Terima kasih kerana melawat Nature.com. Versi penyemak imbas yang anda gunakan mempunyai sokongan CSS yang terhad. Untuk pengalaman terbaik, kami mengesyorkan agar anda menggunakan penyemak imbas yang dikemas kini (atau lumpuhkan Mod Keserasian dalam Internet Explorer). Sementara itu, untuk memastikan sokongan berterusan, kami akan menjadikan tapak tanpa gaya dan JavaScript.
Analisis surih sampel cecair mempunyai pelbagai aplikasi dalam sains hayat dan pemantauan alam sekitar. Dalam kerja ini, kami telah membangunkan fotometer padat dan murah berdasarkan kapilari pandu gelombang logam (MCC) untuk penentuan penyerapan ultrasensitif. Laluan optik boleh dipertingkatkan dengan banyak, dan lebih lama daripada panjang fizikal MWC, kerana cahaya yang tersebar oleh dinding sisi logam licin beralun boleh terkandung dalam kapilari tanpa mengira sudut kejadian. Kepekatan serendah 5.12 nM boleh dicapai menggunakan reagen kromogenik biasa disebabkan oleh penguatan optik bukan linear baharu dan penukaran sampel pantas dan pengesanan glukosa.
Fotometri digunakan secara meluas untuk analisis surih sampel cecair kerana banyaknya reagen kromogenik yang tersedia dan peranti optoelektronik semikonduktor1,2,3,4,5. Berbanding dengan penentuan penyerapan berasaskan kuvet tradisional, kapilari pandu gelombang cecair (LWC) mencerminkan (TIR) ​​​​dengan mengekalkan cahaya probe di dalam kapilari1,2,3,4,5. Walau bagaimanapun, tanpa penambahbaikan lanjut, laluan optik hanya hampir dengan panjang fizikal LWC3.6, dan meningkatkan panjang LWC melebihi 1.0 m akan mengalami pengecilan cahaya yang kuat dan risiko buih yang tinggi, dsb.3, 7. Berkenaan dengan cadangan sel berbilang pantulan untuk penambahbaikan laluan optik, had pengesanan hanya dipertingkatkan dengan faktor 2.5-8.9.
Pada masa ini terdapat dua jenis utama LWC, iaitu kapilari Teflon AF (mempunyai indeks biasan hanya ~1.3, iaitu lebih rendah daripada air) dan kapilari silika yang disalut dengan Teflon AF atau filem logam1,3,4. Untuk mencapai TIR pada antara muka antara bahan dielektrik, bahan dengan indeks biasan rendah dan sudut kejadian cahaya yang tinggi diperlukan3,6,10. Berkenaan dengan kapilari Teflon AF, Teflon AF adalah bernafas kerana strukturnya yang berliang3,11 dan boleh menyerap sejumlah kecil bahan dalam sampel air. Untuk kapilari kuarza yang disalut di luar dengan Teflon AF atau logam, indeks biasan kuarza (1.45) adalah lebih tinggi daripada kebanyakan sampel cecair (cth 1.33 untuk air)3,6,12,13. Bagi kapilari yang disalut dengan filem logam di dalam, sifat pengangkutan telah dikaji14,15,16,17,18, tetapi proses salutan adalah rumit, permukaan filem logam mempunyai struktur yang kasar dan berliang4,19.
Selain itu, LWC komersial (Kapilari Bersalut Teflon AF dan Kapilari Silika Bersalut Teflon AF, Instrumen Ketepatan Dunia, Inc.) mempunyai beberapa kelemahan lain, seperti: untuk kerosakan. . Isipadu mati yang besar bagi penyambung TIR3,10, (2) (untuk menyambungkan kapilari, gentian, dan tiub masuk/alur keluar) boleh memerangkap gelembung udara10.
Pada masa yang sama, penentuan tahap glukosa adalah sangat penting untuk diagnosis diabetes, sirosis hati dan penyakit mental20. dan banyak kaedah pengesanan seperti fotometri (termasuk spektrofotometri 21, 22, 23, 24, 25 dan kolorimetri pada kertas 26, 27, 28), galvanometri 29, 30, 31, fluorometri 32, 33, 34, 35, polarimetri plasmon optikal 36 37, rongga Fabry-Perot 38, elektrokimia 39 dan elektroforesis kapilari 40,41 dan seterusnya. Walau bagaimanapun, kebanyakan kaedah ini memerlukan peralatan yang mahal, dan pengesanan glukosa pada beberapa kepekatan nanomolar kekal sebagai cabaran (contohnya, untuk pengukuran fotometri21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, kepekatan glukosa terendah). hadnya hanya 30 nM apabila nanopartikel biru Prusia digunakan sebagai mimik peroksidase). Analisis glukosa nanomolar selalunya diperlukan untuk kajian selular peringkat molekul seperti perencatan pertumbuhan kanser prostat manusia42 dan tingkah laku penetapan CO2 Prochlorococcus di lautan.
