Hatur nuhun parantos nganjang ka Nature.com. Versi browser anu anjeun anggo gaduh dukungan CSS anu terbatas. Pikeun pangalaman anu pangsaéna, kami nyarankeun anjeun nganggo browser anu diénggalan (atanapi mareuman Modeu Kompatibilitas dina Internet Explorer). Samentawis waktos, pikeun mastikeun dukungan anu terus-terusan, kami bakal ngarender situs tanpa gaya sareng JavaScript.
Analisis renik sampel cair mibanda rupa-rupa aplikasi dina élmu kahirupan sareng pangawasan lingkungan. Dina ieu karya, urang parantos ngembangkeun fotométer anu kompak sareng murah dumasar kana kapiler pandu gelombang logam (MCC) pikeun nangtukeun panyerepan anu ultrasensitif. Jalur optik tiasa ningkat pisan, sareng langkung panjang tibatan panjang fisik MWC, sabab cahaya anu sumebar ku témbok sisi logam anu lemes sareng bergelombang tiasa dikandung dina kapiler henteu paduli sudut datangna. Konsentrasi sahandapeun 5,12 nM tiasa kahontal nganggo réagen kromogenik umum kusabab amplifikasi optik non-linier énggal sareng switching sampel anu gancang sareng deteksi glukosa.
Fotometri loba dipaké pikeun analisis renik sampel cair alatan lobana réagen kromogenik jeung alat optoéléktronik semikonduktor anu sayogi1,2,3,4,5. Dibandingkeun jeung panangtuan absorbansi dumasar kuvet tradisional, kapiler pandu gelombang cair (LWC) bakal mantul (TIR) ​​ku cara ngajaga cahaya probe tetep aya di jero kapiler1,2,3,4,5. Nanging, tanpa perbaikan salajengna, jalur optik ngan ukur caket kana panjang fisik LWC3.6, sareng ningkatkeun panjang LWC saluareun 1,0 m bakal ngalaman atenuasi cahaya anu kuat sareng résiko gelembung anu luhur, jsb.3, 7. Ngeunaan sél multi-pantulan anu diusulkeun pikeun perbaikan jalur optik, wates deteksi ngan ukur ningkat ku faktor 2,5-8,9.
Ayeuna aya dua jinis utama LWC, nyaéta kapiler Teflon AF (anu indéks biasna ngan ukur ~1,3, anu langkung handap tibatan cai) sareng kapiler silika anu dilapis ku Teflon AF atanapi pilem logam1,3,4. Pikeun ngahontal TIR dina antarmuka antara bahan dielektrik, bahan anu indéks biasna handap sareng sudut datang cahaya anu luhur diperyogikeun3,6,10. Ngeunaan kapiler Teflon AF, Teflon AF tiasa diambekan kusabab struktur porousna3,11 sareng tiasa nyerep sajumlah alit zat dina sampel cai. Pikeun kapiler kuarsa anu dilapis di luar ku Teflon AF atanapi logam, indéks bias kuarsa (1,45) langkung luhur tibatan kalolobaan sampel cair (misalna 1,33 pikeun cai)3,6,12,13. Pikeun kapiler anu dilapis ku pilem logam di jero, sipat transportasi parantos dikaji14,15,16,17,18, tapi prosés palapisna rumit, permukaan pilem logam ngagaduhan struktur kasar sareng porous4,19.
Salian ti éta, LWC komérsial (AF Teflon Coated Capillaries sareng AF Teflon Coated Silica Capillaries, World Precision Instruments, Inc.) gaduh sababaraha kalemahan sanésna, sapertos: pikeun gangguan. . Volume paéh anu ageung tina konektor TIR3,10, (2) (pikeun nyambungkeun kapiler, serat, sareng tabung inlet/outlet) tiasa ngajebak gelembung hawa10.
Dina waktos anu sami, nangtukeun kadar glukosa penting pisan pikeun diagnosis diabetes, sirosis ati sareng panyakit méntal20. sareng seueur metode deteksi sapertos fotometri (kalebet spektrofotometri 21, 22, 23, 24, 25 sareng kolorimetri dina kertas 26, 27, 28), galvanometri 29, 30, 31, fluorometri 32, 33, 34, 35, polarimetri optik 36, résonansi plasmon permukaan. 37, rongga Fabry-Perot 38, éléktrokimia 39 sareng éléktroforésis kapiler 40,41 sareng saterasna. Nanging, kaseueuran metode ieu meryogikeun alat anu mahal, sareng deteksi glukosa dina sababaraha konsentrasi nanomolar tetep janten tantangan (contona, pikeun pangukuran fotometri21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, konsentrasi glukosa anu panghandapna). Watesanna ngan ukur 30 nM nalika nanopartikel biru Prusia dianggo salaku mimik peroksidase). Analisis glukosa nanomolar sering diperyogikeun pikeun studi sélular tingkat molekuler sapertos inhibisi kamekaran kanker prostat manusa42 sareng paripolah fiksasi CO2 Prochlorococcus di sagara.
