Dėkojame, kad apsilankėte Nature.com. Jūsų naudojama naršyklės versija turi ribotą CSS palaikymą. Kad galėtumėte naudotis visomis įmanomomis funkcijomis, rekomenduojame naudoti atnaujintą naršyklę (arba išjungti suderinamumo režimą „Internet Explorer“). Tuo tarpu, siekdami užtikrinti nuolatinį palaikymą, svetainę pateiksime be stilių ir „JavaScript“.
Skystųjų mėginių pėdsakų analizė turi platų pritaikymo spektrą gyvybės moksluose ir aplinkos monitoringoje. Šiame darbe sukūrėme kompaktišką ir nebrangų fotometrą, pagrįstą metaliniais bangolaidžiais kapiliarais (MCC), skirtą itin jautriam absorbcijos nustatymui. Optinis kelias gali būti gerokai padidintas ir daug ilgesnis nei fizinis MCC ilgis, nes šviesa, išsklaidyta gofruotų lygių metalinių šoninių sienelių, gali būti laikoma kapiliare nepriklausomai nuo kritimo kampo. Dėl naujo netiesinio optinio stiprinimo ir greito mėginių perjungimo bei gliukozės aptikimo naudojant įprastus chromogeninius reagentus galima pasiekti net 5,12 nM koncentracijas.
Fotometrija plačiai naudojama skystų mėginių pėdsakų analizei dėl gausybės chromogeninių reagentų ir puslaidininkinių optoelektroninių prietaisų1,2,3,4,5. Palyginti su tradiciniu kiuvetės pagrindu veikiančiu absorbcijos nustatymu, skystųjų bangolaidžių (LWC) kapiliarai atspindi (TIR) ​​​​laikydami zondo šviesą kapiliaro viduje1,2,3,4,5. Tačiau be tolesnių patobulinimų optinis kelias yra artimas tik fiziniam LWC ilgiui3,6, o padidinus LWC ilgį daugiau nei 1,0 m, šviesa stipriai susilpnėja ir atsiranda didelė burbuliukų ir pan. rizika3, 7. Atsižvelgiant į siūlomą daugiaatspindžio celę optiniam keliui pagerinti, aptikimo riba pagerėja tik 2,5–8,9 karto.
Šiuo metu yra du pagrindiniai LWC tipai: tefloniniai AF kapiliarai (kurių lūžio rodiklis yra tik ~1,3, t. y. mažesnis nei vandens) ir silicio dioksido kapiliarai, padengti tefloniniu AF arba metalinėmis plėvelėmis1,3,4. Norint pasiekti TIR dielektrinių medžiagų sąsajoje, reikalingos medžiagos, turinčios mažą lūžio rodiklį ir didelius šviesos kritimo kampus3,6,10. Kalbant apie tefloninius AF kapiliarus, tefloniniai AF kapiliarai yra pralaidūs orui dėl savo porėtos struktūros3,11 ir gali absorbuoti nedidelį kiekį medžiagų vandens mėginiuose. Kvarcinių kapiliarų, kurių išorė padengta tefloniniu AF arba metalu, kvarco lūžio rodiklis (1,45) yra didesnis nei daugumos skystų mėginių (pvz., vandens – 1,33)3,6,12,13. Kapiliarų, padengtų metaline plėvele viduje, pernašos savybės buvo tirtos14,15,16,17,18, tačiau dengimo procesas yra sudėtingas, metalinės plėvelės paviršius turi šiurkščią ir porėtą struktūrą4,19.
Be to, komerciniai LWC (AF teflonu dengti kapiliarai ir AF teflonu dengti silicio dioksido kapiliarai, „World Precision Instruments, Inc.“) turi ir kitų trūkumų, pavyzdžiui: dėl gedimų. . Didelis TIR3,10,(2) T jungties (skirtos kapiliarams, pluoštams ir įleidimo/išleidimo vamzdeliams sujungti) negyvas tūris gali sulaikyti oro burbuliukus10.
Tuo pačiu metu gliukozės kiekio nustatymas yra labai svarbus diagnozuojant diabetą, kepenų cirozę ir psichines ligas20. ir daugelis aptikimo metodų, tokių kaip fotometrija (įskaitant spektrofotometriją 21, 22, 23, 24, 25 ir kolorimetriją ant popieriaus 26, 27, 28), galvanometrija 29, 30, 31, fluorometrija 32, 33, 34, 35, optinė poliarimetrija 36, ​​paviršiaus plazmonų rezonansas 37, Fabry-Peroto ertmės 38, elektrochemija 39 ir kapiliarinė elektroforezė 40, 41 ir kt. Tačiau daugumai šių metodų reikalinga brangi įranga, o gliukozės nustatymas esant kelioms nanomolinėms koncentracijoms išlieka iššūkiu (pavyzdžiui, fotometriniams matavimams 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, mažiausia gliukozės koncentracija). Kai Prūsijos mėlynosios nanodalelės buvo naudojamos kaip peroksidazės imitatoriai, apribojimas buvo tik 30 nM. Nanomolinės gliukozės analizės dažnai reikalingos molekulinio lygio ląstelių tyrimams, tokiems kaip žmogaus prostatos vėžio augimo slopinimas42 ir Prochlorococcus CO2 fiksacijos elgesys vandenyne.