Dalam artikel ini, fotometer padat dan murah berdasarkan kapilari pandu gelombang logam (MWC), kapilari keluli tahan karat SUS316L dengan permukaan dalam yang digilap elektro, telah dibangunkan untuk penentuan penyerapan ultrasensitif. Memandangkan cahaya boleh terperangkap di dalam kapilari logam tanpa mengira sudut tuju, laluan optik boleh dipertingkatkan dengan banyaknya oleh penyerakan cahaya pada permukaan logam yang beralun dan licin, dan lebih panjang daripada panjang fizikal MWC. Di samping itu, penyambung T ringkas telah direka untuk sambungan optik dan saluran masuk/alur keluar bendalir untuk meminimumkan isipadu mati dan mengelakkan terperangkap gelembung. Untuk fotometer MWC 7 cm, had pengesanan dipertingkatkan sebanyak kira-kira 3000 kali berbanding spektrofotometer komersial dengan kuvet 1 cm disebabkan oleh peningkatan baharu laluan optik bukan linear dan pensuisan sampel pantas, dan kepekatan pengesanan glukosa juga boleh dicapai. hanya 5.12 nM menggunakan reagen kromogenik biasa.
Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1, fotometer berasaskan MWC terdiri daripada MWC sepanjang 7 cm dengan permukaan dalaman yang digilap elektrik gred EP, LED 505 nm dengan kanta, pengesan foto perolehan boleh laras, dan dua untuk gandingan optik dan input cecair. Keluar. Injap tiga hala yang disambungkan ke tiub masuk Pike digunakan untuk menukar sampel masuk. Tiub Peek sesuai dengan plat kuarza dan MWC, jadi isipadu mati dalam penyambung T dikekalkan pada tahap minimum, dengan berkesan menghalang gelembung udara daripada terperangkap. Di samping itu, rasuk yang ditumpukan boleh dengan mudah dan cekap dimasukkan ke dalam MWC melalui plat kuarza T-piece.
Rasuk dan sampel cecair dimasukkan ke dalam MCC melalui kepingan-T, dan rasuk yang melalui MCC diterima oleh pengesan foto. Penyelesaian masuk sampel berwarna atau kosong dimasukkan secara bergilir-gilir ke dalam ICC melalui injap tiga hala. Mengikut undang-undang Beer, ketumpatan optik sampel berwarna boleh dikira daripada persamaan. 1.10
dengan Vcolor dan Vblank ialah isyarat keluaran pengesan foto apabila sampel warna dan kosong dimasukkan ke dalam MCC, masing-masing, dan Vdark ialah isyarat latar belakang pengesan foto apabila LED dimatikan. Perubahan dalam isyarat keluaran ΔV = Vcolor–Vblank boleh diukur dengan menukar sampel. Mengikut persamaan. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1, jika ΔV jauh lebih kecil daripada Vblank–Vdark, apabila menggunakan skema pensuisan pensampelan, perubahan kecil dalam Vblank (cth drift) boleh memberi sedikit kesan pada nilai AMWC.
Untuk membandingkan prestasi fotometer berasaskan MWC dengan spektrofotometer berasaskan kuvet, larutan dakwat merah digunakan sebagai sampel warna kerana kestabilan warna yang sangat baik dan kelinearan penyerapan kepekatan yang baik, DI H2O sebagai sampel kosong. . Seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 1, satu siri larutan dakwat merah telah disediakan dengan kaedah pencairan bersiri menggunakan DI H2O sebagai pelarut. Kepekatan relatif sampel 1 (S1), cat merah asli yang tidak dicairkan, ditentukan sebagai 1.0. Pada rajah. Rajah 2 menunjukkan gambar optik 11 sampel dakwat merah (S4 hingga S14) dengan kepekatan relatif (disenaraikan dalam Jadual 1) antara 8.0 × 10–3 (kiri) hingga 8.2 × 10–10 (kanan).
Keputusan pengukuran untuk sampel 6 ditunjukkan dalam Rajah. 3(a). Titik pertukaran antara sampel bernoda dan kosong ditandakan dalam rajah dengan anak panah berganda “↔”. Ia boleh dilihat bahawa voltan keluaran meningkat dengan cepat apabila bertukar daripada sampel warna kepada sampel kosong dan sebaliknya. Vcolor, Vblank dan ΔV yang sepadan boleh diperolehi seperti yang ditunjukkan dalam rajah.
(a) Keputusan pengukuran untuk sampel 6, (b) sampel 9, (c) sampel 13, dan (d) sampel 14 menggunakan fotometer berasaskan MWC.