Dina tulisan ieu, hiji fotométer anu kompak sareng murah dumasar kana kapiler pandu gelombang logam (MWC), kapiler baja tahan karat SUS316L kalayan permukaan jero anu diéléktropoles, dikembangkeun pikeun nangtukeun panyerepan ultrasensitif. Kusabab cahaya tiasa kajebak di jero kapiler logam henteu paduli sudut datangna, jalur optik tiasa ningkat pisan ku panyebaran cahaya dina permukaan logam anu bergelombang sareng lemes, sareng langkung panjang tibatan panjang fisik MWC. Salaku tambahan, konektor-T anu saderhana dirancang pikeun sambungan optik sareng asupan/outlet cairan pikeun ngaminimalkeun volume anu paéh sareng nyingkahan jebakan gelembung. Pikeun fotométer MWC 7 cm, wates deteksi ningkat sakitar 3000 kali dibandingkeun sareng spéktrofotométer komérsial kalayan kuvet 1 cm kusabab paningkatan énggal tina jalur optik non-linier sareng switching sampel anu gancang, sareng konsentrasi deteksi glukosa ogé tiasa kahontal. ngan ukur 5,12 nM nganggo réagen kromogenik umum.
Sakumaha anu dipidangkeun dina Gambar 1, fotométer berbasis MWC diwangun ku MWC panjangna 7 cm kalayan permukaan jero anu diéléktropolish kelas EP, LED 505 nm kalayan lénsa, fotodetéktor gain anu tiasa disaluyukeun, sareng dua pikeun kopling optik sareng input cairan. Kaluar. Klep tilu arah anu disambungkeun kana tabung asupan Pike dianggo pikeun ngagentos sampel anu lebet. Tabung Peek pas pisan kana pelat kuarsa sareng MWC, janten volume anu paéh dina konektor-T dijaga seminimal mungkin, sacara efektif nyegah gelembung hawa kajebak. Salaku tambahan, sinar kolimasi tiasa gampang sareng efisien diasupkeun kana MWC ngalangkungan pelat kuarsa potongan-T.
Sampel sinar jeung cairan diasupkeun kana MCC ngaliwatan potongan-T, sarta sinar anu ngaliwatan MCC ditampi ku fotodetektor. Larutan anu asup tina sampel anu diwarnaan atawa kosong diasupkeun sacara gantian kana ICC ngaliwatan klep tilu arah. Numutkeun hukum Beer, kapadetan optik sampel anu diwarnaan bisa diitung tina persamaan. 1.10
dimana Vcolor sareng Vblank nyaéta sinyal kaluaran tina photodetektor nalika sampel warna sareng kosong diasupkeun kana MCC, masing-masing, sareng Vdark nyaéta sinyal latar tukang tina photodetektor nalika LED dipareuman. Parobihan dina sinyal kaluaran ΔV = Vcolor–Vblank tiasa diukur ku cara ngaganti sampel. Numutkeun persamaan. Sakumaha anu dipidangkeun dina Gambar 1, upami ΔV langkung alit tibatan Vblank–Vdark, nalika nganggo skéma switching sampling, parobahan leutik dina Vblank (contona drift) tiasa gaduh pangaruh anu sakedik kana nilai AMWC.
Pikeun ngabandingkeun kinerja fotométer basis MWC sareng spektrofotométer basis kuvet, larutan tinta beureum dianggo salaku sampel warna kusabab stabilitas warna anu saé sareng linieritas panyerepan konsentrasi anu saé, DI H2O salaku sampel kosong. Sakumaha anu dipidangkeun dina Tabel 1, sarangkaian larutan tinta beureum disiapkeun ku metode pengenceran serial nganggo DI H2O salaku pangleyur. Konsentrasi relatif sampel 1 (S1), cet beureum asli anu teu diéncérkeun, ditangtukeun salaku 1,0. Dina gambar. Gambar 2 nunjukkeun poto optik tina 11 sampel tinta beureum (S4 dugi ka S14) kalayan konsentrasi relatif (didaptarkeun dina Tabel 1) mimitian ti 8,0 × 10–3 (kénca) dugi ka 8,2 × 10–10 (katuhu).
Hasil pangukuran pikeun sampel 6 dipidangkeun dina Gambar 3(a). Titik-titik pergantian antara sampel anu diwarnaan sareng sampel kosong ditandaan dina gambar ku panah ganda "↔". Bisa katingali yén tegangan kaluaran ningkat gancang nalika ngaganti tina sampel warna ka sampel kosong sareng sabalikna. Vcolor, Vblank sareng ΔV anu saluyu tiasa didapet sapertos anu dipidangkeun dina gambar.
(a) Hasil pangukuran pikeun sampel 6, (b) sampel 9, (c) sampel 13, sareng (d) sampel 14 nganggo fotometer berbasis MWC.
