Beralih ke sains. meter. 68, 2167–2171 (1997).
Li, QP, Zhang, J. -Z., Millero, FJ & Hansell, DA Penentuan kolorimetri berkelanjutan jejak amonium dalam air laut dengan sel kapiler pandu gelombang cair jalur panjang. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA Penentuan kolorimetri berkelanjutan jejak amonium dalam air laut dengan sel kapiler pandu gelombang cair jalur panjang.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ dan Hansel, DA Penentuan kolorimetri berkelanjutan terhadap jumlah jejak amonium dalam air laut menggunakan sel kapiler dengan pandu gelombang cair. 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 dan Hansel, DA Penentuan kolorimetri berkelanjutan terhadap jumlah jejak amonium dalam air laut menggunakan kapiler pemandu gelombang cair jarak jauh.Kimia pada bulan Maret. 96, 73–85 (2005).
Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Tinjauan tentang aplikasi terkini sel kapiler pandu gelombang cair dalam teknik analisis berbasis aliran untuk meningkatkan sensitivitas metode deteksi spektroskopi. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Tinjauan tentang aplikasi terkini sel kapiler pandu gelombang cair dalam teknik analisis berbasis aliran untuk meningkatkan sensitivitas metode deteksi spektroskopi.Pascoa, RNMJ, Toth, IV dan Rangel, AOSS Tinjauan aplikasi terkini sel kapiler pandu gelombang cair dalam teknik analisis aliran untuk meningkatkan sensitivitas metode deteksi spektroskopi. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS layanan asuransi kesehatan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 最新 , 以 提高检测 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Pascoa, RNMJ, Toth, IV dan Rangel, AOSS Tinjauan aplikasi terkini sel kapiler pandu gelombang cair dalam metode analisis berbasis aliran untuk meningkatkan sensitivitas metode deteksi spektroskopi.anus. Chim. Undang-Undang 739, 1-13 (2012).
Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Investigasi ketebalan film Ag, AgI dalam kapiler untuk pandu gelombang berongga. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Investigasi ketebalan film Ag, AgI dalam kapiler untuk pandu gelombang berongga.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. dan Shen J. Investigasi ketebalan film Ag, AgI dalam kapiler untuk pandu gelombang berongga. 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. Penelitian tentang ketebalan lapisan tipis Ag dan AgI di saluran udara.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. dan Shen J. Investigasi ketebalan lapisan tipis Ag, AgI dalam kapiler pandu gelombang berongga.Fisika inframerah. teknologi 42, 501–508 (2001).
Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Penentuan konsentrasi nanomolar fosfat di perairan alami menggunakan injeksi aliran dengan sel kapiler pandu gelombang cair panjang lintasan dan deteksi spektrofotometri keadaan padat. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Penentuan konsentrasi nanomolar fosfat di perairan alami menggunakan injeksi aliran dengan sel kapiler pandu gelombang cair panjang lintasan dan deteksi spektrofotometri keadaan padat.Gimbert, LJ, Haygarth, PM dan Worsfold, PJ Penentuan konsentrasi fosfat nanomolar di perairan alami menggunakan injeksi aliran dengan sel kapiler pandu gelombang cair dan deteksi spektrofotometri keadaan padat. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ bisnis asuransi kesehatan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 Penentuan konsentrasi fosfat dalam air alami menggunakan jarum suntik cair dan tabung kapiler pemandu gelombang cair jarak jauh.Gimbert, LJ, Haygarth, PM dan Worsfold, PJ Penentuan fosfat nanomolar dalam air alami menggunakan aliran injeksi dan pandu gelombang kapiler dengan jalur optik panjang dan deteksi spektrofotometri keadaan padat.Taranta 71, 1624–1628 (2007).
Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Linearitas dan panjang lintasan optik efektif sel kapiler pandu gelombang cair. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Linearitas dan panjang lintasan optik efektif sel kapiler pandu gelombang cair.Belz M., Dress P., Suhitsky A. dan Liu S. Linearitas dan panjang lintasan optik efektif dalam pandu gelombang cair dalam sel kapiler. 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. Linearitas dan panjang efektif air cair.Belz M., Dress P., Suhitsky A. dan Liu S. Panjang lintasan optik linier dan efektif dalam gelombang cairan sel kapiler.Jurnal Ilmu Komputer dan Kewirausahaan, Vol. 3856, 271–281 (1999).
Dallas, T. & Dasgupta, PK Cahaya di ujung terowongan: aplikasi analitis terkini dari pandu gelombang berinti cair. Dallas, T. & Dasgupta, PK Cahaya di ujung terowongan: aplikasi analitis terkini dari pandu gelombang berinti cair.Dallas, T. dan Dasgupta, PK Cahaya di ujung terowongan: aplikasi analitis terkini dari pandu gelombang berinti cair. Dallas, T. & Dasgupta, PK Light di ujung terowongan：液芯波导的最新分析应用。 Dallas, T. & Dasgupta, PK Light di ujung terowongan：液芯波导的最新分析应用。Dallas, T. dan Dasgupta, PK Cahaya di ujung terowongan: aplikasi analitis terkini dari pemandu gelombang berinti cair.TrAC, analisis tren. Kimia. 23, 385–392 (2004).
Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID Sel deteksi fotometrik refleksi internal total serbaguna untuk analisis aliran. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID Sel deteksi fotometrik refleksi internal total serbaguna untuk analisis aliran.Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR dan McKelvey, ID Sel refleksi internal total fotometrik universal untuk analisis aliran. 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, Lembut, BS, Grace, MR & McKelvie, IDEllis, PS, Gentle, BS, Grace, MR dan McKelvey, ID Sel fotometrik TIR universal untuk analisis aliran.Taranta 79, 830–835 (2009).
Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Sel aliran fotometrik multi-refleksi untuk digunakan dalam analisis injeksi aliran perairan muara. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Sel aliran fotometrik multi-refleksi untuk digunakan dalam analisis injeksi aliran perairan muara.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ dan McKelvey, ID Sel aliran fotometrik multi-reflektansi untuk digunakan dalam analisis aliran perairan muara. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID dan anggota tim lainnya. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ dan McKelvie, ID.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ dan McKelvey, ID Sel aliran fotometrik multi-reflektansi untuk analisis injeksi aliran di perairan muara.anus Chim. Undang-undang 499, 81-89 (2003).
Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Fotometer genggam berdasarkan deteksi penyerapan pandu gelombang inti cair untuk sampel skala nanoliter. Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Fotometer genggam berdasarkan deteksi penyerapan pandu gelombang inti cair untuk sampel skala nanoliter.Pan, J.-Z., Yao, B. dan Fang, K. Fotometer genggam berdasarkan deteksi penyerapan panjang gelombang inti cair untuk sampel skala nanoliter. 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. Berdasarkan 液芯波波水水水油法的纳法手手手持光度计。Pan, J.-Z., Yao, B. dan Fang, K. Fotometer genggam dengan sampel skala nano berdasarkan deteksi penyerapan dalam gelombang inti cair.anus Kimia. 82, 3394–3398 (2010).
Zhang, J.-Z. Meningkatkan sensitivitas analisis aliran injeksi dengan menggunakan sel aliran kapiler dengan lintasan optik panjang untuk deteksi spektrofotometri. anus. sains. 22, 57–60 (2006).
D'Sa, EJ & Steward, RG Aplikasi pandu gelombang kapiler cair dalam spektroskopi absorbansi (Balasan terhadap komentar oleh Byrne dan Kaltenbacher). D'Sa, EJ & Steward, RG Aplikasi pandu gelombang kapiler cair dalam spektroskopi absorbansi (Balasan terhadap komentar oleh Byrne dan Kaltenbacher).D'Sa, EJ dan Steward, RG Aplikasi pemandu gelombang kapiler cair dalam spektroskopi penyerapan (Balasan terhadap komentar oleh Byrne dan 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 Penerapan spektrum serapan cairan 毛绿波波对在（回复Byrne和Kaltenbacher的评论）.D'Sa, EJ dan Steward, RG Pemandu gelombang kapiler cair untuk spektroskopi penyerapan (sebagai tanggapan terhadap komentar oleh Byrne dan Kaltenbacher).limonol. Ahli kelautan. 46, 742–745 (2001).
Khijwania, SK & Gupta, BD Sensor penyerapan medan evanescent serat optik: Efek parameter serat dan geometri probe. Khijwania, SK & Gupta, BD Sensor penyerapan medan evanescent serat optik: Efek parameter serat dan geometri probe.Hijvania, SK dan Gupta, BD Sensor Penyerapan Medan Evanescent Serat Optik: Pengaruh Parameter Serat dan Geometri Probe. Khijwania, SK & Gupta, BD Khijwania, SK & Gupta, BDHijvania, SK dan Gupta, BD Sensor serat optik penyerapan medan evasensen: pengaruh parameter serat dan geometri probe.Optik dan Elektronika Kuantum 31, 625–636 (1999).
Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Keluaran sudut sensor Raman pandu gelombang berongga dan berlapis logam. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Keluaran sudut sensor Raman pandu gelombang berongga dan berlapis logam.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. dan Woodruff, SD Keluaran sudut sensor Raman pandu gelombang berongga dengan lapisan logam. 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. dan Woodruff, SD Keluaran sudut sensor Raman dengan pandu gelombang logam kosong.aplikasi untuk memilih 51, 2023-2025 (2012).
Harrington, JA Tinjauan umum pemandu gelombang berongga untuk transmisi IR. integrasi serat. untuk dipilih. 19, 211–227 (2000).