Keputusan pengukuran untuk sampel 9, 13, dan 14 ditunjukkan dalam Rajah. 3(b)-(d), masing-masing. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3(d), ΔV yang diukur hanyalah 5 nV, iaitu hampir 3 kali ganda nilai hingar (2 nV). ΔV yang kecil sukar dibezakan daripada bunyi bising. Oleh itu, had pengesanan mencapai kepekatan relatif 8.2×10-10 (sampel 14). Dengan bantuan persamaan. 1. Penyerapan AMWC boleh dikira daripada nilai Vcolor, Vblank dan Vdark yang diukur. Untuk pengesan foto dengan keuntungan 104 Vdark ialah -0.68 μV. Keputusan pengukuran untuk semua sampel diringkaskan dalam Jadual 1 dan boleh didapati dalam bahan tambahan. Seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 1, penyerapan yang terdapat pada kepekatan tinggi tepu, jadi penyerapan melebihi 3.7 tidak boleh diukur dengan spektrometer berasaskan MWC.
Sebagai perbandingan, sampel dakwat merah juga diukur dengan spektrofotometer dan penyerapan Acuvette yang diukur ditunjukkan dalam Rajah 4. Nilai Acuvette pada 505 nm (seperti ditunjukkan dalam Jadual 1) diperoleh dengan merujuk kepada lengkung sampel 10, 11, atau 12 (seperti ditunjukkan dalam inset). kepada Rajah 4) sebagai garis asas. Seperti yang ditunjukkan, had pengesanan mencapai kepekatan relatif 2.56 x 10-6 (sampel 9) kerana lengkung penyerapan sampel 10, 11 dan 12 tidak dapat dibezakan antara satu sama lain. Oleh itu, apabila menggunakan fotometer berasaskan MWC, had pengesanan telah dipertingkatkan dengan faktor 3125 berbanding spektrofotometer berasaskan kuvet.
Kepekatan penyerapan pergantungan ditunjukkan dalam Rajah.5. Untuk ukuran kuvet, penyerapan adalah berkadar dengan kepekatan dakwat pada panjang laluan 1 cm. Manakala, untuk pengukuran berasaskan MWC, peningkatan bukan linear dalam penyerapan diperhatikan pada kepekatan rendah. Mengikut undang-undang Beer, penyerapan adalah berkadar dengan panjang laluan optik, jadi AEF perolehan penyerapan (ditakrifkan sebagai AEF = AMWC/Acuvette pada kepekatan dakwat yang sama) ialah nisbah MWC kepada panjang laluan optik kuvet. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5, pada kepekatan tinggi, AEF malar adalah sekitar 7.0, yang munasabah kerana panjang MWC adalah tepat 7 kali panjang kuvet 1 cm. Walau bagaimanapun, pada kepekatan rendah (kepekatan berkaitan <1.28 × 10-5 ), AEF meningkat dengan kepekatan menurun dan akan mencapai nilai 803 pada kepekatan berkaitan 8.2 × 10-10 dengan mengekstrapolasi lengkung pengukuran berasaskan kuvet. Walau bagaimanapun, pada kepekatan rendah (kepekatan berkaitan <1.28 × 10-5 ), AEF meningkat dengan kepekatan menurun dan akan mencapai nilai 803 pada kepekatan berkaitan 8.2 × 10-10 dengan mengekstrapolasi lengkung pengukuran berasaskan kuvet. Однако при низких концентрациях (относительная концентрация <1,28 × 10–5) AEF увелижчивается с уменьшением ткрация достигать значения 803 при относительной концентрации 8,2 × 10–10 при экстраполяции кривой измерения на основет . Walau bagaimanapun, pada kepekatan rendah (kepekatan relatif <1.28 × 10–5), AEF meningkat dengan kepekatan menurun dan boleh mencapai nilai 803 pada kepekatan relatif 8.2 × 10–10 apabila diekstrapolasi daripada keluk ukuran berasaskan kuvet.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，在相关浓度为8.2 × 1.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 通迎比色皿 测量 曲线 ， 在 浓度 为 8.2 × 10-10 时 达到 达到 达到 达到 达到803 。 Однако при низких концентрациях (релевантные концентрации < 1,28 × 10-5) АЭП увеличивается с уменьшениетрации с уменьшениетрации экстраполяции кривой измерения на основе кюветы она достигает значения относительной концентрации 8,2 × 803 10. Walau bagaimanapun, pada kepekatan rendah (kepekatan yang berkaitan < 1.28 × 10-5) AED meningkat dengan kepekatan menurun, dan apabila diekstrapolasi daripada lengkung pengukuran berasaskan kuvet, ia mencapai nilai kepekatan relatif 8.2 × 10–10 803 .Ini menghasilkan laluan optik sepadan 803 cm (AEF × 1 cm), yang jauh lebih panjang daripada panjang fizikal MWC, malah lebih panjang daripada LWC terpanjang tersedia secara komersial (500 cm dari World Precision Instruments, Inc.). Doko Engineering LLC mempunyai panjang 200 cm). Peningkatan bukan linear dalam penyerapan dalam LWC ini tidak pernah dilaporkan sebelum ini.