Hasil pangukuran pikeun sampel 9, 13, sareng 14 dipidangkeun dina Gambar 3(b)-(d). Sakumaha anu dipidangkeun dina Gambar 3(d), ΔV anu diukur ngan ukur 5 nV, anu ampir 3 kali nilai noise (2 nV). ΔV anu alit hésé dibédakeun tina noise. Ku kituna, wates deteksi ngahontal konsentrasi relatif 8,2 × 10-10 (sampel 14). Kalayan bantosan persamaan. 1. Absorbansi AMWC tiasa diitung tina nilai Vcolor, Vblank sareng Vdark anu diukur. Pikeun fotodetektor kalayan gain 104 Vdark nyaéta -0,68 μV. Hasil pangukuran pikeun sadaya sampel diringkeskeun dina Tabel 1 sareng tiasa dipendakan dina bahan tambahan. Sakumaha anu dipidangkeun dina Tabel 1, absorbansi anu kapanggih dina konsentrasi anu luhur jenuh, janten absorbansi di luhur 3,7 henteu tiasa diukur nganggo spéktrométer berbasis MWC.
Pikeun babandingan, sampel tinta beureum ogé diukur nganggo spektrofotometer sareng absorbansi Acuvette anu diukur dipidangkeun dina Gambar 4. Nilai Acuvette dina 505 nm (sakumaha anu dipidangkeun dina Tabel 1) diala ku cara ningali kurva sampel 10, 11, atanapi 12 (sakumaha anu dipidangkeun dina inset). kana Gambar 4) salaku garis dasar. Sakumaha anu dipidangkeun, wates deteksi ngahontal konsentrasi relatif 2,56 x 10-6 (sampel 9) sabab kurva absorpsi sampel 10, 11 sareng 12 teu tiasa dibédakeun. Ku kituna, nalika nganggo fotometer berbasis MWC, wates deteksi ningkat ku faktor 3125 dibandingkeun sareng spektrofotometer berbasis kuvet.
Gumantungna serapan-konsentrasi dipidangkeun dina Gambar 5. Pikeun pangukuran kuvet, serapan sabanding jeung konsentrasi tinta dina panjang jalur 1 cm. Sedengkeun, pikeun pangukuran dumasar MWC, paningkatan serapan non-linier dititénan dina konsentrasi anu handap. Numutkeun hukum Beer, serapan sabanding jeung panjang jalur optik, janten gain serapan AEF (didefinisikeun salaku AEF = AMWC/Acuvette dina konsentrasi tinta anu sami) nyaéta babandingan MWC jeung panjang jalur optik kuvet. Sakumaha anu dipidangkeun dina Gambar 5, dina konsentrasi anu luhur, AEF konstan nyaéta sakitar 7,0, anu lumrah sabab panjang MWC persis 7 kali panjang kuvet 1 cm. Nanging, dina konsentrasi anu handap (konsentrasi anu aya hubunganana <1,28 × 10-5), AEF ningkat nalika konsentrasi turun sareng bakal ngahontal nilai 803 dina konsentrasi anu aya hubunganana 8,2 × 10-10 ku cara ékstrapolasi kurva pangukuran dumasar kuvet. Nanging, dina konsentrasi anu handap (konsentrasi anu aya hubunganana <1,28 × 10-5), AEF ningkat nalika konsentrasi turun sareng bakal ngahontal nilai 803 dina konsentrasi anu aya hubunganana 8,2 × 10-10 ku cara ékstrapolasi kurva pangukuran dumasar kuvet. Однако при низких концентрациях (относительная концентрация <1,28 × 10–5) AEF увеличивается с уменьшением трация достигать значения 803 при относительной концентрации 8,2 × 10–10 при экстраполяции кривой измерения на основет . Nanging, dina konsentrasi anu handap (konsentrasi relatif <1,28 × 10–5), AEF ningkat nalika konsentrasi turun sareng tiasa ngahontal nilai 803 dina konsentrasi relatif 8,2 × 10–10 nalika diekstrapolasi tina kurva pangukuran dumasar 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 уменьшениениецим экстраполяции кривой измерения на основе кюветы она достигает значения относительной концентрации 8,2 × 803 10. Nanging, dina konsentrasi anu handap (konsentrasi anu relevan < 1,28 × 10-5) AED ningkat nalika konsentrasi turun, sareng nalika diekstrapolasi tina kurva pangukuran dumasar kuvet, éta ngahontal nilai konsentrasi relatif 8,2 × 10–10803.Ieu ngahasilkeun jalur optik anu saluyu 803 cm (AEF × 1 cm), anu langkung panjang tibatan panjang fisik MWC, sareng bahkan langkung panjang tibatan LWC pangpanjangna anu sayogi sacara komersil (500 cm ti World Precision Instruments, Inc.). Doko Engineering LLC gaduh panjang 200 cm). Kanaékan non-linier dina panyerepan dina LWC ieu teu acan dilaporkeun sateuacanna.