Šiame straipsnyje buvo sukurtas kompaktiškas, nebrangus fotometras, pagrįstas metaliniu bangolaidžiu kapiliaru (MWC) – nerūdijančio plieno SUS316L kapiliaru su elektropoliruotu vidiniu paviršiumi, skirtas itin jautriam absorbcijos nustatymui. Kadangi šviesa gali būti įstrigusi metaliniuose kapiliaruose nepriklausomai nuo kritimo kampo, optinis kelias gali būti žymiai padidintas dėl šviesos sklaidos ant gofruotų ir lygių metalinių paviršių ir yra daug ilgesnis už fizinį MWC ilgį. Be to, optinei jungtiai ir skysčio įleidimo/išleidimo angai buvo suprojektuota paprasta T jungtis, siekiant sumažinti negyvą tūrį ir išvengti burbuliukų įstrigimo. 7 cm MWC fotometro aptikimo riba yra apie 3000 kartų pagerinta, palyginti su komerciniu spektrofotometru su 1 cm kiuvete, dėl naujo netiesinio optinio kelio patobulinimo ir greito mėginių perjungimo, o naudojant įprastus chromogeninius reagentus galima pasiekti tik 5,12 nM gliukozės aptikimo koncentraciją.
Kaip parodyta 1 paveiksle, MWC pagrindu veikiantis fotometras susideda iš 7 cm ilgio MWC su EP klasės elektropoliruotu vidiniu paviršiumi, 505 nm šviesos diodo su lęšiu, reguliuojamo stiprinimo fotodetektoriaus ir dviejų optinio sujungimo bei skysčio įvedimo angų. Išėjimas. Trijų padėčių vožtuvas, prijungtas prie „Pike“ įleidimo vamzdelio, naudojamas įeinančiam mėginiui perjungti. „Peek“ vamzdelis tvirtai priglunda prie kvarco plokštės ir MWC, todėl T jungtyje esantis negyvas tūris yra minimalus ir veiksmingai apsaugo nuo oro burbuliukų susidarymo. Be to, kolimuotą spindulį galima lengvai ir efektyviai įvesti į MWC per T formos kvarco plokštę.
Pluoštas ir skystas mėginys į MCC įvedami per T formos jungtį, o pro MCC praeinantis pluoštas yra priimamas fotodetektoriaus. Įeinantys dažytų arba tuščių mėginių tirpalai pakaitomis buvo įleidžiami į ICC per trijų padėčių vožtuvą. Pagal Beero dėsnį, spalvoto mėginio optinį tankį galima apskaičiuoti pagal lygtį. 1.10
kur Vcolor ir Vblank yra fotodetektoriaus išėjimo signalai, kai į MCC įvedami atitinkamai spalvoti ir tušti pavyzdžiai, o Vdark yra fotodetektoriaus fono signalas, kai šviesos diodas išjungtas. Išėjimo signalo pokytį ΔV = Vcolor–Vblank galima išmatuoti keičiant pavyzdžius. Pagal lygtį. Kaip parodyta 1 paveiksle, jei ΔV yra daug mažesnis už Vblank–Vdark, naudojant pavyzdžių perjungimo schemą, nedideli Vblank pokyčiai (pvz., poslinkis) gali turėti mažai įtakos AMWC vertei.
Norint palyginti MWC pagrindu veikiančio fotometro ir kiuvetės pagrindu veikiančio spektrofotometro veikimą, kaip spalvotas mėginys buvo naudojamas raudono rašalo tirpalas dėl puikaus spalvos stabilumo ir gero koncentracijos bei absorbcijos tiesiškumo, o kaip tuščiasis mėginys – DI H2O. Kaip parodyta 1 lentelėje, raudono rašalo tirpalų serija buvo paruošta nuoseklaus skiedimo metodu, naudojant DI H2O kaip tirpiklį. Santykinė 1 mėginio (S1), neskiestų originalių raudonų dažų, koncentracija buvo nustatyta kaip 1,0. 2 paveiksle pateiktos 11 raudono rašalo mėginių (S4–S14), kurių santykinė koncentracija (išvardyta 1 lentelėje) svyravo nuo 8,0 × 10–3 (kairėje) iki 8,2 × 10–10 (dešinėje), optinės nuotraukos.
6 pavyzdžio matavimo rezultatai parodyti 3(a) paveiksle. Perjungimo tarp dažytų ir tuščių mėginių taškai paveiksle pažymėti dvigubomis rodyklėmis „↔“. Matyti, kad išėjimo įtampa sparčiai didėja, perjungiant iš spalvotų mėginių į tuščius ir atvirkščiai. Vcolor, Vblank ir atitinkamą ΔV galima gauti, kaip parodyta paveiksle.
a) 6 mėginio, b) 9 mėginio, c) 13 mėginio ir d) 14 mėginio matavimo rezultatai, gauti naudojant MWC pagrindu veikiantį fotometrą.
9, 13 ir 14 mėginių matavimo rezultatai pateikti atitinkamai 3(b)-(d) paveiksluose. Kaip parodyta 3(d) paveiksle, išmatuotas ΔV yra tik 5 nV, tai yra beveik 3 kartus daugiau nei triukšmo vertė (2 nV). Mažą ΔV sunku atskirti nuo triukšmo. Taigi, aptikimo riba pasiekė santykinę 8,2 × 10⁻⁷ koncentraciją (14 mėginys). Pasitelkus 1 lygtis. AMWC absorbciją galima apskaičiuoti pagal išmatuotas Vcolor, Vblank ir Vdark vertes. Fotodetektoriui, kurio stiprinimo koeficientas yra 10⁻⁷, Vdark yra -0,68 μV. Visų mėginių matavimo rezultatai apibendrinti 1 lentelėje ir pateikti papildomoje medžiagoje. Kaip parodyta 1 lentelėje, esant didelėms prisotinimo koncentracijoms, nustatyta absorbcija, todėl absorbcijos, viršijančios 3,7, negalima išmatuoti MWC pagrindu veikiančiais spektrometrais.