Pada rajah. 6(a)-(c) masing-masing menunjukkan imej optik, imej mikroskop dan imej profil optik permukaan dalaman bahagian MWC. Seperti yang ditunjukkan dalam rajah. 6(a), permukaan dalam licin dan berkilat, boleh memantulkan cahaya yang boleh dilihat, dan sangat memantulkan. Seperti yang ditunjukkan dalam rajah. 6(b), disebabkan kebolehubah bentuk dan sifat kristal logam, mesa kecil dan penyelewengan muncul pada permukaan licin. Memandangkan kawasan kecil (<5 μm × 5 μm), kekasaran kebanyakan permukaan adalah kurang daripada 1.2 nm (Rajah 6(c)). Memandangkan kawasan yang kecil (<5 μm × 5 μm), kekasaran kebanyakan permukaan adalah kurang daripada 1.2 nm (Rajah 6(c)). Ввиду малой площади (<5 мкм×5 мкм) шероховатость большей части поверхности составляет менее 1,2 нм () 6() . Oleh kerana kawasan yang kecil (<5 µm×5 µm), kekasaran kebanyakan permukaan adalah kurang daripada 1.2 nm (Rajah 6(c)).考虑到小面积（<5 μm×5 μm），大多数表面的粗糙度小于1.2 nm（图6（c））。考虑到小面积（<5 μm×5 μm），大多数表面的粗糙度小于1.2 nm（图6（c））。 Учитывая небольшую площадь (<5 мкм × 5 мкм), шероховатость большинства поверхностей составляет менее (1,2 нм). Memandangkan kawasan kecil (<5 µm × 5 µm), kekasaran kebanyakan permukaan adalah kurang daripada 1.2 nm (Rajah 6(c)).
(a) Imej optik, (b) imej mikroskop, dan (c) imej optik permukaan dalaman potongan MWC.
Seperti yang ditunjukkan dalam rajah. 7(a), laluan optik LOP dalam kapilari ditentukan oleh sudut tuju θ (LOP = LC/sinθ, di mana LC ialah panjang fizikal kapilari). Untuk kapilari Teflon AF yang diisi dengan DI H2O, sudut tuju mestilah lebih besar daripada sudut genting 77.8°, jadi LOP kurang daripada 1.02 × LC tanpa penambahbaikan selanjutnya3.6. Manakala, dengan MWC, kurungan cahaya di dalam kapilari adalah bebas daripada indeks biasan atau sudut tuju, jadi apabila sudut tuju berkurangan, laluan cahaya boleh menjadi lebih panjang daripada panjang kapilari (LOP »LC). Seperti yang ditunjukkan dalam rajah. 7(b), permukaan logam beralun boleh mendorong penyebaran cahaya, yang boleh meningkatkan laluan optik dengan banyak.
Oleh itu, terdapat dua laluan cahaya untuk MWC: cahaya langsung tanpa pantulan (LOP = LC) dan cahaya gigi gergaji dengan pelbagai pantulan antara dinding sisi (LOP »LC). Mengikut undang-undang Beer, keamatan cahaya langsung dan zigzag yang dihantar boleh dinyatakan sebagai PS×exp(-α×LC) dan PZ×exp(-α×LOP) masing-masing, di mana pemalar α ialah pekali penyerapan, yang bergantung sepenuhnya pada kepekatan dakwat.
Untuk dakwat kepekatan tinggi (cth, kepekatan berkaitan >1.28 × 10-5), cahaya zigzag sangat dilemahkan dan keamatannya jauh lebih rendah daripada cahaya lurus, disebabkan oleh pekali penyerapan yang besar dan laluan optiknya yang lebih panjang. Untuk dakwat kepekatan tinggi (cth, kepekatan berkaitan >1.28 × 10-5), cahaya zigzag sangat dilemahkan dan keamatannya jauh lebih rendah daripada cahaya lurus, disebabkan oleh pekali penyerapan yang besar dan laluan optiknya yang lebih panjang. Для чернил с высокой концентрацией (contohnya, относительная концентрация >1,28 × 10-5) зигзагообразный ситхат его интенсивность намного ниже, чем у прямого света, из-за большого коэффициента поглощения и горазого блонента излучения. Untuk dakwat kepekatan tinggi (cth kepekatan relatif >1.28×10-5), cahaya zigzag dilemahkan dengan kuat dan keamatannya jauh lebih rendah daripada cahaya langsung disebabkan oleh pekali penyerapan yang besar dan pelepasan optik yang lebih lama.trek.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 ， 佉度， 这 是 吸收 系数 大 光学 时间 更。。。 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长Для чернил с высокой концентрацией (contohnya, релевантные концентрации >1,28×10-5) зигзагообразный светльзнабил и его интенсивность намного ниже, чем у прямого света из-за большого коэффициента поглощения и болоти глите длите времени. Untuk dakwat kepekatan tinggi (cth, kepekatan relevan >1.28×10-5), cahaya zigzag dilemahkan dengan ketara dan keamatannya jauh lebih rendah daripada cahaya langsung disebabkan oleh pekali penyerapan yang besar dan masa optik yang lebih lama.jalan kecil.Oleh itu, cahaya langsung mendominasi penentuan penyerapan (LOP=LC) dan AEF dikekalkan malar pada ~7.0. Sebaliknya, apabila