Hvala vam što ste posjetili Nature.com.Verzija pretraživača koju koristite ima ograničenu podršku za CSS.Za najbolje iskustvo, preporučujemo da koristite ažurirani pretraživač (ili onemogućite način kompatibilnosti u Internet Exploreru).U međuvremenu, kako bismo osigurali kontinuiranu podršku, prikazat ćemo stranicu bez stilova i JavaScripta.
Analiza tragova tečnih uzoraka ima širok spektar primena u životnim naukama i monitoringu životne sredine.U ovom radu razvili smo kompaktan i jeftin fotometar na bazi metalnih kapilara talasovoda (MCC) za ultraosjetljivo određivanje apsorpcije.Optički put se može znatno povećati, i mnogo duži od fizičke dužine MWC, jer svjetlost raspršena valovitim glatkim metalnim bočnim stijenkama može biti sadržana unutar kapilare bez obzira na upadni ugao.Koncentracije od čak 5,12 nM mogu se postići korištenjem uobičajenih kromogenih reagensa zahvaljujući novom nelinearnom optičkom pojačanju i brzom prebacivanju uzorka i detekciji glukoze.
Fotometrija se široko koristi za analizu tragova tečnih uzoraka zbog obilja dostupnih kromogenih reagensa i poluvodičkih optoelektronskih uređaja1,2,3,4,5.U poređenju sa tradicionalnim određivanjem apsorpcije baziranim na kivetama, kapilare tečnog talasovoda (LWC) reflektuju (TIR) ​​zadržavajući svetlost sonde unutar kapilare1,2,3,4,5.Međutim, bez daljeg poboljšanja, optička putanja je samo blizu fizičke dužine LWC3.6, a povećanje dužine LWC-a preko 1,0 m će patiti od jakog slabljenja svjetlosti i visokog rizika od mjehurića, itd.3, 7. S obzirom na predloženu ćeliju višestruke refleksije za poboljšanja optičke putanje, granica detekcije je poboljšana samo za 2.9.5.
Trenutno postoje dva glavna tipa LWC-a, a to su teflonske AF kapilare (koji imaju indeks prelamanja od samo ~1,3, što je niže od vodenog) i kapilare od silicijum-dioksida obložene teflonskim AF ili metalnim filmovima1,3,4.Da bi se postigao TIR na granici između dielektričnih materijala, potrebni su materijali s niskim indeksom prelamanja i velikim uglovima upada svjetlosti3,6,10.Što se tiče Teflon AF kapilara, Teflon AF je prozračan zbog svoje porozne strukture3,11 i može apsorbirati male količine tvari u uzorcima vode.Za kvarcne kapilare obložene s vanjske strane teflonom AF ili metalom, indeks prelamanja kvarca (1,45) je veći od većine tečnih uzoraka (npr. 1,33 za vodu)3,6,12,13.Za kapilare obložene metalnim filmom iznutra, proučavana su transportna svojstva14,15,16,17,18, ali je proces oblaganja kompliciran, površina metalnog filma ima hrapavu i poroznu strukturu4,19.
Pored toga, komercijalni LWC (AF teflon Coated Capillaries i AF Teflon Coated Silica Capillaries, World Precision Instruments, Inc.) imaju neke druge nedostatke, kao što su: kvarovi..Velika mrtva zapremina TIR3,10, (2) T-konektora (za spajanje kapilara, vlakana i ulaznih/izlaznih cijevi) može zarobiti mjehuriće zraka10.
Istovremeno, određivanje nivoa glukoze je od velikog značaja za dijagnozu dijabetesa, ciroze jetre i mentalnih bolesti20.i mnoge metode detekcije kao što su fotometrija (uključujući spektrofotometriju 21, 22, 23, 24, 25 i kolorimetriju na papiru 26, 27, 28), galvanometrija 29, 30, 31, fluorometrija 32, 33, 34, 34, optička površina, polarna površina, 35.37, Fabry-Perot šupljina 38, elektrohemija 39 i kapilarna elektroforeza 40,41 i tako dalje.Međutim, većina ovih metoda zahtijeva skupu opremu, a detekcija glukoze u nekoliko nanomolarnih koncentracija ostaje izazov (na primjer, za fotometrijska mjerenja21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, najniža koncentracija glukoze).ograničenje je bilo samo 30 nM kada su pruske plave nanočestice korištene kao imitatori peroksidaze).Nanomolarne analize glukoze su često potrebne za ćelijske studije na molekularnom nivou, kao što je inhibicija rasta raka prostate kod ljudi42 i ponašanje fiksacije CO2 Prochlorococcus u oceanu.