Palyginimui, raudono rašalo mėginys taip pat buvo išmatuotas spektrofotometru, o išmatuotas akuvetėje gautas absorbcijos koeficientas parodytas 4 paveiksle. Akuvetėje gautos vertės ties 505 nm (kaip parodyta 1 lentelėje) buvo gautos remiantis 10, 11 arba 12 mėginių kreivėmis (kaip parodyta įdėkle (4 pav.)) kaip atskaitos tašku. Kaip parodyta, aptikimo riba pasiekė santykinę 2,56 x 10-6 koncentraciją (9 mėginys), nes 10, 11 ir 12 mėginių absorbcijos kreivės buvo neatskiriamos viena nuo kitos. Taigi, naudojant MWC pagrindu veikiantį fotometrą, aptikimo riba buvo 3125 kartus pagerinta, palyginti su kiuvetės pagrindu veikiančiu spektrofotometru.
Absorbcijos ir koncentracijos priklausomybė pateikta 5 paveiksle. Kiuvetės matavimuose absorbcija yra proporcinga rašalo koncentracijai, kai optinio kelio ilgis yra 1 cm. Tuo tarpu atliekant MWC matavimus, esant mažoms koncentracijoms, pastebėtas netiesinis absorbcijos padidėjimas. Pagal Beero dėsnį, absorbcija yra proporcinga optinio kelio ilgiui, todėl absorbcijos padidėjimas AEF (apibrėžiamas kaip AEF = AMWC/Akuvetė esant tai pačiai rašalo koncentracijai) yra MWC ir kiuvetės optinio kelio ilgio santykis. Kaip parodyta 5 paveiksle, esant didelėms koncentracijoms, konstanta AEF yra apie 7,0, o tai yra pagrįsta, nes MWC ilgis yra lygiai 7 kartus didesnis už 1 cm kiuvetės ilgį. Tačiau esant mažoms koncentracijoms (susijusi koncentracija <1,28 × 10-5), AEF didėja mažėjant koncentracijai ir, ekstrapoliuojant kiuvetės pagrindu atlikto matavimo kreivę, pasiektų 803 vertę esant susijusiai 8,2 × 10-10 koncentracijai. Tačiau esant mažoms koncentracijoms (susijusi koncentracija <1,28 × 10-5), AEF didėja mažėjant koncentracijai ir, ekstrapoliuojant kiuvetės pagrindu atlikto matavimo kreivę, pasiektų 803 vertę esant susijusiai 8,2 × 10-10 koncentracijai. Однако при низких концентрациях (относительная концентрация <1,28 × 10–5) AEF увеличивается с уменьцентрацем может достигать значения 803 при относительной концентрации 8,2 × 10–10 при экстраполяции кривой измеорения kubeliai Tačiau esant mažoms koncentracijoms (santykinė koncentracija <1,28 × 10–5), AEF didėja mažėjant koncentracijai ir, ekstrapoliuojant iš kiuvetės pagrindu gautos matavimo kreivės, gali pasiekti 803 vertę esant santykinei 8,2 × 10–10 koncentracijai.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0.0.12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 降低 而伔基于 比色皿 测量 曲线 ， 在 浓度 为 8.2 × 10-10 时 达到 达到 㾾到 达到〼 达到 达到 达到 达到 辂线 达到 辂线 Однако при низких концентрациях (релевантные концентрации < 1,28 × 10-5) АЭП увеличивается с унконенимь, и при экстраполяции кривой измерения на основе кюветы она достигает значения относительной концентрации 3 80100 × 8,2. Tačiau esant mažoms koncentracijoms (atitinkamos koncentracijos < 1,28 × 10-5), AED didėja mažėjant koncentracijai, o ekstrapoliavus iš kiuvetės pagrindu sudarytos matavimo kreivės, ji pasiekia santykinę 8,2 × 10–10 803 koncentracijos vertę.Dėl to atitinkamas optinis kelias yra 803 cm (AEF × 1 cm), kuris yra daug ilgesnis už fizinį MWC ilgį ir netgi ilgesnis už ilgiausią komerciškai prieinamą LWC (500 cm iš „World Precision Instruments, Inc.“). „Doko Engineering LLC“ ilgis yra 200 cm. Šis netiesinis LWC sugerties padidėjimas anksčiau nebuvo aprašytas.
6(a)-(c) paveiksluose pateikti atitinkamai MWC sekcijos vidinio paviršiaus optinis vaizdas, mikroskopo vaizdas ir optinio profiliuotojo vaizdas. Kaip parodyta 6(a) paveiksle, vidinis paviršius yra lygus ir blizgus, gali atspindėti matomą šviesą ir yra labai gerai atspindintis. Kaip parodyta 6(b) paveiksle, dėl metalo deformuojamumo ir kristalinės prigimties ant lygaus paviršiaus atsiranda mažų tinklelių ir nelygumų. Atsižvelgiant į nedidelį plotą (<5 μm × 5 μm), daugumos paviršių šiurkštumas yra mažesnis nei 1,2 nm (6 pav. (c)). Atsižvelgiant į nedidelį plotą (<5 μm × 5 μm), daugumos paviršių šiurkštumas yra mažesnis nei 1,2 nm (6 pav. (c)). Ввиду малой площади (<5 мкм×5 мкм) шероховатость большей части поверхности составляет менее 1,2 менее (). Dėl mažo ploto (<5 µm × 5 µm) daugumos paviršiaus šiurkštumas yra mažesnis nei 1,2 nm (6 pav. (c)).考虑到小面积（<5 μm × 5 μm），大多数表面的粗糙度小于1,2 nm（图6（c)）（考虑到小面积（<5 μm × 5 μm），大多数表面的粗糙度小于1,2 nm（图6（c)）（ Учитывая небольшую площадь (<5 мкм × 5 мкм), шероховатость большинства поверхностей составляет менее (6ври), 2 менее. Atsižvelgiant į nedidelį plotą (<5 µm × 5 µm), daugumos paviršių šiurkštumas yra mažesnis nei 1,2 nm (6 pav. (c)).