Dina gambar 6(a)-(c) témbongkeun gambar optik, gambar mikroskop, sareng gambar profiler optik tina beungeut jero bagian MWC. Sakumaha anu dipidangkeun dina gambar 6(a), beungeut jerona lemes sareng herang, tiasa ngagambarkeun cahaya anu katingali, sareng réfléksibel pisan. Sakumaha anu dipidangkeun dina gambar 6(b), kusabab deformabilitas sareng sifat kristal logam, mesa leutik sareng iregularitas némbongan dina beungeut anu lemes. Kalawan lega anu leutik (<5 μm×5 μm), karasana kalolobaan permukaan kurang ti 1,2 nm (Gambar 6(c)). Lamun ningali wewengkon nu leutik (<5 μm×5 μm), karasana kalolobaan beungeut kurang ti 1,2 nm (Gambar 6(c)). Ввиду малой площади (<5 мкм×5 мкм) шероховатость большей части поверхности составляет менее 1,2 нм (v. 6(). Kusabab wewengkonna leutik (<5 µm×5 µm), karasana kalolobaan beungeut kurang ti 1,2 nm (Gambar 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 мене ((1,2 нм). Kalawan nganggap wewengkonna nu leutik (<5 µm × 5 µm), karasana kalolobaan beungeut kurang ti 1,2 nm (Gambar 6(c)).
(a) Gambar optik, (b) gambar mikroskop, sareng (c) gambar optik tina permukaan internal potongan MWC.
Sakumaha anu dipidangkeun dina gambar 7(a), jalur optik LOP dina kapiler ditangtukeun ku sudut datang θ (LOP = LC/sinθ, dimana LC nyaéta panjang fisik kapiler). Pikeun kapiler Teflon AF anu dieusi ku DI H2O, sudut datang kedah langkung ageung tibatan sudut kritis 77,8°, janten LOP kirang ti 1,02 × LC tanpa perbaikan salajengna3.6. Samentawis, sareng MWC, kurungan cahaya di jero kapiler henteu gumantung kana indéks bias atanapi sudut datang, janten nalika sudut datang nurun, jalur cahaya tiasa langkung panjang tibatan panjang kapiler (LOP »LC). Sakumaha anu dipidangkeun dina gambar 7(b), permukaan logam bergelombang tiasa nimbulkeun hamburan cahaya, anu tiasa ningkatkeun jalur optik sacara signifikan.
Ku kituna, aya dua jalur cahaya pikeun MWC: cahaya langsung tanpa pantulan (LOP = LC) sareng cahaya huntu gergaji kalayan sababaraha pantulan antara témbok sisi (LOP » LC). Numutkeun hukum Beer, inténsitas cahaya langsung sareng zigzag anu dikirimkeun tiasa dikedalkeun salaku PS×exp(-α×LC) sareng PZ×exp(-α×LOP) masing-masing, dimana konstanta α nyaéta koéfisién panyerepan, anu gumantung sagemblengna kana konsentrasi tinta.
Pikeun tinta konsentrasi luhur (misalna, konsentrasi anu aya patalina >1,28 × 10-5), cahaya zigzag dilemahkeun pisan sareng inténsitasna jauh langkung handap tibatan cahaya lempeng, kusabab koefisien serapan anu ageung sareng jalur optikna anu langkung panjang. Pikeun tinta konsentrasi luhur (misalna, konsentrasi anu aya patalina >1,28 × 10-5), cahaya zigzag dilemahkeun pisan sareng inténsitasna jauh langkung handap tibatan cahaya lempeng, kusabab koefisien serapan anu ageung sareng jalur optikna anu langkung panjang. Для чернил с высокой концентрацией (conto, относительная концентрация >1,28 × 10-5) зигзагообразный слунтрация его интенсивность намного ниже, чем у прямого света, из-за большого коэффициента поглощения и гораздогочочоклен излучения. Pikeun tinta konsentrasi luhur (misalna konsentrasi relatif >1.28×10-5), cahaya zigzag dilemahkeun pisan sareng inténsitasna jauh langkung handap tibatan cahaya langsung kusabab koéfisién panyerepan anu ageung sareng émisi optik anu langkung lami.lagu.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 ， 低度， 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 (conto, релевантные концентрации >1,28×10-5) зигзагообразный светльзнат,светльзна и его интенсивность намного ниже, чем у прямого света из-за большого коэффициента поглощения и болонти глителения времени. Pikeun tinta konsentrasi luhur (misalna, konsentrasi anu relevan >1.28×10-5), cahaya zigzag dilemahkeun sacara signifikan sareng inténsitasna jauh langkung handap tibatan cahaya langsung kusabab koéfisién panyerepan anu ageung sareng waktos optik anu langkung lami.jalan leutik.Ku kituna, cahaya langsung ngadominasi panangtuan absorbansi (LOP=LC) sareng AEF dijaga konstan dina ~7.0. Sabalikna, nalika koefisien panyerepan nurun kalawan turunna konsentrasi tinta (misalna, konsentrasi anu aya patalina <1,28 × 10-5), inténsitas cahaya zigzag ningkat langkung gancang tibatan cahaya lempeng teras cahaya zigzag mimiti maénkeun peran anu