Tack för att du besöker Nature.com. Webbläsarversionen du använder har begränsat CSS-stöd. För bästa möjliga upplevelse rekommenderar vi att du använder en uppdaterad webbläsare (eller inaktiverar kompatibilitetsläge i Internet Explorer). Under tiden, för att säkerställa fortsatt stöd, kommer vi att rendera webbplatsen utan stilar och JavaScript.
Spåranalys av flytande prover har ett brett användningsområde inom biovetenskap och miljöövervakning. I detta arbete har vi utvecklat en kompakt och billig fotometer baserad på metallvågledarkapillärer (MCC) för ultrakänslig bestämning av absorption. Den optiska vägen kan ökas kraftigt, och är mycket längre än den fysiska längden på MWC:n, eftersom ljus som sprids av de korrugerade, släta metallsidoväggarna kan hållas inne i kapillären oavsett infallsvinkel. Koncentrationer så låga som 5,12 nM kan uppnås med vanliga kromogena reagens tack vare ny icke-linjär optisk amplifiering och snabb provväxling och glukosdetektion.
Fotometri används ofta för spåranalys av vätskeprover på grund av överflödet av tillgängliga kromogena reagens och halvledaroptoelektroniska komponenter1,2,3,4,5. Jämfört med traditionell kyvettbaserad absorbansbestämning reflekterar (TIR) ​​vätskevågledarkapillärer (LWC) genom att hålla sondljuset inuti kapillären1,2,3,4,5. Utan ytterligare förbättringar är dock den optiska vägen bara nära den fysiska längden av LWC3,6, och att öka LWC-längden utöver 1,0 m kommer att drabbas av stark ljusdämpning och en hög risk för bubblor etc.3, 7. När det gäller den föreslagna multireflektionscellen för förbättringar av den optiska vägen förbättras detektionsgränsen endast med en faktor 2,5–8,9.
Det finns för närvarande två huvudtyper av LWC, nämligen Teflon AF-kapillärer (med ett brytningsindex på endast ~1,3, vilket är lägre än vattens) och kiseldioxidkapillärer belagda med Teflon AF eller metallfilmer1,3,4. För att uppnå TIR vid gränssnittet mellan dielektriska material krävs material med lågt brytningsindex och höga ljusinfallsvinklar3,6,10. När det gäller Teflon AF-kapillärer är Teflon AF andningsbart på grund av sin porösa struktur3,11 och kan absorbera små mängder ämnen i vattenprover. För kvartskapillärer belagda på utsidan med Teflon AF eller metall är brytningsindexet för kvarts (1,45) högre än de flesta flytande prover (t.ex. 1,33 för vatten)3,6,12,13. För kapillärer belagda med en metallfilm inuti har transportegenskaper studerats14,15,16,17,18, men beläggningsprocessen är komplicerad, ytan på metallfilmen har en grov och porös struktur4,19.
Dessutom har kommersiella LWC:er (AF Teflonbelagda kapillärer och AF Teflonbelagda kiseldioxidkapillärer, World Precision Instruments, Inc.) några andra nackdelar, såsom: fel. Den stora dödvolymen hos TIR3,10, (2) T-kopplingen (för att ansluta kapillärer, fibrer och inlopps-/utloppsrör) kan fånga luftbubblor10.
Samtidigt är bestämning av glukosnivåer av stor betydelse för diagnos av diabetes, levercirros och psykisk sjukdom20. och många detektionsmetoder såsom fotometri (inklusive spektrofotometri21, 22, 23, 24, 25 och kolorimetri på papper26, 27, 28), galvanometri29, 30, 31, fluorometri32, 33, 34, 35, optisk polarimetri36, ytplasmonresonans37, Fabry-Perot-kavitet38, elektrokemi39 och kapillärelektrofores40,41 och så vidare. De flesta av dessa metoder kräver dock dyr utrustning, och detektion av glukos vid flera nanomolära koncentrationer är fortfarande en utmaning (till exempel för fotometriska mätningar21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, den lägsta glukoskoncentrationen). begränsningen var endast 30 nM när preussisk blå nanopartiklar användes som peroxidasimitatorer). Nanomolära glukosanalyser krävs ofta för cellulära studier på molekylär nivå, såsom hämning av tillväxt av mänsklig prostatacancer42 och CO2-fixeringsbeteendet hos Prochlorococcus i havet.