a) Optinis vaizdas, b) mikroskopo vaizdas ir c) MWC pjūvio vidinio paviršiaus optinis vaizdas.
Kaip parodyta 7(a) paveiksle, optinis kelias LOP kapiliare nustatomas pagal kritimo kampą θ (LOP = LC/sinθ, kur LC yra fizinis kapiliarų ilgis). Tefloninių AF kapiliarų, užpildytų DI H2O, kritimo kampas turi būti didesnis nei kritinis 77,8° kampas, todėl LOP yra mažesnis nei 1,02 × LC be tolesnio patobulinimo3.6. Tuo tarpu naudojant MWC, šviesos apribojimas kapiliaro viduje nepriklauso nuo lūžio rodiklio ar kritimo kampo, todėl mažėjant kritimo kampui, šviesos kelias gali būti daug ilgesnis nei kapiliarų ilgis (LOP » LC). Kaip parodyta 7(b) paveiksle, gofruotas metalinis paviršius gali sukelti šviesos sklaidą, o tai gali labai padidinti optinį kelią.
Todėl MWC yra du šviesos keliai: tiesioginė šviesa be atspindžio (LOP = LC) ir pjūklo formos šviesa su daugybiniais atspindžiais tarp šoninių sienelių (LOP » LC). Pagal Beero dėsnį, praleidžiamos tiesioginės ir zigzago formos šviesos intensyvumą galima išreikšti atitinkamai PS×exp(-α×LC) ir PZ×exp(-α×LOP), kur konstanta α yra absorbcijos koeficientas, kuris visiškai priklauso nuo rašalo koncentracijos.
Didelės koncentracijos rašalo atveju (pvz., susijusi koncentracija >1,28 × 10-5), zigzago šviesa yra labai susilpnėjusi, o jos intensyvumas yra daug mažesnis nei tiesioginės šviesos dėl didelio sugerties koeficiento ir daug ilgesnio optinio kelio. Didelės koncentracijos rašalo atveju (pvz., susijusi koncentracija >1,28 × 10-5), zigzago šviesa yra labai susilpnėjusi, o jos intensyvumas yra daug mažesnis nei tiesioginės šviesos dėl didelio sugerties koeficiento ir daug ilgesnio optinio kelio. Для чернил с высокой концентрацией (например, относительная концентрация >1,28 × 10-5) его интенсивность намного ниже, чем у прямого света, из-за большого коэффициента поглощения и гораздо более длинного оптического излучения. Didelės koncentracijos rašalui (pvz., santykinė koncentracija >1,28×10-5) zigzago šviesa yra stipriai susilpnėjusi, o jos intensyvumas yra daug mažesnis nei tiesioginės šviesos dėl didelio sugerties koeficiento ir daug ilgesnės optinės emisijos.takelis.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 二 很 大直光 ， 这 是 吸收 系数 大 光学 时间 更。。。 长 长 长 长 长 长 长 长Для чернил с высокой концентрацией (например, релевантные концентрации >1,28 × 10-5) зигзагобразный светие ослабляется, и его интенсивность намного ниже, чем у прямого света из-за большого коэффицигниента по более длительного оптического времени. Didelės koncentracijos rašalams (pvz., atitinkamos koncentracijos >1,28×10-5) zigzago šviesa yra gerokai susilpnėjusi, o jos intensyvumas yra daug mažesnis nei tiesioginės šviesos dėl didelio sugerties koeficiento ir ilgesnio optinio laiko.mažas kelias.Taigi, tiesioginė šviesa dominavo absorbcijos nustatyme (LOP = LC), o AEF buvo palaikomas pastovus ~7,0. Priešingai, kai absorbcijos koeficientas mažėja kartu su mažėjančia rašalo koncentracija (pvz., atitinkama koncentracija <1,28 × 10-5), zigzago šviesos intensyvumas didėja greičiau nei tiesioginės šviesos intensyvumas, ir tada zigzago šviesa pradeda vaidinti svarbesnį vaidmenį. Priešingai, kai absorbcijos koeficientas mažėja kartu su mažėjančia rašalo koncentracija (pvz., atitinkama koncentracija <1,28 × 10-5), zigzago šviesos intensyvumas didėja greičiau nei tiesioginės šviesos intensyvumas, ir tada zigzago šviesa pradeda vaidinti svarbesnį vaidmenį. Напротив, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил (напримноясир, тольносир концентрация <1,28 × 10-5), интенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее, чем у прямота, смивезата, света начинает играть зигзагообразный свет. Priešingai, kai absorbcijos koeficientas mažėja mažėjant rašalo koncentracijai (pavyzdžiui, santykinė koncentracija <1,28 × 10-5), zigzago šviesos intensyvumas didėja greičiau nei tiesioginės šviesos intensyvumas, ir tada pradeda groti zigzago šviesa.svarbesnį vaidmenį.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觳肜用一个更相反 ， 当 吸收 系数 随着 墨水 的 降低 而 降低 时 例如 例如 ， 相度 榵 ， 相度 浓庌 浓庌10-5)更 更 更 更 更 更 更 更 HI的角色. И наоборот, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил (напристомер, чернил) концентрация < 1,28 × 10-5), интенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее, чем прямогда, ито зигзагообразный свет начинает играть более важную роль. Ir atvirkščiai, kai sugerties koeficientas mažėja mažėjant rašalo koncentracijai (pavyzdžiui, atitinkama koncentracija < 1,28 × 10⁻⁶), zigzago šviesos intensyvumas didėja greičiau nei tiesioginės šviesos, ir tada zigzago šviesa pradeda vaidinti svarbesnį vaidmenį.vaidmens personažas.Todėl dėl pjūklo dantų formos optinio kelio (LOP » LC), AEF galima padidinti daug daugiau nei 7,0. Tikslias MWC šviesos perdavimo charakteristikas galima gauti naudojant bangolaidžio režimo teoriją.