langkung penting. Sabalikna, nalika koefisien panyerepan nurun kalawan turunna konsentrasi tinta (misalna, konsentrasi anu aya patalina <1,28 × 10-5), inténsitas cahaya zigzag ningkat langkung gancang tibatan cahaya lempeng teras cahaya zigzag mimiti maénkeun peran anu langkung penting. Напротив, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил (например, относительность 2 × 1 10-5), интенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее, чем у прямого света, и затем начинает игратоть света. Sabalikna, nalika koefisien panyerepan nurun kalawan turunna konsentrasi tinta (contona, konsentrasi relatif <1,28 × 10-5), inténsitas cahaya zigzag ningkat langkung gancang tibatan cahaya langsung, teras cahaya zigzag mimiti diputer.peran anu langkung 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覲。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 ， 关 浓度 1-2 × 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, соответрацил < 1,28×10-5), интенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее, чем прямого, и тогда зигзагообразнаты более важную роль. Sabalikna, nalika koefisien serapan nurun kalawan turunna konsentrasi tinta (contona, konsentrasi anu saluyu < 1,28 × 10-5), inténsitas cahaya zigzag ningkat langkung gancang tibatan cahaya langsung, teras cahaya zigzag mimiti maénkeun peran anu langkung penting.karakter peran.Ku kituna, kusabab jalur optik sawtooth (LOP » LC), AEF tiasa ningkat langkung ti 7,0. Karakteristik transmisi cahaya MWC anu tepat tiasa diala nganggo téori modeu waveguide.
Salian ti ningkatkeun jalur optik, switching sampel anu gancang ogé nyumbang kana wates deteksi anu ultra-rendah. Kusabab volume MCC anu alit (0,16 ml), waktos anu diperyogikeun pikeun ngagentos sareng ngarobih solusi dina MCC tiasa kirang ti 20 detik. Sakumaha anu dipidangkeun dina Gambar 5, nilai AMWC anu tiasa dideteksi minimum (2,5 × 10–4) nyaéta 4 kali langkung handap tibatan Acuvette (1,0 × 10–3). Switching gancang tina solusi anu ngalir dina kapiler ngirangan pangaruh noise sistem (contona drift) kana akurasi bédana absorbansi dibandingkeun sareng solusi ingetan dina kuvet. Salaku conto, sapertos anu dipidangkeun dina gambar 3(b)-(d), ΔV tiasa gampang dibédakeun tina sinyal drift kusabab switching sampel anu gancang dina kapiler volume alit.
Sakumaha anu dipidangkeun dina Tabel 2, rupa-rupa larutan glukosa dina rupa-rupa konsentrasi disiapkeun nganggo DI H2O salaku pangleyur. Sampel anu diwarnaan atanapi kosong disiapkeun ku cara nyampur larutan glukosa atanapi cai deionisasi sareng larutan kromogenik glukosa oksidase (GOD) sareng peroksidase (POD) 37 dina babandingan volume tetep 3:1, masing-masing. Dina gambar 8 nunjukkeun poto optik salapan sampel anu diwarnaan (S2-S10) kalayan konsentrasi glukosa mimitian ti 2,0 mM (kénca) dugi ka 5,12 nM (katuhu). Beureumna nurun kalayan turunna konsentrasi glukosa.
Hasil pangukuran sampel 4, 9, sareng 10 nganggo fotometer berbasis MWC dipidangkeun dina Gambar 9(a)-(c). Sakumaha anu dipidangkeun dina gambar 9(c), ΔV anu diukur janten kirang stabil sareng laun-laun ningkat salami pangukuran sabab warna réagen GOD-POD sorangan (sanaos tanpa nambihan glukosa) laun-laun robih dina cahaya. Ku kituna, pangukuran ΔV anu berturut-turut henteu tiasa diulang pikeun sampel kalayan konsentrasi glukosa kirang ti 5,12 nM (sampel 10), sabab nalika ΔV cukup alit, ketidakstabilan réagen GOD-POD henteu tiasa dipaliré deui. Ku alatan éta, wates deteksi pikeun larutan glukosa nyaéta 5,12 nM, sanaos nilai ΔV anu saluyu (0,52 µV) langkung ageung tibatan nilai noise (0,03 µV), nunjukkeun yén ΔV alit masih tiasa dideteksi. Wates deteksi ieu tiasa langkung ningkat ku ngagunakeun réagen kromogenik anu langkung stabil.
(a) Hasil pangukuran pikeun sampel 4, (b) sampel 9, sareng (c) sampel 10 nganggo fotometer berbasis MWC.
Absorbansi AMWC tiasa diitung nganggo nilai Vcolor, Vblank sareng Vdark anu diukur. Pikeun fotodetektor kalayan gain 105 Vdark nyaéta -0,068 μV. Pangukuran pikeun sadaya sampel tiasa diatur dina bahan tambahan. Pikeun babandingan, sampel glukosa ogé diukur nganggo spektrofotometer sareng absorbansi Acuvette anu diukur ngahontal wates deteksi 0,64 µM (sampel 7) sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 10.