I den här artikeln utvecklades en kompakt och billig fotometer baserad på en metallvågledarkapillär (MWC), en kapillär av rostfritt stål av SUS316L med en elektropolerad inre yta, för ultrakänslig absorptionsbestämning. Eftersom ljus kan fångas inuti metallkapillärer oavsett infallsvinkel, kan den optiska vägen ökas kraftigt genom ljusspridning på korrugerade och släta metallytor, och är mycket längre än MWC:ns fysiska längd. Dessutom designades en enkel T-koppling för den optiska anslutningen och vätskeinlopp/-utlopp för att minimera dödvolym och undvika bubbelinfångning. För 7 cm MWC-fotometern förbättras detektionsgränsen med cirka 3000 gånger jämfört med den kommersiella spektrofotometern med 1 cm kyvett tack vare den nya förbättringen av den icke-linjära optiska vägen och snabb provväxling, och glukosdetekteringskoncentrationen kan också uppnås på endast 5,12 nM med vanliga kromogena reagens.
Som visas i figur 1 består den MWC-baserade fotometern av en 7 cm lång MWC med en elektropolerad insida av EP-kvalitet, en 505 nm LED med en lins, en fotodetektor med justerbar förstärkning och två för optisk koppling och vätskeinmatning. Utgång. En trevägsventil ansluten till Pike-inloppsröret används för att koppla om det inkommande provet. Peek-röret sitter tätt mot kvartsplattan och MWC, så dödvolymen i T-kopplingen hålls till ett minimum, vilket effektivt förhindrar att luftbubblor fångas. Dessutom kan den kollimerade strålen enkelt och effektivt föras in i MWC genom T-styckets kvartsplatta.
Strålen och det flytande provet förs in i MCC:n genom ett T-rör, och strålen som passerar genom MCC:n tas emot av en fotodetektor. Inkommande lösningar av färgade eller blankprover fördes växelvis in i ICC:n genom en trevägsventil. Enligt Beers lag kan den optiska densiteten för ett färgat prov beräknas från ekvationen. 1.10
där Vcolor och Vblank är utsignalerna från fotodetektorn när färg- respektive blankprover införs i MCC, och Vdark är bakgrundssignalen från fotodetektorn när lysdioden släcks. Förändringen i utsignalen ΔV = Vcolor–Vblank kan mätas genom att växla mellan prover. Enligt ekvationen. Som visas i figur 1, om ΔV är mycket mindre än Vblank–Vdark, kan små förändringar i Vblank (t.ex. drift) ha liten effekt på AMWC-värdet när ett samplingsväxlingsschema används.
För att jämföra prestandan hos den MWC-baserade fotometern med den kyvettbaserade spektrofotometern användes en röd bläcklösning som färgprov på grund av dess utmärkta färgstabilitet och goda koncentrations-absorbanslinearitet, DI H2O som blankprov. Som visas i tabell 1 framställdes en serie röda bläcklösningar med serieutspädningsmetoden med DI H2O som lösningsmedel. Den relativa koncentrationen av prov 1 (S1), outspädd original röd färg, bestämdes till 1,0. Figur 2 visar optiska fotografier av 11 röda bläckprover (S4 till S14) med relativa koncentrationer (listade i tabell 1) från 8,0 × 10–3 (vänster) till 8,2 × 10–10 (höger).
Mätresultaten för prov 6 visas i figur 3(a). Växlingspunkterna mellan färgade och blanka prover är markerade i figuren med dubbla pilar "↔". Det framgår att utspänningen ökar snabbt vid växling från färgade prover till blanka prover och vice versa. Vcolor, Vblank och motsvarande ΔV kan erhållas enligt figuren.
(a) Mätresultat för prov 6, (b) prov 9, (c) prov 13 och (d) prov 14 med en MWC-baserad fotometer.
Mätresultaten för proverna 9, 13 och 14 visas i figur 3(b)-(d). Som visas i figur 3(d) är det uppmätta ΔV endast 5 nV, vilket är nästan 3 gånger brusvärdet (2 nV). Ett litet ΔV är svårt att skilja från brus. Således nådde detektionsgränsen en relativ koncentration på 8,2 × 10⁻⁶ (prov 14). Med hjälp av ekvationerna. 1. AMWC-absorbansen kan beräknas från uppmätta Vcolor-, Vblank- och Vdark-värden. För en fotodetektor med en förstärkning på 10⁴ är Vdark -0,68 μV. Mätresultaten för alla prover sammanfattas i tabell 1 och kan hittas i tilläggsmaterialet. Som visas i tabell 1 är absorbansen som finns vid höga koncentrationer mättad, så absorbans över 3,7 kan inte mätas med MWC-baserade spektrometrar.