U ovom članku je razvijen kompaktni, jeftin fotometar baziran na kapilari metalnog talasovoda (MWC), kapilari od nerđajućeg čelika SUS316L sa elektropoliranom unutrašnjom površinom za ultraosjetljivo određivanje apsorpcije.Budući da svjetlost može biti zarobljena unutar metalnih kapilara bez obzira na upadni ugao, optička putanja se može značajno povećati raspršivanjem svjetlosti na valovitim i glatkim metalnim površinama, i mnogo je duža od fizičke dužine MWC-a.Osim toga, jednostavan T-konektor je dizajniran za optičku vezu i ulaz/izlaz tekućine kako bi se smanjio mrtvi volumen i izbjeglo zarobljavanje mjehurića.Za fotometar od 7 cm MWC, granica detekcije je poboljšana za oko 3000 puta u odnosu na komercijalni spektrofotometar sa kivetom od 1 cm zbog novog poboljšanja nelinearne optičke putanje i brzog prebacivanja uzorka, a može se postići i koncentracija detekcije glukoze.samo 5,12 nM koristeći uobičajene hromogene reagense.
Kao što je prikazano na slici 1, fotometar baziran na MWC-u sastoji se od 7 cm dugog MWC-a sa EP elektropoliranom unutrašnjom površinom, 505 nm LED sa sočivom, fotodetektorom podesivog pojačanja i dva za optičko spajanje i unos tekućine.Izlaz.Trosmjerni ventil spojen na Pike ulaznu cijev se koristi za prebacivanje ulaznog uzorka.Peek cijev dobro pristaje uz kvarcnu ploču i MWC, tako da je mrtva zapremina u T-konektoru svedena na minimum, efikasno sprečavajući da se mehurići vazduha zarobe.Pored toga, kolimirani snop može se lako i efikasno uvesti u MWC kroz T-komad kvarcnu ploču.
Snop i tečni uzorak se uvode u MCC kroz T-komad, a snop koji prolazi kroz MCC prima fotodetektor.Dolazeći rastvori obojenih ili slijepih uzoraka naizmjenično su uvođeni u ICC kroz trosmjerni ventil.Prema Beerovom zakonu, optička gustina obojenog uzorka može se izračunati iz jednačine.1.10
gdje su Vcolor i Vblank izlazni signali fotodetektora kada se uzorci boje i praznine unose u MCC, respektivno, a Vdark je pozadinski signal fotodetektora kada je LED isključena.Promjena izlaznog signala ΔV = Vcolor–Vblank može se izmjeriti prebacivanjem uzoraka.Prema jednačini.Kao što je prikazano na slici 1, ako je ΔV mnogo manji od Vblank–Vdark, kada se koristi shema za prebacivanje uzorkovanja, male promjene u Vblank (npr. drift) mogu imati mali utjecaj na vrijednost AMWC.
Za poređenje performansi fotometra baziranog na MWC sa spektrofotometrom baziranim na kiveti, kao uzorak boje korišćen je rastvor crvene mastila zbog njegove odlične stabilnosti boje i dobre linearnosti apsorpcije koncentracije, DI H2O kao slijepi uzorak..Kao što je prikazano u Tabeli 1, serija rastvora crvenog mastila je pripremljena metodom serijskog razblaživanja koristeći DI H2O kao rastvarač.Relativna koncentracija uzorka 1 (S1), nerazrijeđene originalne crvene boje, određena je kao 1,0.Na sl.Slika 2 prikazuje optičke fotografije 11 uzoraka crvenog mastila (S4 do S14) s relativnim koncentracijama (navedenim u tabeli 1) u rasponu od 8,0 × 10–3 (lijevo) do 8,2 × 10–10 (desno).