Hubungan antara absorbansi sareng konsentrasi dipidangkeun dina Gambar 11. Kalayan fotometer berbasis MWC, paningkatan 125 kali lipat dina wates deteksi kahontal dibandingkeun sareng spektrofotometer berbasis kuvet. Peningkatan ieu langkung handap tibatan uji tinta beureum kusabab stabilitas réagen GOD-POD anu goréng. Peningkatan absorbansi non-linier dina konsentrasi anu handap ogé dititénan.
Fotometer berbasis MWC parantos dikembangkeun pikeun deteksi sampel cairan anu ultra-sénsitip. Jalur optik tiasa ningkat pisan, sareng langkung panjang tibatan panjang fisik MWC, sabab cahaya anu sumebar ku témbok sisi logam anu lemes sareng bergelombang tiasa dikandung dina kapiler henteu paduli sudut datangna. Konsentrasi sahandapeun 5,12 nM tiasa kahontal nganggo réagen GOD-POD konvensional hatur nuhun kana amplifikasi optik non-linier énggal sareng switching sampel anu gancang sareng deteksi glukosa. Fotometer anu kompak sareng murah ieu bakal seueur dianggo dina élmu kahirupan sareng pemantauan lingkungan pikeun analisis renik.
Sakumaha anu dipidangkeun dina Gambar 1, fotométer berbasis MWC diwangun ku MWC panjangna 7 cm (diaméter jero 1,7 mm, diaméter luar 3,18 mm, permukaan jero anu diéléktropolimer kelas EP, kapiler baja tahan karat SUS316L), LED panjang gelombang 505 nm (Thorlabs M505F1), sareng lénsa (sumebarna sinar sakitar 6,6 derajat), fotodetektor gain variabel (Thorlabs PDB450C) sareng dua konektor-T pikeun komunikasi optik sareng cairan asup/kaluar. Konektor-T didamel ku cara ngabeungkeut pelat kuarsa transparan kana tabung PMMA dimana tabung MWC sareng Peek (ID 0,72 mm, OD 1,6 mm, Vici Valco Corp.) dipasang pageuh sareng dilem. Klep tilu arah anu disambungkeun kana tabung asupan Pike dianggo pikeun ngagentos sampel anu asup. Fotodetektor tiasa ngarobih daya optik anu ditampi P janten sinyal tegangan anu dikuatkeun N×V (dimana V/P = 1.0 V/W dina 1550 nm, gain N tiasa disaluyukeun sacara manual dina kisaran 103-107). Pikeun singgetna, V dianggo tibatan N×V salaku sinyal kaluaran.
Sabalikna, spektrofotometer komérsial (Agilent Technologies Cary 300 series with R928 High Efficiency Photomultiplier) kalawan sél kuvet 1,0 cm ogé dianggo pikeun ngukur absorbansi sampel cairan.
Beungeut jero potongan MWC dipariksa nganggo profiler permukaan optik (ZYGO New View 5022) kalayan résolusi vertikal sareng lateral 0,1 nm sareng 0,11 µm, masing-masing.
Sadaya bahan kimia (tingkat analitik, teu aya purifikasi salajengna) dipésér ti Sichuan Chuangke Biotechnology Co., Ltd. Alat uji glukosa kalebet glukosa oksidase (GOD), peroksidase (POD), 4-aminoantipirin sareng fenol, jsb. Larutan kromogenik disiapkeun ku metode GOD-POD 37 anu biasa.
Sakumaha anu dipidangkeun dina Tabel 2, sababaraha larutan glukosa dina rupa-rupa konsentrasi disiapkeun nganggo DI H2O salaku pangencerna nganggo metode pengenceran serial (tingali Bahan Tambahan pikeun langkung lengkepna). Nyiapkeun sampel anu diwarnaan atanapi kosong ku cara nyampur larutan glukosa atanapi cai deionisasi sareng larutan kromogenik dina babandingan volume tetep 3:1, masing-masing. Sadaya sampel disimpen dina suhu 37°C anu dijaga tina cahaya salami 10 menit sateuacan diukur. Dina metode GOD-POD, sampel anu diwarnaan janten beureum kalayan panyerepan maksimum dina 505 nm, sareng panyerepan ampir sabanding sareng konsentrasi glukosa.
Sakumaha anu dipidangkeun dina Tabel 1, sarangkaian larutan tinta beureum (Ostrich Ink Co., Ltd., Tianjin, Cina) disiapkeun ku metode pengenceran serial nganggo DI H2O salaku pangleyur.
Kumaha nyutat artikel ieu: Bai, M. et al. Fotometer kompak dumasar kana kapiler pandu gelombang logam: pikeun nangtukeun konsentrasi nanomolar glukosa. élmu. 5, 10476. doi: 10.1038/srep10476 (2015).