Som jämförelse mättes även ett prov med rött bläck med en spektrofotometer och den uppmätta Acuvette-absorbansen visas i figur 4. Acuvette-värdena vid 505 nm (som visas i tabell 1) erhölls genom att hänvisa till kurvorna för proverna 10, 11 eller 12 (som visas i infällningen (se figur 4) som baslinje. Som visas nådde detektionsgränsen en relativ koncentration på 2,56 x 10⁻⁶ (prov 9) eftersom absorptionskurvorna för proverna 10, 11 och 12 var oskiljbara från varandra. Således, när den MWC-baserade fotometern användes, förbättrades detektionsgränsen med en faktor 3125 jämfört med den kyvettbaserade spektrofotometern.
Beroendet mellan absorption och koncentration presenteras i figur 5. För kyvettmätningar är absorbansen proportionell mot bläckkoncentrationen vid en väglängd på 1 cm. Medan för MWC-baserade mätningar observerades en icke-linjär ökning av absorbansen vid låga koncentrationer. Enligt Beers lag är absorbansen proportionell mot den optiska väglängden, så absorptionsförstärkningen AEF (definierad som AEF = AMWC/Acuvette vid samma bläckkoncentration) är förhållandet mellan MWC och kyvettens optiska väglängd. Som visas i figur 5 är konstanten AEF cirka 7,0 vid höga koncentrationer, vilket är rimligt eftersom längden på MWC är exakt 7 gånger längden på en 1 cm kyvett. Vid låga koncentrationer (relaterad koncentration <1,28 × 10⁻⁶) ökar dock AEF med minskande koncentration och skulle nå ett värde på 803 vid en relaterad koncentration på 8,2 × 10⁻⁶ genom att extrapolera kurvan för kyvettbaserad mätning. Vid låga koncentrationer (relaterad koncentration <1,28 × 10⁻⁶) ökar dock AEF med minskande koncentration och skulle nå ett värde på 803 vid en relaterad koncentration på 8,2 × 10⁻⁶ genom att extrapolera kurvan för kyvettbaserad mätning. Однако при низких концентрациях (относительная концентрация <1,28 × 10–5) AEF увеличивается с уменицениценики может достигать значения 803 при относительной концентрации 8,2 × 10–10 при относительной концентрации 8,2 × 10–10 för экстраполяции крительной концентрации. Vid låga koncentrationer (relativ koncentration <1,28 × 10–5) ökar dock AEF med minskande koncentration och kan nå ett värde på 803 vid en relativ koncentration på 8,2 × 10–10 när den extrapoleras från en kyvettbaserad mätkurva.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，在相兦浓在相兦比时将达到803 的值.然而 ， 在 低 浓度 （相关 浓度 <1,28 × 10-5） ， ， ， ， ， AEF 随着 的 降低 而 降低 而 Ｘ 并 并基于 比色皿 测量 曲线 ， 在 浓度 为 8,2 × 10-10 时 达到 达到 达到 达刼到。〾到。3 Однако при низких концентрациях (релевантные концентрации < 1,28 × 10-5) АЭП увеличивается, концентрации и при экстраполяции кривой измерения на основе кюветы она достигает значения относительной конценцентельной конценцентрации 803–1810 × 800–1800. Vid låga koncentrationer (relevanta koncentrationer < 1,28 × 10⁻⁶) ökar dock AED med minskande koncentration, och när den extrapoleras från en kyvettbaserad mätkurva når den ett relativt koncentrationsvärde på 8,2 × 10⁻⁶–10⁶803.Detta resulterar i en motsvarande optisk väg på 803 cm (AEF × 1 cm), vilket är mycket längre än MWC:s fysiska längd, och till och med längre än den längsta kommersiellt tillgängliga LWC:n (500 cm från World Precision Instruments, Inc.). Doko Engineering LLC har en längd på 200 cm. Denna icke-linjära ökning av absorptionen i LWC har inte rapporterats tidigare.
Figur 6(a)-(c) visar en optisk bild, en mikroskopbild respektive en optisk profilbild av den inre ytan av MWC-sektionen. Som visas i figur 6(a) är den inre ytan slät och blank, kan reflektera synligt ljus och är starkt reflekterande. Som visas i figur 6(b) uppstår små mesa och ojämnheter på den släta ytan på grund av metallens deformerbarhet och kristallina natur. Med tanke på den lilla ytan (<5 μm × 5 μm) är ytjämnheten på de flesta ytor mindre än 1,2 nm (bild 6(c)). Med tanke på ett litet område (<5 μm × 5 μm) är ojämnheten på de flesta ytor mindre än 1,2 nm (bild 6(c)). Ввиду малой площади (<5 мкм×5 мкм) шероховатость большей части поверхности составляет менее 1,2 нм (ри)с. På grund av den lilla ytan (<5 µm × 5 µm) är ytjämnheten på större delen av ytan mindre än 1,2 nm (bild 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 6,2 мен. Med tanke på det lilla området (<5 µm × 5 µm) är ojämnheten hos de flesta ytor mindre än 1,2 nm (bild 6(c)).