Rezultati mjerenja za uzorak 6 prikazani su na sl.3(a).Tačke prebacivanja između obojenih i slijepih uzoraka označene su na slici dvostrukim strelicama “↔”.Može se vidjeti da izlazni napon brzo raste pri prelasku sa uzoraka u boji na prazne uzorke i obrnuto.Vcolor, Vblank i odgovarajući ΔV mogu se dobiti kao što je prikazano na slici.
(a) Rezultati mjerenja za uzorak 6, (b) uzorak 9, (c) uzorak 13 i (d) uzorak 14 pomoću fotometra baziranog na MWC.
Rezultati mjerenja za uzorke 9, 13 i 14 prikazani su na sl.3(b)-(d), respektivno.Kao što je prikazano na slici 3(d), izmjereni ΔV je samo 5 nV, što je skoro 3 puta više od vrijednosti šuma (2 nV).Mali ΔV teško je razlikovati od buke.Tako je granica detekcije dostigla relativnu koncentraciju od 8,2×10-10 (uzorak 14).Uz pomoć jednačina.1. AMWC apsorbanca se može izračunati iz izmjerenih vrijednosti Vcolor, Vblank i Vdark.Za fotodetektor sa pojačanjem od 104 Vdark je -0,68 μV.Rezultati mjerenja za sve uzorke sažeti su u tabeli 1 i mogu se naći u dodatnom materijalu.Kao što je prikazano u Tabeli 1, apsorbancija pronađena pri visokim koncentracijama zasićena je, tako da se apsorbanca iznad 3,7 ne može mjeriti spektrometrima zasnovanim na MWC.
Za poređenje, uzorak crvene tinte je također mjeren spektrofotometrom, a izmjerena Acuvette apsorbanca je prikazana na slici 4. Acuvette vrijednosti na 505 nm (kao što je prikazano u tabeli 1) su dobijene pozivanjem na krive uzoraka 10, 11 ili 12 (kao što je prikazano na umetku).na sl. 4) kao osnovnu liniju.Kao što je prikazano, granica detekcije je dostigla relativnu koncentraciju od 2,56 x 10-6 (uzorak 9) jer su se krive apsorpcije uzoraka 10, 11 i 12 međusobno ne razlikovale.Dakle, kada se koristi fotometar baziran na MWC, granica detekcije je poboljšana za faktor od 3125 u poređenju sa spektrofotometrom baziranim na kiveti.
Zavisnost apsorpcija-koncentracija prikazana je na Sl.5.Za kivetna mjerenja, apsorpcija je proporcionalna koncentraciji mastila na dužini puta od 1 cm.Dok je za mjerenja zasnovana na MWC-u uočeno nelinearno povećanje apsorbancije pri niskim koncentracijama.Prema Beerovom zakonu, apsorpcija je proporcionalna dužini optičkog puta, tako da je apsorpcijski dobitak AEF (definiran kao AEF = AMWC/Acuvette pri istoj koncentraciji mastila) omjer MWC i dužine optičke staze kivete.Kao što je prikazano na slici 5, pri visokim koncentracijama, konstanta AEF je oko 7,0, što je razumno jer je dužina MWC tačno 7 puta veća od dužine kivete od 1 cm. Međutim, pri niskim koncentracijama (odgovarajuća koncentracija <1,28 × 10-5 ), AEF raste sa smanjenjem koncentracije i dostigao bi vrijednost od 803 pri povezanoj koncentraciji od 8,2 × 10-10 ekstrapolacijom krivulje mjerenja na bazi kivete. Međutim, pri niskim koncentracijama (odgovarajuća koncentracija <1,28 × 10-5 ), AEF raste sa smanjenjem koncentracije i dostigao bi vrijednost od 803 pri povezanoj koncentraciji od 8,2 × 10-10 ekstrapolacijom krivulje mjerenja na bazi kivete. Međutim, pri niskoj koncentraciji (nosilac koncentracije <1,28 × 10–5) AEF se povećava uz smanjenje koncentracije i može dostići vrijednosti 803 pri relativnoj koncentraciji 8,2 × 10–10 pri ekstrapolaciji krivog mjerenja na osnovicuvety. Međutim, pri niskim koncentracijama (relativna koncentracija <1,28 × 10–5), AEF raste sa smanjenjem koncentracije i može dostići vrijednost od 803 pri relativnoj koncentraciji od 8,2 × 10–10 kada se ekstrapolira iz krivulje mjerenja zasnovane na kiveti.