Be optinio kelio pagerinimo, greitas mėginių perjungimas taip pat prisideda prie itin žemų aptikimo ribų. Dėl mažo MCC tūrio (0,16 ml), tirpalų perjungimui ir keitimui MCC reikalingas laikas gali būti mažesnis nei 20 sekundžių. Kaip parodyta 5 paveiksle, mažiausia AMWC aptinkama vertė (2,5 × 10–4) yra 4 kartus mažesnė nei Acuvette (1,0 × 10–3). Greitas tekančio tirpalo perjungimas kapiliare sumažina sistemos triukšmo (pvz., dreifo) įtaką absorbcijos skirtumo tikslumui, palyginti su sulaikymo tirpalu kiuvetėje. Pavyzdžiui, kaip parodyta 3(b)-(d) paveiksle, ΔV galima lengvai atskirti nuo dreifo signalo dėl greito mėginio perjungimo mažo tūrio kapiliare.
Kaip parodyta 2 lentelėje, naudojant dejonizuotą H2O kaip tirpiklį, buvo paruošti įvairūs gliukozės tirpalai su įvairia koncentracija. Nudažyti arba tušti mėginiai buvo paruošti sumaišant gliukozės tirpalą arba dejonizuotą vandenį su chromogeniniais gliukozės oksidazės (GOD) ir peroksidazės (POD) 37 tirpalais, kurių tūrio santykis buvo atitinkamai 3:1. 8 paveiksle pateiktos devynių nudažytų mėginių (S2–S10), kurių gliukozės koncentracija svyravo nuo 2,0 mM (kairėje) iki 5,12 nM (dešinėje), optinės nuotraukos. Paraudimas mažėja mažėjant gliukozės koncentracijai.
4, 9 ir 10 mėginių matavimų MWC pagrindu veikiančiu fotometru rezultatai pateikti atitinkamai 9(a)-(c) paveiksluose. Kaip parodyta 9(c) paveiksle, išmatuotas ΔV tampa mažiau stabilus ir lėtai didėja matavimo metu, nes paties GOD-POD reagento spalva (net ir be gliukozės) lėtai keičiasi šviesoje. Taigi, nuoseklūs ΔV matavimai negali būti kartojami mėginiams, kurių gliukozės koncentracija yra mažesnė nei 5,12 nM (10 mėginys), nes kai ΔV yra pakankamai mažas, GOD-POD reagento nestabilumo nebegalima ignoruoti. Todėl gliukozės tirpalo aptikimo riba yra 5,12 nM, nors atitinkama ΔV vertė (0,52 µV) yra daug didesnė už triukšmo vertę (0,03 µV), o tai rodo, kad mažas ΔV vis dar gali būti aptiktas. Šią aptikimo ribą galima dar labiau pagerinti naudojant stabilesnius chromogeninius reagentus.
a) 4 mėginio, b) 9 mėginio ir c) 10 mėginio matavimo rezultatai, gauti naudojant MWC pagrindu veikiantį fotometrą.
AMWC absorbciją galima apskaičiuoti naudojant išmatuotas Vcolor, Vblank ir Vdark vertes. Fotodetektoriui, kurio stiprinimas yra 105, Vdark yra -0,068 μV. Visų mėginių matavimus galima nustatyti papildomoje medžiagoje. Palyginimui, gliukozės mėginiai taip pat buvo išmatuoti spektrofotometru, o išmatuota Acuvette absorbcija pasiekė 0,64 µM aptikimo ribą (7 mėginys), kaip parodyta 10 paveiksle.
Absorbcijos ir koncentracijos ryšys pateiktas 11 paveiksle. Naudojant MWC pagrindu veikiantį fotometrą, aptikimo riba buvo 125 kartus geresnė, palyginti su kiuvetės pagrindu veikiančiu spektrofotometru. Šis pagerėjimas yra mažesnis nei raudono rašalo analizės dėl prasto GOD-POD reagento stabilumo. Taip pat pastebėtas netiesinis absorbcijos padidėjimas esant mažoms koncentracijoms.