(a) Optisk bild, (b) mikroskopbild och (c) optisk bild av den inre ytan av MWC-snittet.
Som visas i figur 7(a) bestäms den optiska vägens LOP i kapillären av infallsvinkeln θ (LOP = LC/sinθ, där LC är kapillärens fysiska längd). För Teflon AF-kapillärer fyllda med DI H2O måste infallsvinkeln vara större än den kritiska vinkeln 77,8°, så LOP är mindre än 1,02 × LC utan ytterligare förbättring3,6. Medan, med MWC, är begränsningen av ljus inuti kapillären oberoende av brytningsindex eller infallsvinkel, så när infallsvinkeln minskar kan ljusvägen vara mycket längre än kapillärens längd (LOP » LC). Som visas i figur 7(b) kan den korrugerade metallytan inducera ljusspridning, vilket kan öka den optiska vägen avsevärt.
Därför finns det två ljusvägar för MWC: direkt ljus utan reflektion (LOP = LC) och sågtandsljus med multipla reflektioner mellan sidoväggarna (LOP » LC). Enligt Beers lag kan intensiteten hos det genomsläppta direkta och sicksackformade ljuset uttryckas som PS×exp(-α×LC) respektive PZ×exp(-α×LOP), där konstanten α är absorptionskoefficienten, vilken helt beror på bläckkoncentrationen.
För bläck med hög koncentration (t.ex. relaterad koncentration >1,28 × 10⁻⁶) är sicksackljuset kraftigt dämpat och dess intensitet är mycket lägre än för rakt ljus, på grund av den stora absorptionskoefficienten och dess mycket längre optiska väg. För bläck med hög koncentration (t.ex. relaterad koncentration >1,28 × 10⁻⁶) är sicksackljuset kraftigt dämpat och dess intensitet är mycket lägre än för rakt ljus, på grund av den höga absorptionskoefficienten och dess mycket längre optiska väg. Для чернил с высокой концентрацией (например, относительная концентрация >1,28 × 10-5) зигзагообразный загообразный а его интенсивность намного ниже, чем у прямого света, из-за большого коэффициента поглощента поглощения и за оптического излучения. För bläck med hög koncentration (t.ex. relativ koncentration >1,28×10⁻⁶) är sicksackljuset kraftigt dämpat och dess intensitet är mycket lägre än för direkt ljus på grund av den stora absorptionskoefficienten och den mycket längre optiska emissionen.spåra.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 徺 徺 大， ）直光 ， 这 是 吸收 系数 大 光学 时间 更。。。 长 长 长 长 长 长 鿕 长 长 长 鿕 长Для чернил с высокой концентрацией (например, релевантные концентрации >1,28×10-5) зигзагообразтный сви ослабляется, и его интенсивность намного ниже, чем у прямого света из-за большого коэфициентищап длительного оптического времени. För bläck med hög koncentration (t.ex. relevanta koncentrationer >1,28×10⁻⁶) dämpas sicksackljuset avsevärt och dess intensitet är mycket lägre än för direkt ljus på grund av den höga absorptionskoefficienten och den längre optiska tiden.liten väg.Således dominerade direkt ljus absorbansbestämningen (LOP = LC) och AEF hölls konstant vid ~7,0. När absorptionskoefficienten däremot minskar med minskande bläckkoncentration (t.ex. relaterad koncentration <1,28 × 10⁻⁶), ökar intensiteten hos sicksackljuset snabbare än hos rakt ljus, och då börjar sicksackljuset spela en viktigare roll. När absorptionskoefficienten däremot minskar med minskande bläckkoncentration (t.ex. relaterad koncentration <1,28 × 10⁻⁶), ökar intensiteten hos sicksackljuset snabbare än hos rakt ljus, och då börjar sicksackljuset spela en viktigare roll. Напротив, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил (напринами, отник <1,28 × 10-5), интенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее, чем у прямого света, ина затем зигзагообразный свет. Tvärtom, när absorptionskoefficienten minskar med minskande bläckkoncentration (till exempel den relativa koncentrationen <1,28 × 10-5), ökar intensiteten hos sicksackljuset snabbare än den hos det direkta ljuset, och då börjar sicksackljuset spelas upp.viktigare roll.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<1,28×10-10 ），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榛相反 ， 当 吸收 系数 随着 墨水 的 降低 而 降低 时 例如 例如 ， 相兺 浓兺 浓兺 浓兺 浓兺 浓兦 浓关 浓. 10-5） ， 字形光 的 强度 比 增加 得 更 ， 然后 z 字形光 发挥 作用 万 踦 荁锨 万 踦更 更 更 更 更 更 更 更 HI的角色. И наоборот, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил (наприметвю, совется концентрация < 1,28×10-5), интенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее, чем прямого, чем прямого, игогозого свет начинает играть более важную роль. Omvänt, när absorptionskoefficienten minskar med minskande bläckkoncentration (till exempel motsvarande koncentration < 1,28 × 10-5), ökar intensiteten hos sicksackljuset snabbare än det direkta ljuset, och då börjar sicksackljuset spela en viktigare roll.rollkaraktär.Därför, på grund av den sågtandade optiska vägen (LOP » LC), kan AEF ökas mycket mer än 7,0. Exakta ljustransmissionsegenskaper för MWC kan erhållas med hjälp av vågledarlägesteori.