Dress, P. & Franke, H. Ningkatkeun akurasi analisis cairan sareng kontrol nilai pH nganggo waveguide inti cairan. Dress, P. & Franke, H. Ningkatkeun akurasi analisis cairan sareng kontrol nilai pH nganggo waveguide inti cairan.Dress, P. sareng Franke, H. Ningkatkeun akurasi analisis cairan sareng kontrol pH nganggo waveguide inti cairan. 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. sareng Franke, H. Ningkatkeun akurasi analisis cairan sareng kontrol pH nganggo pandu gelombang inti cairan.Pindah ka élmu pangaweruh. méter. 68, 2167–2171 (1997).
Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA Panangtuan kolorimetri kontinyu tina amonium dina cai laut nganggo sél kapiler pandu gelombang cair jalur panjang. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA Panangtuan kolorimetri kontinyu tina amonium dina cai laut nganggo sél kapiler pandu gelombang cair jalur panjang.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ sareng Hansel, DA Panangtuan kolorimetri kontinyu tina jumlah amonium dina cai laut nganggo sél kapiler kalayan 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 sareng Hansel, DA Panangtuan kolorimetri kontinyu tina jumlah amonium dina cai laut nganggo kapiler pandu gelombang cair jarak jauh.Kimia dina bulan Maret. 96, 73–85 (2005).
Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Tinjauan ngeunaan aplikasi anyar sél kapiler waveguide cair dina téknik analisis dumasar aliran pikeun ningkatkeun sensitivitas metode deteksi spéktroskopi. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Tinjauan ngeunaan aplikasi anyar sél kapiler waveguide cair dina téknik analisis dumasar aliran pikeun ningkatkeun sensitivitas metode deteksi spéktroskopi.Pascoa, RNMJ, Toth, IV sareng Rangel, AOSS Tinjauan ngeunaan aplikasi sél kapiler waveguide cair anu nembe dianggo dina téknik analisis aliran pikeun ningkatkeun sensitivitas metode deteksi spéktroskopi. 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，以提高光谱的是。 Páscoa, rnmj, tóth, IV & rangel, aoss方法 的。。 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 纵 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 sareng Rangel, AOSS Tinjauan ngeunaan aplikasi sél kapiler waveguide cair anyar dina metode analitis berbasis aliran pikeun ningkatkeun sensitivitas metode deteksi spéktroskopi.anus. Chim. Act 739, 1-13 (2012).
Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Panalungtikan ngeunaan ketebalan pilem Ag, AgI dina kapiler pikeun pandu gelombang kosong. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Panalungtikan ngeunaan ketebalan pilem Ag, AgI dina kapiler pikeun pandu gelombang kosong.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. sareng Shen J. Panalungtikan ngeunaan ketebalan pilem Ag, AgI dina kapiler pikeun pandu gelombang kosong. 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. Panalungtikan ngeunaan ketebalan lapisan ipis Ag sareng AgI dina saluran hawa.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. sareng Shen J. Panalungtikan ngeunaan ketebalan pilem ipis Ag, AgI dina kapiler waveguide berongga.Fisika infrabeureum. téknologi 42, 501–508 (2001).
Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Nangtukeun konsentrasi nanomolar fosfat dina cai alami nganggo injeksi aliran kalayan sél kapiler pandu gelombang cair panjang jalur panjang sareng deteksi spektrofotometri kaayaan padet. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Nangtukeun konsentrasi nanomolar fosfat dina cai alami nganggo injeksi aliran kalayan sél kapiler pandu gelombang cair panjang jalur panjang sareng deteksi spektrofotometri kaayaan padet.Gimbert, LJ, Haygarth, PM sareng Worsfold, PJ Nangtukeun konsentrasi fosfat nanomolar dina cai alami nganggo injeksi aliran nganggo sél kapiler pandu gelombang cair sareng deteksi spektrofotometri kaayaan padet. 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 Nangtukeun konsentrasi fosfat dina cai alami nganggo jarum suntik cair sareng tabung kapiler pandu gelombang cair jarak jauh.Gimbert, LJ, Haygarth, PM sareng Worsfold, PJ Nangtukeun fosfat nanomolar dina cai alami nganggo aliran injeksi sareng pandu gelombang kapiler kalayan jalur optik anu panjang sareng deteksi spektrofotometri kaayaan padet.Taranta 71, 1624–1628 (2007).
Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Linearitas sareng panjang jalur optik efektif sél kapiler pandu gelombang cair. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Linearitas sareng panjang jalur optik efektif sél kapiler pandu gelombang cair.Belz M., Dress P., Suhitsky A. sareng Liu S. Linearitas sareng panjang jalur optik efektif dina pandu gelombang cair dina sél 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. Linieritas sareng panjang efektif cai cair.Belz M., Dress P., Suhitsky A. sareng Liu S. Panjang jalur optik linier sareng efektif dina gelombang cair sél kapiler.SPIE 3856, 271–281 (1999).