Sukurtas MWC pagrindu sukurtas fotometras itin jautriam skystų mėginių aptikimui. Optinis kelias gali būti gerokai padidintas ir daug ilgesnis nei fizinis MWC ilgis, nes šviesa, išsklaidyta gofruotų lygių metalinių šoninių sienelių, gali būti laikoma kapiliare, nepriklausomai nuo kritimo kampo. Naudojant įprastus GOD-POD reagentus, dėl naujo netiesinio optinio stiprinimo, greito mėginių perjungimo ir gliukozės aptikimo galima pasiekti net 5,12 nM koncentracijas. Šis kompaktiškas ir nebrangus fotometras bus plačiai naudojamas gyvybės moksluose ir aplinkos monitoringe pėdsakų analizei.
Kaip parodyta 1 paveiksle, MWC pagrindu veikiantis fotometras susideda iš 7 cm ilgio MWC (vidinis skersmuo 1,7 mm, išorinis skersmuo 3,18 mm, EP klasės elektropoliruotas vidinis paviršius, SUS316L nerūdijančio plieno kapiliaras), 505 nm bangos ilgio LED („Thorlabs M505F1“) ir lęšių (spindulio sklaidos kampas apie 6,6 laipsnio), kintamo stiprinimo fotodetektoriaus („Thorlabs PDB450C“) ir dviejų T jungčių optiniam ryšiui ir skysčio įleidimui/išleidimui. T jungtis pagaminta pritvirtinant skaidrią kvarco plokštelę prie PMMA vamzdelio, į kurį sandariai įstatyti ir priklijuoti MWC ir Peek vamzdeliai (0,72 mm vidinis skersmuo, 1,6 mm išorinis skersmuo, „Vici Valco Corp.“). Trijų padėčių vožtuvas, prijungtas prie „Pike“ įleidimo vamzdelio, naudojamas įeinančiam mėginiui perjungti. Fotodetektorius gali konvertuoti gautą optinę galią P į sustiprintą įtampos signalą N×V (kur V/P = 1,0 V/W esant 1550 nm bangos ilgiui, stiprinimo koeficientą N galima rankiniu būdu reguliuoti 103–107 diapazone). Trumpumo dėlei vietoj N×V kaip išėjimo signalas naudojamas V.
Palyginimui, skystų mėginių absorbcijai matuoti taip pat buvo naudojamas komercinis spektrofotometras („Agilent Technologies Cary 300“ serija su R928 didelio efektyvumo fotodaugintuvu) su 1,0 cm kiuvetės kiuvete.
MWC pjūvio vidinis paviršius buvo ištirtas naudojant optinį paviršiaus profiliavimo įrenginį („ZYGO New View 5022“), kurio vertikali ir šoninė skiriamoji geba buvo atitinkamai 0,1 nm ir 0,11 µm.
Visos cheminės medžiagos (analitinės kokybės, be papildomo valymo) buvo įsigytos iš „Sichuan Chuangke Biotechnology Co., Ltd.“. Gliukozės tyrimo rinkiniuose yra gliukozės oksidazės (GOD), peroksidazės (POD), 4-aminoantipirino ir fenolio ir kt. Chromogeninis tirpalas buvo paruoštas įprastu GOD-POD 37 metodu.
Kaip parodyta 2 lentelėje, naudojant DI H2O kaip skiediklį ir nuoseklaus skiedimo metodą (daugiau informacijos žr. papildomose medžiagose), buvo paruošti įvairūs gliukozės tirpalai su įvairia koncentracija. Nudažyti arba tuščiieji mėginiai paruošiami sumaišant gliukozės tirpalą arba dejonizuotą vandenį su chromogeniniu tirpalu fiksuotu tūrio santykiu 3:1. Visi mėginiai prieš matavimą 10 minučių buvo laikomi 37 °C temperatūroje, apsaugotoje nuo šviesos. Taikant GOD-POD metodą, nudažyti mėginiai tampa raudoni, o absorbcijos maksimumas yra ties 505 nm, o absorbcija yra beveik proporcinga gliukozės koncentracijai.
Kaip parodyta 1 lentelėje, raudonų dažų tirpalų serija („Ostrich Ink Co., Ltd.“, Tiandzinas, Kinija) buvo paruošta nuoseklaus skiedimo metodu, naudojant DI H2O kaip tirpiklį.
Kaip cituoti šį straipsnį: Bai, M. ir kt. Kompaktiškas fotometras, pagrįstas metalinių bangolaidžių kapiliarais: nanomolinių gliukozės koncentracijų nustatymui. The Science. 5, 10476. doi: 10.1038/srep10476 (2015).
Dress, P. ir Franke, H. Skysčių analizės ir pH vertės kontrolės tikslumo didinimas naudojant skysto šerdies bangolaidį. Dress, P. ir Franke, H. Skysčių analizės ir pH vertės kontrolės tikslumo didinimas naudojant skysto šerdies bangolaidį.Dress, P. ir Franke, H. Skysčių analizės ir pH kontrolės tikslumo gerinimas naudojant skysto šerdies bangolaidį. 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. ir Franke, H. Skysčių analizės ir pH kontrolės tikslumo gerinimas naudojant skysto šerdies bangolaidžius.Pereikite prie mokslo. metras. 68, 2167–2171 (1997).
Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ ir Hansell, DA. Nuolatinis kolorimetrinis amonio pėdsakų nustatymas jūros vandenyje naudojant ilgo kelio skystojo bangolaidžio kapiliarinę celę. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ ir Hansell, DA. Nuolatinis kolorimetrinis amonio pėdsakų nustatymas jūros vandenyje naudojant ilgo kelio skystojo bangolaidžio kapiliarinę celę.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ ir Hansel, DA. Nuolatinis kolorimetrinis amonio pėdsakų kiekio nustatymas jūros vandenyje naudojant kapiliarinę celę su skysčio bangolaidžiu. 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 ir Hansell, DA.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ ir Hansel, DA. Nuolatinis kolorimetrinis amonio pėdsakų kiekio nustatymas jūros vandenyje naudojant tolimojo nuotolio skystojo bangolaidžio kapiliarus.„Chemija kovo mėnesį“. 96, 73–85 (2005).