Förutom att förbättra den optiska vägen bidrar snabb provväxling också till ultralåga detektionsgränser. På grund av den lilla volymen MCC (0,16 ml) kan tiden som behövs för att byta lösning i MCC vara mindre än 20 sekunder. Som visas i figur 5 är det minsta detekterbara värdet för AMWC (2,5 × 10–4) 4 gånger lägre än för Acuvette (1,0 × 10–3). Den snabba växlingen av den flödande lösningen i kapillärröret minskar effekten av systembrus (t.ex. drift) på noggrannheten i absorbansskillnaden jämfört med retentionslösningen i kyvetten. Till exempel, som visas i figur 3(b)-(d), kan ΔV lätt särskiljas från en driftsignal på grund av snabb provväxling i kapillärröret med liten volym.
Som visas i tabell 2 framställdes en rad glukoslösningar med olika koncentrationer med användning av avjoniserat vatten (DI H2O) som lösningsmedel. Färgade prover eller blankprover framställdes genom att blanda glukoslösning eller avjoniserat vatten med kromogena lösningar av glukosoxidas (GOD) respektive peroxidas (POD) 37 i ett fast volymförhållande på 3:1. Figur 8 visar optiska fotografier av nio färgade prover (S2-S10) med glukoskoncentrationer från 2,0 mM (vänster) till 5,12 nM (höger). Rodnaden minskar med minskande glukoskoncentration.
Resultaten av mätningarna av proverna 4, 9 och 10 med en MWC-baserad fotometer visas i figurerna 9(a)-(c). Som visas i figur 9(c) blir det uppmätta ΔV-värdet mindre stabilt och ökar långsamt under mätningen allt eftersom färgen på själva GOD-POD-reagenset (även utan tillsats av glukos) långsamt förändras i ljuset. Således kan successiva ΔV-mätningar inte upprepas för prover med en glukoskoncentration på mindre än 5,12 nM (prov 10), eftersom när ΔV är tillräckligt litet kan GOD-POD-reagenset inte längre försummas. Därför är detektionsgränsen för glukoslösning 5,12 nM, även om motsvarande ΔV-värde (0,52 µV) är mycket större än brusvärdet (0,03 µV), vilket indikerar att ett litet ΔV fortfarande kan detekteras. Denna detektionsgräns kan förbättras ytterligare genom att använda mer stabila kromogena reagens.
(a) Mätresultat för prov 4, (b) prov 9 och (c) prov 10 med en MWC-baserad fotometer.
AMWC-absorbansen kan beräknas med hjälp av de uppmätta Vcolor-, Vblank- och Vdark-värdena. För en fotodetektor med en förstärkning på 10⁻⁶ är Vdark -0,068 μV. Mätningar för alla prover kan ställas in i tilläggsmaterialet. Som jämförelse mättes även glukosprover med en spektrofotometer och den uppmätta absorbansen för Acuvette nådde en detektionsgräns på 0,64 µM (prov 7) såsom visas i figur 10.
Sambandet mellan absorbans och koncentration presenteras i figur 11. Med den MWC-baserade fotometern uppnåddes en 125-faldig förbättring av detektionsgränsen jämfört med den kyvettbaserade spektrofotometern. Denna förbättring är lägre än med rödbläcksanalysen på grund av GOD-POD-reagensens dåliga stabilitet. En icke-linjär ökning av absorbansen vid låga koncentrationer observerades också.