pekali penyerapan dikurangkan dengan kepekatan dakwat yang berkurangan (cth, kepekatan berkaitan <1.28 × 10-5), keamatan cahaya zigzag meningkat lebih cepat daripada cahaya lurus dan kemudian cahaya zigzag mula memainkan peranan yang lebih penting. Sebaliknya, apabila pekali penyerapan dikurangkan dengan kepekatan dakwat yang berkurangan (cth, kepekatan berkaitan <1.28 × 10-5), keamatan cahaya zigzag meningkat lebih cepat daripada cahaya lurus dan kemudian cahaya zigzag mula memainkan peranan yang lebih penting. Напротив, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил (например, отнцея, отнцея, относитель2я 10-5), интенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее, чем у прямого света, dan затем начинает игратоть начинает игратоть . Sebaliknya, apabila pekali penyerapan berkurangan dengan penurunan kepekatan dakwat (contohnya, kepekatan relatif <1.28×10-5), keamatan cahaya zigzag meningkat lebih cepat daripada cahaya langsung, dan kemudian cahaya zigzag mula bermain.peranan 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。相反 ， 当 吸收 系数 随着 墨水 的 降低 而 降低 时 例如 例如 ， 关 浓度 浓度 ， 关 浓度 1-8 × 1 ， 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 重要更 更 更 更 更 HI的角色。 И наоборот, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил (например, соотвитрацил < 1.28×10-5), интенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее, чем прямого, и тогда зигзагообразнаты зигзагообразнат более важную роль. Sebaliknya, apabila pekali penyerapan berkurangan dengan penurunan kepekatan dakwat (contohnya, kepekatan sepadan < 1.28×10-5), keamatan cahaya zigzag meningkat lebih cepat daripada cahaya langsung, dan kemudian cahaya zigzag mula memainkan peranan yang lebih penting.watak peranan.Oleh itu, disebabkan laluan optik gigi gergaji (LOP »LC), AEF boleh ditingkatkan lebih daripada 7.0. Ciri penghantaran cahaya tepat MWC boleh diperoleh menggunakan teori mod pandu gelombang.
Selain menambah baik laluan optik, penukaran sampel pantas juga menyumbang kepada had pengesanan ultra rendah. Oleh kerana jumlah MCC yang kecil (0.16 ml), masa yang diperlukan untuk menukar dan menukar penyelesaian dalam MCC boleh kurang daripada 20 saat. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5, nilai minimum AMWC yang boleh dikesan (2.5 × 10–4) adalah 4 kali lebih rendah daripada Acuvette (1.0 × 10–3). Pensuisan pantas bagi larutan yang mengalir dalam kapilari mengurangkan kesan hingar sistem (cth drift) pada ketepatan perbezaan penyerapan berbanding dengan larutan pengekalan dalam kuvet. Sebagai contoh, seperti yang ditunjukkan dalam rajah. 3(b)-(d), ΔV boleh dibezakan dengan mudah daripada isyarat hanyut disebabkan pensuisan sampel yang pantas dalam kapilari volum kecil.
Seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 2, julat larutan glukosa pada pelbagai kepekatan disediakan menggunakan DI H2O sebagai pelarut. Sampel berwarna atau kosong disediakan dengan mencampurkan larutan glukosa atau air ternyahion dengan larutan kromogenik glukosa oksidase (GOD) dan peroksidase (POD) 37 dalam nisbah isipadu tetap 3:1, masing-masing. Pada rajah. 8 menunjukkan gambar optik sembilan sampel berwarna (S2-S10) dengan kepekatan glukosa antara 2.0 mM (kiri) hingga 5.12 nM (kanan). Kemerahan berkurangan dengan penurunan kepekatan glukosa.
Keputusan pengukuran sampel 4, 9, dan 10 dengan fotometer berasaskan MWC ditunjukkan dalam Rajah. 9(a)-(c), masing-masing. Seperti yang ditunjukkan dalam rajah. 9(c), ΔV yang diukur menjadi kurang stabil dan perlahan-lahan meningkat semasa pengukuran kerana warna reagen GOD-POD itu sendiri (walaupun tanpa menambah glukosa) perlahan-lahan berubah dalam cahaya. Oleh itu, pengukuran ΔV berturut-turut tidak boleh diulang untuk sampel dengan kepekatan glukosa kurang daripada 5.12 nM (sampel 10), kerana apabila ΔV cukup kecil, ketidakstabilan reagen GOD-POD tidak boleh diabaikan lagi. Oleh itu, had pengesanan untuk larutan glukosa ialah 5.12 nM, walaupun nilai ΔV yang sepadan (0.52 µV) jauh lebih besar daripada nilai hingar (0.03 µV), menunjukkan bahawa ΔV yang kecil masih boleh dikesan. Had pengesanan ini boleh dipertingkatkan lagi dengan menggunakan reagen kromogenik yang lebih stabil.