Dallas, T. & Dasgupta, PK Cahaya di tungtung torowongan: aplikasi analitis anyar tina pandu gelombang inti cair. Dallas, T. & Dasgupta, PK Cahaya di tungtung torowongan: aplikasi analitis anyar tina pandu gelombang inti cair.Dallas, T. sareng Dasgupta, PK Cahaya di tungtung torowongan: aplikasi analitis anyar tina pandu gelombang inti cair. Dallas, T. & Dasgupta, PK Light di tungtung torowongan:液芯波导的最新分析应用。 Dallas, T. & Dasgupta, PK Light di tungtung torowongan:液芯波导的最新分析应用。Dallas, T. sareng Dasgupta, PK Cahaya di tungtung torowongan: aplikasi analitis panganyarna tina pandu gelombang inti cair.TrAC, analisis tren. Kimia. 23, 385–392 (2004).
Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID Sél deteksi fotométrik pantulan internal total anu serbaguna pikeun analisis aliran. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID Sél deteksi fotométrik pantulan internal total anu serbaguna pikeun analisis aliran.Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR sareng McKelvey, ID Sél pantulan internal total fotometrik universal pikeun 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 sareng McKelvey, ID Sél fotométrik Universal TIR pikeun analisis aliran.Taranta 79, 830–835 (2009).
Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Sél aliran fotométrik multi-réfléksi pikeun dianggo dina analisis injeksi aliran cai muara. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Sél aliran fotométrik multi-réfléksi pikeun dianggo dina analisis injeksi aliran cai muara.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ sareng McKelvey, ID Sél aliran fotometrik multi-reflektansi pikeun dianggo dina analisis aliran cai 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 sareng McKelvey, ID Sél aliran fotometrik multi-reflektansi pikeun analisis injeksi aliran di cai muara.anus Chim. Acta 499, 81-89 (2003).
Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Fotométer genggam dumasar kana deteksi panyerepan pandu gelombang inti cair pikeun sampel skala nanoliter. Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Fotométer genggam dumasar kana deteksi panyerepan pandu gelombang inti cair pikeun sampel skala nanoliter.Pan, J.-Z., Yao, B. sareng Fang, K. Fotométer genggam dumasar kana deteksi panyerepan panjang gelombang inti cair pikeun 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. Dumasar kana 液芯波波水水水油法的纳法手手手持光度计。Pan, J.-Z., Yao, B. sareng Fang, K. Fotométer genggam kalayan sampel skala nano dumasar kana deteksi panyerepan dina gelombang inti cair.anus Kimia. 82, 3394–3398 (2010).
Zhang, J.-Z. Ningkatkeun sensitivitas analisis aliran injeksi ku cara ngagunakeun sél aliran kapiler kalayan jalur optik anu panjang pikeun deteksi spektrofotometri. anus. élmu. 22, 57–60 (2006).
D'Sa, EJ & Steward, RG Aplikasi pandu gelombang kapiler cair dina spéktroskopi absorbansi (Balesan kana koméntar ku Byrne sareng Kaltenbacher). D'Sa, EJ & Steward, RG Aplikasi pandu gelombang kapiler cair dina spéktroskopi absorbansi (Balesan kana koméntar ku Byrne sareng Kaltenbacher).D'Sa, EJ sareng Steward, RG Aplikasi pandu gelombang kapiler cair dina spéktroskopi serapan (Balesan kana koméntar ku Byrne sareng 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 Aplikasi cairan 毛绿波波对在spéktrum nyerep（回复Byrne和Kaltenbacher的评论）.D'Sa, EJ sareng Steward, RG Pandu gelombang kapiler cair pikeun spéktroskopi panyerepan (ngawaler kana koméntar ku Byrne sareng Kaltenbacher).limonol. Ahli Kelautan. 46, 742–745 (2001).
Khijwania, SK & Gupta, BD Sensor panyerepan médan serat optik anu gancang robah: Pangaruh parameter serat sareng géométri probe. Khijwania, SK & Gupta, BD Sensor panyerepan médan serat optik anu gancang robah: Pangaruh parameter serat sareng géométri probe.Hijvania, SK sareng Gupta, BD Sensor Penyerapan Medan Evanescent Serat Optik: Pangaruh Parameter Serat sareng Géométri 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 sareng Gupta, BD Sénsor serat optik panyerepan médan evanescent: pangaruh parameter serat sareng géométri probe.Optik sareng Éléktronik Kuantum 31, 625–636 (1999).
Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Kaluaran sudut tina sénsor Raman waveguide anu dilapis logam, kosong. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Kaluaran sudut tina sénsor Raman waveguide anu dilapis logam, kosong.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. sareng Woodruff, SD Kaluaran sudut tina sénsor Raman waveguide berongga kalayan 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. sareng Woodruff, SD Kaluaran sudut tina sénsor Raman kalayan pandu gelombang logam polos.aplikasi pikeun milih 51, 2023-2025 (2012).
Harrington, JA Tinjauan ngeunaan pandu gelombang kosong pikeun transmisi IR. integrasi serat. pikeun dipilih. 19, 211–227 (2000).