Den MWC-baserade fotometern har utvecklats för ultrakänslig detektion av vätskeprover. Den optiska vägen kan ökas avsevärt, och är mycket längre än MWC:ns fysiska längd, eftersom ljus som sprids av de korrugerade, släta metallsidväggarna kan hållas kvar i kapillärröret oavsett infallsvinkel. Koncentrationer så låga som 5,12 nM kan uppnås med konventionella GOD-POD-reagens tack vare ny icke-linjär optisk förstärkning och snabb provväxling och glukosdetektion. Denna kompakta och billiga fotometer kommer att användas i stor utsträckning inom biovetenskap och miljöövervakning för spåranalys.
Som visas i figur 1 består den MWC-baserade fotometern av en 7 cm lång MWC (innerdiameter 1,7 mm, ytterdiameter 3,18 mm, elektropolerad inneryta av EP-klass, kapillär i rostfritt stål SUS316L), en LED med våglängden 505 nm (Thorlabs M505F1) och linser (strålspridning cirka 6,6 grader), en fotodetektor med variabel förstärkning (Thorlabs PDB450C) och två T-kopplingar för optisk kommunikation och vätska in/ut. T-kopplingen tillverkas genom att en transparent kvartsplatta fästs vid ett PMMA-rör i vilket MWC- och Peek-rör (0,72 mm ID, 1,6 mm YD, Vici Valco Corp.) är ordentligt insatta och limmade. En trevägsventil ansluten till Pike-inloppsröret används för att omkoppla det inkommande provet. Fotodetektorn kan omvandla den mottagna optiska effekten P till en förstärkt spänningssignal N×V (där V/P = 1,0 V/W vid 1550 nm, förstärkningen N kan justeras manuellt i intervallet 103-107). För korthetens skull används V istället för N×V som utsignal.
Som jämförelse användes även en kommersiell spektrofotometer (Agilent Technologies Cary 300-serien med R928 High Efficiency Photomultiplier) med en 1,0 cm kyvettcell för att mäta absorbansen hos vätskeprover.
Den inre ytan av MWC-snittet undersöktes med hjälp av en optisk ytprofilerare (ZYGO New View 5022) med en vertikal och lateral upplösning på 0,1 nm respektive 0,11 µm.
Alla kemikalier (analytisk kvalitet, ingen ytterligare rening) köptes från Sichuan Chuangke Biotechnology Co., Ltd. Glukostestkit inkluderar glukosoxidas (GOD), peroxidas (POD), 4-aminoantipyrin och fenol, etc. Den kromogena lösningen framställdes med den vanliga GOD-POD 37-metoden.
Som visas i tabell 2 framställdes en rad glukoslösningar vid olika koncentrationer med användning av avjoniserat H2O som utspädningsmedel med hjälp av en serieutspädningsmetod (se kompletterande material för detaljer). Framställ färgade prover eller blankprover genom att blanda glukoslösning eller avjoniserat vatten med kromogen lösning i ett fast volymförhållande på 3:1. Alla prover förvarades vid 37 °C skyddade från ljus i 10 minuter före mätning. I GOD-POD-metoden blir de färgade proverna röda med ett absorptionsmaximum vid 505 nm, och absorptionen är nästan proportionell mot glukoskoncentrationen.
Som visas i tabell 1 framställdes en serie röda bläcklösningar (Ostrich Ink Co., Ltd., Tianjin, Kina) med serieutspädningsmetoden med användning av avjoniserat H2O som lösningsmedel.
Hur man citerar den här artikeln: Bai, M. et al. Kompakt fotometer baserad på metallvågledarkapillärer: för bestämning av nanomolära koncentrationer av glukos. the science. 5, 10476. doi: 10.1038/srep10476 (2015).
Dress, P. & Franke, H. Ökning av noggrannheten vid vätskeanalys och pH-värdeskontroll med hjälp av en vågledare med vätskekärna. Dress, P. & Franke, H. Ökning av noggrannheten vid vätskeanalys och pH-värdeskontroll med hjälp av en vågledare med vätskekärna.Dress, P. och Franke, H. Förbättring av noggrannheten i vätskeanalys och pH-kontroll med en vätskekärnvågledare. 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. och Franke, H. Förbättring av noggrannheten i vätskeanalys och pH-kontroll med hjälp av vätskekärnvågledare.Växla till vetenskap. meter. 68, 2167–2171 (1997).