(a) Keputusan pengukuran untuk sampel 4, (b) sampel 9, dan (c) sampel 10 menggunakan fotometer berasaskan MWC.
Penyerapan AMWC boleh dikira menggunakan nilai Vcolor, Vblank dan Vdark yang diukur. Untuk pengesan foto dengan keuntungan 105 Vdark ialah -0.068 μV. Pengukuran untuk semua sampel boleh ditetapkan dalam bahan tambahan. Sebagai perbandingan, sampel glukosa juga diukur dengan spektrofotometer dan penyerapan terukur Acuvette mencapai had pengesanan 0.64 µM (sampel 7) seperti ditunjukkan dalam Rajah 10.
Hubungan antara penyerapan dan kepekatan ditunjukkan dalam Rajah 11. Dengan fotometer berasaskan MWC, peningkatan 125 kali ganda dalam had pengesanan telah dicapai berbanding dengan spektrofotometer berasaskan kuvet. Peningkatan ini lebih rendah daripada ujian dakwat merah kerana kestabilan reagen GOD-POD yang lemah. Peningkatan bukan linear dalam penyerapan pada kepekatan rendah juga diperhatikan.
Fotometer berasaskan MWC telah dibangunkan untuk pengesanan ultra-sensitif sampel cecair. Laluan optik boleh dipertingkatkan dengan banyak, dan lebih lama daripada panjang fizikal MWC, kerana cahaya yang tersebar oleh dinding sisi logam licin beralun boleh terkandung dalam kapilari tanpa mengira sudut kejadian. Kepekatan serendah 5.12 nM boleh dicapai menggunakan reagen GOD-POD konvensional terima kasih kepada penguatan optik bukan linear baharu dan penukaran sampel pantas dan pengesanan glukosa. Fotometer padat dan murah ini akan digunakan secara meluas dalam sains hayat dan pemantauan alam sekitar untuk analisis surih.
Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1, fotometer berasaskan MWC terdiri daripada MWC sepanjang 7 cm (diameter dalam 1.7 mm, diameter luar 3.18 mm, permukaan dalam digilap elektrik kelas EP, kapilari keluli tahan karat SUS316L), LED panjang gelombang 505 nm (Thorlabs M505F1), dan kira-kira 6.deam photolabs (Thorlabs M505F1). PDB450C) dan dua penyambung T untuk komunikasi optik dan masuk/keluar cecair. Penyambung T dibuat dengan mengikat plat kuarza lutsinar pada tiub PMMA di mana tiub MWC dan Peek (ID 0.72 mm, 1.6 mm OD, Vici Valco Corp.) dimasukkan dengan ketat dan dilekatkan. Injap tiga hala yang disambungkan ke tiub masuk Pike digunakan untuk menukar sampel masuk. Pengesan foto boleh menukar kuasa optik P yang diterima menjadi isyarat voltan yang diperkuatkan N×V (di mana V/P = 1.0 V/W pada 1550 nm, gain N boleh dilaraskan secara manual dalam julat 103-107). Untuk ringkasnya, V digunakan sebagai ganti N×V sebagai isyarat keluaran.
Sebagai perbandingan, spektrofotometer komersial (siri Agilent Technologies Cary 300 dengan R928 High Efficiency Photomultiplier) dengan sel kuvet 1.0 cm juga digunakan untuk mengukur penyerapan sampel cecair.
Permukaan dalaman potongan MWC telah diperiksa menggunakan pemprofil permukaan optik (ZYGO New View 5022) dengan resolusi menegak dan sisi 0.1 nm dan 0.11 µm, masing-masing.
Semua bahan kimia (gred analitik, tiada penulenan lanjut) telah dibeli daripada Sichuan Chuangke Biotechnology Co., Ltd. Kit ujian glukosa termasuk glukosa oksidase (GOD), peroksidase (POD), 4-aminoantipyrine dan fenol, dsb. Larutan kromogenik disediakan dengan kaedah GOD-POD 37 biasa.
Seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 2, pelbagai larutan glukosa pada pelbagai kepekatan telah disediakan menggunakan DI H2O sebagai pelarut menggunakan kaedah pencairan bersiri (lihat Bahan Tambahan untuk butiran). Sediakan sampel berwarna atau kosong dengan mencampurkan larutan glukosa atau air ternyahion dengan larutan kromogenik dalam nisbah isipadu tetap 3:1, masing-masing. Semua sampel disimpan pada suhu 37°C terlindung daripada cahaya selama 10 minit sebelum pengukuran. Dalam kaedah GOD-POD, sampel berwarna menjadi merah dengan penyerapan maksimum pada 505 nm, dan penyerapan hampir berkadar dengan kepekatan glukosa.
Seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 1, satu siri larutan dakwat merah (Ostrich Ink Co., Ltd., Tianjin, China) telah disediakan dengan kaedah pencairan bersiri menggunakan DI H2O sebagai pelarut.