Páscoa, RNMJ, Tóth, IV ir Rangel, AOSS. Apžvalga apie naujausius skystojo bangolaidžio kapiliarinės ląstelės pritaikymus srauto pagrindu atliekamose analizės technikose, siekiant padidinti spektroskopinių aptikimo metodų jautrumą. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV ir Rangel, AOSS. Apžvalga apie naujausius skystojo bangolaidžio kapiliarinės ląstelės pritaikymus srauto pagrindu atliekamose analizės technikose, siekiant padidinti spektroskopinių aptikimo metodų jautrumą.Pascoa, RNMJ, Toth, IV ir Rangel, AOSS. Naujausių skystojo bangolaidžio kapiliarinio elemento taikymo srauto analizės metoduose, siekiant pagerinti spektroskopinių aptikimo metodų jautrumą, apžvalga. 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 髭 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 庵庵庵底灵敏度 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 庵庵度 畏敏灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度Pascoa, R.N.MJ, Toth, IV ir Rangel, AOSS. Naujausių skystųjų bangolaidžių kapiliarinių ląstelių pritaikymo srauto pagrindu veikiančiuose analitiniuose metoduose, siekiant padidinti spektroskopinių aptikimo metodų jautrumą, apžvalga.išangė. Chim. įstatymas 739, 1–13 (2012 m.).
Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. ir Shen, J. Ag, AgI plėvelių storio tyrimas tuščiavidurių bangolaidžių kapiliare. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. ir Shen, J. Ag, AgI plėvelių storio tyrimas tuščiavidurių bangolaidžių kapiliare.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. ir Shen J. Ag, AgI plėvelių storio tyrimas tuščiavidurių bangolaidžių kapiliaruose. 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. ir Shen, J. Plonos Ag ir AgI plėvelės storio oro ortakiuose tyrimas.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. ir Shen J. Plonasluoksnio Ag, AgI storio tyrimas tuščiaviduriuose bangolaidžių kapiliaruose.Infraraudonųjų spindulių fizika. Technologija 42, 501–508 (2001).
Gimbert, LJ, Haygarth, PM ir Worsfold, PJ. Nanomolinių fosfatų koncentracijų nustatymas natūraliuose vandenyse naudojant srauto įpurškimą su ilgo kelio ilgio skystojo bangolaidžio kapiliarine cele ir kietojo kūno spektrofotometrinį detekciją. Gimbert, LJ, Haygarth, PM ir Worsfold, PJ. Nanomolinių fosfatų koncentracijų nustatymas natūraliuose vandenyse naudojant srauto įpurškimą su ilgo kelio ilgio skystojo bangolaidžio kapiliarine cele ir kietojo kūno spektrofotometrinį detekciją.Gimbert, LJ, Haygarth, PM ir Worsfold, PJ. Nanomolinių fosfatų koncentracijų nustatymas natūraliuose vandenyse naudojant srauto įpurškimą su skystojo bangolaidžio kapiliarine cele ir kietojo kūno spektrofotometrinį detekciją. 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 ir Worsfold, PJ. Fosfatų koncentracijos nustatymas natūraliame vandenyje naudojant skysčio švirkštą ir tolimojo veikimo skysčio bangolaidį kapiliarinį vamzdelį.Gimbert, LJ, Haygarth, PM ir Worsfold, PJ. Nanomolinio fosfato nustatymas gamtiniame vandenyje naudojant įpurškimo srautą ir kapiliarinį bangolaidį su ilgu optiniu keliu bei kietojo kūno spektrofotometriniu detekcija.Taranta 71, 1624–1628 (2007).
Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. ir Liu, S. Skystųjų bangolaidžių kapiliarinių ląstelių tiesiškumas ir efektyvus optinio kelio ilgis. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. ir Liu, S. Skystųjų bangolaidžių kapiliarinių ląstelių tiesiškumas ir efektyvus optinio kelio ilgis.Belz M., Dress P., Suhitsky A. ir Liu S. Linijiškumas ir efektyvus optinio kelio ilgis skysčio bangolaidžiuose kapiliarinėse ląstelėse. 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. ir Liu, S. Skysto vandens tiesiškumas ir efektyvus ilgis.Belz M., Dress P., Suhitsky A. ir Liu S. Linijinis ir efektyvus optinio kelio ilgis kapiliarinės ląstelės skysčio bangoje.SPIE 3856, 271–281 (1999).
Dallas, T. ir Dasgupta, PK Šviesa tunelio gale: naujausi skysto šerdies bangolaidžių analitiniai taikymai. Dallas, T. ir Dasgupta, PK Šviesa tunelio gale: naujausi skysto šerdies bangolaidžių analitiniai taikymai.Dallas, T. ir Dasgupta, PK Šviesa tunelio gale: naujausi skysto šerdies bangolaidžių analitiniai taikymai. Dallas, T. & Dasgupta, PK Šviesa tunelio gale:液芯波导的最新分析应用. Dallas, T. & Dasgupta, PK Šviesa tunelio gale:液芯波导的最新分析应用.Dallas, T. ir Dasgupta, PK Šviesa tunelio gale: naujausias skysto šerdies bangolaidžių analitinis taikymas.TrAC, tendencijų analizė. Chemical. 23, 385–392 (2004).
Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR ir McKelvie, ID. Universali visiško vidinio atspindžio fotometrinė detekcijos celė srauto analizei. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR ir McKelvie, ID. Universali visiško vidinio atspindžio fotometrinė detekcijos celė srauto analizei.Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR ir McKelvey, ID. Universali fotometrinė visiško vidinio atspindžio ląstelė srauto analizei. 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 ir McKelvie, AidahasEllis, PS, Gentle, BS, Grace, MR ir McKelvey, ID – universali TIR fotometrinė celė srauto analizei.Taranta 79, 830–835 (2009).
Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ ir McKelvie, ID. Daugiaatspindėta fotometrinė srauto ląstelė, skirta naudoti estuarijų vandenų srauto įpurškimo analizei. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ ir McKelvie, ID. Daugiaatspindėta fotometrinė srauto ląstelė, skirta naudoti estuarijų vandenų srauto įpurškimo analizei.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ ir McKelvey, ID. Daugiasluoksnė fotometrinė srauto ląstelė, skirta naudoti estuarijų vandenų srauto analizei. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ ir McKelvie, ID 多反射光度流动池，用于河口水域的流动注入分析 Ellis, P. S., Lyddy-Meaney, A. J., Worsfold, P. J. ir McKelvie, A. I.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ ir McKelvey, ID. Daugiaatspindė fotometrinė srauto ląstelė srauto įpurškimo analizei estuarijų vandenyse.išangė Chim. Acta 499, 81-89 (2003).
Pan, J.-Z., Yao, B. ir Fang, Q. Rankinis fotometras, pagrįstas skysto šerdies bangolaidžio absorbcijos aptikimu nanolitrų mastelio mėginiams. Pan, J.-Z., Yao, B. ir Fang, Q. Rankinis fotometras, pagrįstas skysto šerdies bangolaidžio absorbcijos aptikimu nanolitrų mastelio mėginiams.Pan, J.-Z., Yao, B. ir Fang, K. Rankinis fotometras, pagrįstas skysto šerdies bangos ilgio absorbcijos aptikimu nanolitrų mastelio mėginiams. 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. Remiantis 液芯波波水水水油法的纳法手手手持光度计.Pan, J.-Z., Yao, B. ir Fang, K. Rankinis fotometras su nanoskalės mėginiu, pagrįstas absorbcijos aptikimu skysto šerdies bangoje.„Anus Chemical“. 82, 3394–3398 (2010).
Zhang, J.-Z. Įpurškimo srauto analizės jautrumo padidinimas naudojant kapiliarinę srauto celę su ilgu optiniu keliu spektrofotometriniam aptikimui. anus. the science. 22, 57–60 (2006).
D'Sa, EJ ir Steward, RG. Skystųjų kapiliarinių bangolaidžių taikymas absorbcijos spektroskopijoje (atsakymas į Byrne'o ir Kaltenbacherio komentarą). D'Sa, EJ ir Steward, RG. Skystųjų kapiliarinių bangolaidžių taikymas absorbcijos spektroskopijoje (atsakymas į Byrne'o ir Kaltenbacherio komentarą).D'Sa, EJ ir Steward, RG Skystųjų kapiliarinių bangolaidžių taikymas absorbcijos spektroskopijoje (Atsakymas į Byrne ir Kaltenbacher komentarus). 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 Skysčio taikymas 毛绿波波对在absorbcijos spektras（回复Byrne和Kaltenbacher的评论）.D'Sa, EJ ir Steward, RG. Skystieji kapiliariniai bangolaidžiai absorbcijos spektroskopijai (atsakant į Byrne'o ir Kaltenbacherio komentarus).limonolis. Okeanografas. 46, 742–745 (2001).
Khijwania, SK ir Gupta, BD. Šviesolaidinio slopstančio lauko sugerties jutiklis: pluošto parametrų ir zondo geometrijos įtaka. Khijwania, SK ir Gupta, BD. Šviesolaidinio slopstančio lauko sugerties jutiklis: pluošto parametrų ir zondo geometrijos įtaka.Hijvania, SK ir Gupta, BD šviesolaidinio svyravimų lauko sugerties jutiklis: šviesolaidinio pluošto parametrų ir zondo geometrijos įtaka. 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. Chidžvanija, Slovakija ir Gupta, Britų KolumbijaHijvania, SK ir Gupta, BD. Slopstančio lauko sugerties šviesolaidiniai jutikliai: pluošto parametrų ir zondo geometrijos įtaka.Optika ir kvantinė elektronika 31, 625–636 (1999).
Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. ir Woodruff, SD. Tuščiavidurių, metalu dengtų, bangolaidžių Ramano jutiklių kampinis išėjimas. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. ir Woodruff, SD. Tuščiavidurių, metalu dengtų, bangolaidžių Ramano jutiklių kampinis išėjimas.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. ir Woodruff, SD. Tuščiavidurių bangolaidžių Ramano jutiklių su metaliniu įdėklu kampinis išėjimas. 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. ir Woodruff, SD. Ramano jutiklio su pliko metalo bangolaidžiu kampinis išėjimas.prašymas pasirinkti 51, 2023–2025 (2012).
Harringtonas, JA. Tuščiavidurių bangolaidžių, skirtų IR perdavimui, apžvalga. Šviesolaidų integracija. To choose. 19, 211–227 (2000).