Li, QP, Zhang, J. -Z., Millero, FJ & Hansell, DA Kontinuerlig kolorimetrisk bestämning av spår av ammonium i havsvatten med en långvägs vätskevågledarkapillärcell. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA Kontinuerlig kolorimetrisk bestämning av spår av ammonium i havsvatten med en långvägs vätskevågledarkapillärcell.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ och Hansel, DA Kontinuerlig kolorimetrisk bestämning av spårmängder ammonium i havsvatten med hjälp av en kapillärcell med flytande vågledare. 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 och Hansel, DA Kontinuerlig kolorimetrisk bestämning av spårmängder ammonium i havsvatten med hjälp av långdistanskapillärer i vätskevågledarrör.Kemi i mars. 96, 73–85 (2005).
Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS. Översikt över aktuella tillämpningar av flytande vågledarkapillärceller i flödesbaserade analystekniker för att öka känsligheten hos spektroskopiska detektionsmetoder. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS. Översikt över aktuella tillämpningar av flytande vågledarkapillärceller i flödesbaserade analystekniker för att öka känsligheten hos spektroskopiska detektionsmetoder.Pascoa, RNMJ, Toth, IV och Rangel, AOSS. En översikt över aktuella tillämpningar av den flytande vågledarkapillärcellen i flödesanalystekniker för att förbättra känsligheten hos spektroskopiska detektionsmetoder. 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检测 方法 的。。。 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 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 灵敏度序灵敏度 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 och Rangel, AOSS. En översikt över aktuella tillämpningar av flytande vågledarkapillärceller i flödesbaserade analysmetoder för att förbättra känsligheten hos spektroskopiska detektionsmetoder.anus. Kemilagen 739, 1-13 (2012).
Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Undersökning av tjockleken på Ag- och AgI-filmer i kapillärröret för ihåliga vågledare. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Undersökning av tjockleken på Ag- och AgI-filmer i kapillärröret för ihåliga vågledare.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. och Shen J. Undersökning av tjockleken på filmer Ag, AgI i kapillär för ihåliga vågledare. 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. Forskning om tjockleken på tunnfilm av Ag och AgI i luftkanaler.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. och Shen J. Undersökning av tunnfilmstjocklek Ag, AgI i ihåliga vågledarkapillärer.Infraröd fysik. teknologi 42, 501–508 (2001).
Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Bestämning av nanomolära koncentrationer av fosfat i naturliga vatten med hjälp av flödesinjektion med en långvägs vätskevågledarkapillärcell och spektrofotometrisk detektion i fast tillstånd. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Bestämning av nanomolära koncentrationer av fosfat i naturliga vatten med hjälp av flödesinjektion med en långvägs vätskevågledarkapillärcell och spektrofotometrisk detektion i fast tillstånd.Gimbert, LJ, Haygarth, PM och Worsfold, PJ Bestämning av nanomolära fosfatkoncentrationer i naturliga vatten med hjälp av flödesinjektion med en flytande vågledarkapillärcell och spektrofotometrisk detektion i fast tillstånd. 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 Bestämning av fosfatkoncentration i naturligt vatten med hjälp av en vätskespruta och ett kapillärrör med lång räckvidd för vätskevågledare.Gimbert, LJ, Haygarth, PM och Worsfold, PJ Bestämning av nanomolärt fosfat i naturligt vatten med hjälp av injektionsflöde och kapillärvågledare med lång optisk väg och spektrofotometrisk detektion i fast tillstånd.Taranta 71, 1624–1628 (2007).
Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Linjäritet och effektiv optisk väglängd för kapillärceller i vätskeform. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Linjäritet och effektiv optisk väglängd för kapillärceller i vätskeform.Belz M., Dress P., Suhitsky A. och Liu S. Linjäritet och effektiv optisk väglängd i flytande vågledare i kapillärceller. 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. Linjäriteten och effektiva längden av flytande vatten.Belz M., Dress P., Suhitsky A. och Liu S. Linjär och effektiv optisk väglängd i kapillärcellvätskevåg.SPIE 3856, 271–281 (1999).
Dallas, T. & Dasgupta, PK Ljus i slutet av tunneln: aktuella analytiska tillämpningar av vågledare med flytande kärna. Dallas, T. & Dasgupta, PK Ljus i slutet av tunneln: aktuella analytiska tillämpningar av vågledare med flytande kärna.Dallas, T. och Dasgupta, PK Ljus i slutet av tunneln: nya analytiska tillämpningar av vågledare med flytande kärna. Dallas, T. & Dasgupta, PK Light i slutet av tunneln：液芯波导的最新分析应用。 Dallas, T. & Dasgupta, PK Light i slutet av tunneln：液芯波导的最新分析应用。Dallas, T. och Dasgupta, PK Ljus i slutet av tunneln: den senaste analytiska tillämpningen av vågledare med flytande kärna.TrAC, trendanalys. Chemical. 23, 385–392 (2004).
Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID En mångsidig fotometrisk detektionscell med total intern reflektion för flödesanalys. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID En mångsidig fotometrisk detektionscell med total intern reflektion för flödesanalys.Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR och McKelvey, ID Universell fotometrisk total internreflektionscell för flödesanalys. 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 och McKelvie, IDEllis, PS, Gentle, BS, Grace, MR och McKelvey, ID Universell TIR fotometrisk cell för flödesanalys.Taranta 79, 830–835 (2009).
Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Multireflektionsfotometrisk flödescell för användning vid flödesinjektionsanalys av flodmynningar. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Multireflektionsfotometrisk flödescell för användning vid flödesinjektionsanalys av flodmynningar.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ och McKelvey, ID En multireflektionsfotometrisk flödescell för användning vid flödesanalys av flodmynningar. 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。析 Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ och McKelvie, ID.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ och McKelvey, ID. En multireflektionsfotometrisk flödescell för flödesinjektionsanalys i flodmynningar.anus Chim. Acta 499, 81-89 (2003).
Pan, J. -Z., Yao, B. & Fang, Q. Handhållen fotometer baserad på absorptionsdetektering med vätskekärnavågledare för nanoliterskaliga prover. Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Handhållen fotometer baserad på absorptionsdetektering med vätskekärnavågledare för nanoliterskaliga prover.Pan, J.-Z., Yao, B. och Fang, K. En handhållen fotometer baserad på våglängdsabsorptionsdetektering i vätskekärna för nanoliterskaliga prover. 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. Baserat på 液芯波波水水水油法的纳法手手手持光度计。Pan, J.-Z., Yao, B. och Fang, K. En handhållen fotometer med ett nanoskaligt prov baserat på detektion av absorption i en flytande kärnvåg.anus Chemical. 82, 3394–3398 (2010).
Zhang, J.-Z. Öka känsligheten för injektionsflödesanalys genom att använda en kapillärflödescell med en lång optisk väg för spektrofotometrisk detektion. anus. the science. 22, 57–60 (2006).
D'Sa, EJ & Steward, RG Användning av flytande kapillärvågledare inom absorbansspektroskopi (Svar på kommentaren från Byrne och Kaltenbacher). D'Sa, EJ & Steward, RG Användning av flytande kapillärvågledare inom absorbansspektroskopi (Svar på kommentaren från Byrne och Kaltenbacher).D'Sa, EJ och Steward, RG Tillämpningar av flytande kapillärvågledare inom absorptionsspektroskopi (Svar på kommentarer från Byrne och 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 Användning av flytande 毛绿波波对在absorptionsspektrum（回复Byrne和Kaltenbacher的评论）.D'Sa, EJ och Steward, RG Flytande kapillärvågledare för absorptionsspektroskopi (som svar på kommentarer från Byrne och Kaltenbacher).limonol. Oceanograf. 46, 742–745 (2001).
Khijwania, SK & Gupta, BD Fiberoptisk evanescent fältabsorptionssensor: Effekt av fiberparametrar och sondens geometri. Khijwania, SK & Gupta, BD Fiberoptisk evanescent fältabsorptionssensor: Effekt av fiberparametrar och sondens geometri.Hijvania, SK och Gupta, BD Fiberoptisk evanescent fältabsorptionssensor: Inverkan av fiberparametrar och sondgeometri. 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 och Gupta, BDHijvania, SK och Gupta, BD Evanescenta fältabsorptionsfiberoptiska sensorer: inverkan av fiberparametrar och sondgeometri.Optik och kvantelektronik 31, 625–636 (1999).
Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Vinkelutgång från ihåliga, metallfodrade vågledar-Ramansensorer. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Vinkelutgång från ihåliga, metallfodrade vågledar-Ramansensorer.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. och Woodruff, SD Vinkelutgång från ihåliga vågledar-Raman-sensorer med metallbeklädnad. 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. och Woodruff, SD Vinkelutgång från en Raman-sensor med en vågledare av bar metall.ansökan att välja 51, 2023-2025 (2012).
Harrington, JA En översikt över ihåliga vågledare för IR-överföring. Fiberintegration. Att välja. 19, 211–227 (2000).