Cara memetik rencana ini: Bai, M. et al. Fotometer padat berdasarkan kapilari pandu gelombang logam: untuk penentuan kepekatan nanomolar glukosa. sains itu. 5, 10476. doi: 10.1038/srep10476 (2015).
Dress, P. & Franke, H. Meningkatkan ketepatan analisis cecair dan kawalan nilai pH menggunakan pandu gelombang teras cecair. Dress, P. & Franke, H. Meningkatkan ketepatan analisis cecair dan kawalan nilai pH menggunakan pandu gelombang teras cecair.Dress, P. dan Franke, H. Meningkatkan ketepatan analisis cecair dan kawalan pH dengan pandu gelombang teras cecair. 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. and Franke, H. Meningkatkan ketepatan analisis cecair dan kawalan pH menggunakan pandu gelombang teras cecair.Beralih kepada sains. meter. 68, 2167–2171 (1997).
Li, QP, Zhang, J. -Z., Millero, FJ & Hansell, DA Penentuan kolorimetrik berterusan ammonium surih dalam air laut dengan sel kapilari pandu gelombang cecair laluan panjang. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA Penentuan kolorimetrik berterusan ammonium surih dalam air laut dengan sel kapilari pandu gelombang cecair laluan panjang.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ dan Hansel, DA Penentuan kolorimetrik berterusan jumlah surih ammonium dalam air laut menggunakan sel kapilari dengan pandu gelombang cecair. 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 kolorimetrik berterusan jumlah surih ammonium dalam air laut menggunakan kapilari pandu gelombang cecair jarak jauh.Kimia pada bulan Mac. 96, 73–85 (2005).
Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Kajian semula tentang aplikasi terbaru sel kapilari pandu gelombang cecair dalam teknik analisis berasaskan aliran untuk meningkatkan kepekaan kaedah pengesanan spektroskopi. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Kajian semula tentang aplikasi terbaru sel kapilari pandu gelombang cecair dalam teknik analisis berasaskan aliran untuk meningkatkan kepekaan kaedah pengesanan spektroskopi.Pascoa, RNMJ, Toth, IV dan Rangel, AOSS Kajian semula aplikasi terkini sel kapilari pandu gelombang cecair dalam teknik analisis aliran untuk meningkatkan sensitiviti kaedah pengesanan spektroskopi. 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，以提高光谱的数。 Páscoa, rnmj, tóth, IV & rangel, aoss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 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 Kajian semula aplikasi terkini sel kapilari pandu gelombang cecair dalam kaedah analisis berasaskan aliran untuk meningkatkan sensitiviti kaedah pengesanan spektroskopi.dubur. Chim. Akta 739, 1-13 (2012).
Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Penyiasatan ketebalan filem Ag, AgI dalam kapilari untuk pandu gelombang berongga. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Penyiasatan ketebalan filem Ag, AgI dalam kapilari untuk pandu gelombang berongga.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. dan Shen J. Penyiasatan ketebalan filem Ag, AgI dalam kapilari 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. Penyelidikan tentang ketebalan filem nipis Ag dan AgI dalam saluran udara.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. dan Shen J. Penyiasatan ketebalan filem nipis Ag, AgI dalam kapilari pandu gelombang berongga.Fizik inframerah. teknologi 42, 501–508 (2001).
Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Penentuan kepekatan nanomolar fosfat dalam perairan semula jadi menggunakan suntikan aliran dengan sel kapilari pandu gelombang cecair panjang laluan panjang dan pengesanan spektrofotometri keadaan pepejal. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Penentuan kepekatan nanomolar fosfat dalam perairan semula jadi menggunakan suntikan aliran dengan sel kapilari pandu gelombang cecair panjang laluan panjang dan pengesanan spektrofotometri keadaan pepejal.Gimbert, LJ, Haygarth, PM dan Worsfold, PJ Penentuan kepekatan fosfat nanomolar dalam perairan semula jadi menggunakan suntikan aliran dengan sel kapilari pandu gelombang cecair dan pengesanan spektrofotometri keadaan pepejal. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ使用流动注射和长光程液体波导毛细管和固态分光光度检测法测定天然水中纳摩尔浓度的磷酸盐。 Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Penentuan kepekatan fosfat dalam air semula jadi menggunakan picagari cecair dan tiub kapilari pandu gelombang cecair jarak jauh.Gimbert, LJ, Haygarth, PM dan Worsfold, PJ Penentuan fosfat nanomolar dalam air semula jadi menggunakan aliran suntikan dan pandu gelombang kapilari dengan laluan optik yang panjang dan pengesanan spektrofotometri keadaan pepejal.Taranta 71, 1624–1628 (2007).
Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Lineariti dan panjang laluan optik berkesan sel kapilari pandu gelombang cecair. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Lineariti dan panjang laluan optik berkesan sel kapilari pandu gelombang cecair.Belz M., Dress P., Suhitsky A. dan Liu S. Lineariti dan panjang laluan optik berkesan dalam pandu gelombang cecair dalam sel kapilari. 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. Kelinearan dan panjang berkesan air cecair.Belz M., Dress P., Suhitsky A. dan Liu S. Panjang laluan optik linear dan berkesan dalam gelombang cecair sel kapilari.SPIE 3856, 271–281 (1999).
Dallas, T. & Dasgupta, PK Light di penghujung terowong: aplikasi analisis terkini pandu gelombang teras cecair. Dallas, T. & Dasgupta, PK Light di penghujung terowong: aplikasi analisis terkini pandu gelombang teras cecair.Dallas, T. dan Dasgupta, PK Light di penghujung terowong: aplikasi analisis terkini pandu gelombang teras cecair. Dallas, T. & Dasgupta, PK Light di hujung terowong：液芯波导的最新分析应用。 Dallas, T. & Dasgupta, PK Light di hujung terowong：液芯波导的最新分析应用。Dallas, T. dan Dasgupta, PK Light di penghujung terowong: aplikasi analisis terkini pandu gelombang teras cecair.TrAC, analisis trend. bahan kimia. 23, 385–392 (2004).
Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID Sel pengesanan fotometri pantulan dalaman serba boleh untuk analisis aliran. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID Sel pengesanan fotometri pantulan dalaman serba boleh untuk analisis aliran.Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR dan McKelvey, ID Sel pantulan dalaman total fotometri 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, Gentle, 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 pelbagai pantulan untuk digunakan dalam analisis suntikan aliran perairan muara. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Sel aliran fotometrik pelbagai pantulan untuk digunakan dalam analisis suntikan aliran perairan muara.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ dan McKelvey, ID Sel aliran fotometrik berbilang pantulan untuk digunakan dalam analisis aliran perairan muara. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID 多反射光度流动池，用于河口水域的流动注入分析。 Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ dan McKelvey, ID Sel aliran fotometrik berbilang pantulan untuk analisis suntikan aliran di perairan muara.dubur Chim. Acta 499, 81-89 (2003).
Pan, J. -Z., Yao, B. & Fang, Q. Fotometer pegang tangan berdasarkan pengesanan penyerapan pandu gelombang teras cecair untuk sampel skala nanoliter. Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Fotometer pegang tangan berdasarkan pengesanan penyerapan pandu gelombang teras cecair untuk sampel skala nanoliter.Pan, J.-Z., Yao, B. dan Fang, K. Fotometer pegang tangan berdasarkan pengesanan penyerapan panjang gelombang teras cecair 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. and Fang, K. Fotometer pegang tangan dengan sampel skala nano berdasarkan pengesanan penyerapan dalam gelombang teras cecair.dubur Kimia. 82, 3394–3398 (2010).
Zhang, J.-Z. Tingkatkan sensitiviti analisis aliran suntikan dengan menggunakan sel aliran kapilari dengan laluan optik yang panjang untuk pengesanan spektrofotometri. dubur. sains itu. 22, 57–60 (2006).
D'Sa, EJ & Steward, RG Aplikasi pandu gelombang kapilari cecair dalam spektroskopi penyerapan (Balas komen oleh Byrne dan Kaltenbacher). D'Sa, EJ & Steward, RG Aplikasi pandu gelombang kapilari cecair dalam spektroskopi penyerapan (Balas komen oleh Byrne dan Kaltenbacher).D'Sa, EJ dan Steward, RG Aplikasi pandu gelombang kapilari cecair dalam spektroskopi serapan (Balas komen 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 Penggunaan cecair 毛绿波波对在spektrum penyerapan（回复Byrne和Kaltenbacher的评论）.D'Sa, EJ dan Steward, RG Pandu gelombang kapilari cecair untuk spektroskopi penyerapan (sebagai tindak balas kepada komen oleh Byrne dan Kaltenbacher).limonol. Ahli lautan. 46, 742–745 (2001).
Khijwania, SK & Gupta, BD Penderia penyerapan medan evanescent gentian optik: Kesan parameter gentian dan geometri probe. Khijwania, SK & Gupta, BD Penderia penyerapan medan evanescent gentian optik: Kesan parameter gentian dan geometri probe.Hijvania, SK dan Gupta, BD Fiber Optic Evanescent Field Absorption Sensor: Pengaruh Parameter Gentian dan Geometri Probe. 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 & Gupta, BDHijvania, SK dan Gupta, BD Penderia gentian optik penyerapan medan Evanescent: pengaruh parameter gentian dan geometri probe.Optik dan Elektronik Kuantum 31, 625–636 (1999).
Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Keluaran sudut berongga, bergaris logam, pandu gelombang penderia Raman. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Keluaran sudut berongga, bergaris logam, pandu gelombang penderia Raman.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. dan Woodruff, SD Output sudut pandu gelombang berongga penderia Raman 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 Output sudut penderia Raman dengan pandu gelombang logam kosong.permohonan untuk memilih 51, 2023-2025 (2012).
Harrington, JA Gambaran keseluruhan pandu gelombang berongga untuk penghantaran IR. integrasi gentian. untuk memilih. 19, 211–227 (2000).