然而, 在低浓度 (相关浓度<1,28 × 10-5 )色皿的测量曲线，在相关浓度为为8,2 × 10-10 时将达到803 的值。然而 ， 在 低 浓度 (相关 浓度 <1,28 × 10-5) ， , AEF 随着 的 降低 而 埸 庎 而 埸 倹比色皿 测量 曲线, 在 浓度 为 8,2 × 10-10 时 达到 达到 达到 达到 达到 达到 む 达到 む Međutim, pri niskim koncentracijama (relevantne koncentracije < 1,28 × 10-5) AÉP se povećava uz smanjenje koncentracije, a pri ekstrapolaciji krivog izmjera na osnovi veličine dostiže vrijednosti relativnoj koncentraciji 8,2 × 10–10 803 . Međutim, pri niskim koncentracijama (relevantne koncentracije < 1,28 × 10-5) AED raste sa smanjenjem koncentracije, a kada se ekstrapolira iz krivulje mjerenja zasnovane na kiveti, dostiže relativnu vrijednost koncentracije od 8,2 × 10–10 803 .Ovo rezultira odgovarajućom optičkom putanjom od 803 cm (AEF × 1 cm), što je mnogo duže od fizičke dužine MWC-a, pa čak i duže od najdužeg komercijalno dostupnog LWC-a (500 cm od World Precision Instruments, Inc.).Doko Inženjering doo ima dužinu od 200 cm).Ovo nelinearno povećanje apsorpcije u LWC nije ranije prijavljeno.
Na sl.6(a)-(c) prikazuju optičku sliku, sliku mikroskopa i sliku optičkog profila unutrašnje površine MWC preseka, respektivno.Kao što je prikazano na sl.6(a), unutrašnja površina je glatka i sjajna, može reflektirati vidljivu svjetlost i vrlo je reflektirajuća.Kao što je prikazano na sl.6(b), zbog deformabilnosti i kristalne prirode metala, na glatkoj površini pojavljuju se male meze i nepravilnosti. S obzirom na malu površinu (<5 μm×5 μm), hrapavost većine površine je manja od 1,2 nm (slika 6(c)). S obzirom na malu površinu (<5 μm×5 μm), hrapavost većine površine je manja od 1,2 nm (slika 6(c)). Vidu maloj plohi (<5 mkm×5 mkm) šerohovatost veće površine površine čini manje od 1,2 nm (ris. 6(v)). Zbog male površine (<5 µm×5 µm), hrapavost većine površine je manja od 1,2 nm (slika 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)）。 Učinkovita manja površina (<5 mkm × 5 mkm), šerohovatost veće površine poverhnosti čini manje od 1,2 nm (ris. 6(v)). S obzirom na malu površinu (<5 µm × 5 µm), hrapavost većine površina je manja od 1,2 nm (slika 6(c)).
(a) Optička slika, (b) mikroskopska slika i (c) optička slika unutrašnje površine MWC reza.
Kao što je prikazano na sl.7(a), optička putanja LOP u kapilari je određena upadnim uglom θ (LOP = LC/sinθ, gdje je LC fizička dužina kapilare).Za teflonske AF kapilare ispunjene DI H2O, upadni ugao mora biti veći od kritičnog ugla od 77,8°, tako da je LOP manji od 1,02 × LC bez daljeg poboljšanja3.6.Dok je kod MWC ograničenje svjetlosti unutar kapilare neovisno o indeksu loma ili upadnom kutu, tako da kako se upadni ugao smanjuje, put svjetlosti može biti mnogo duži od dužine kapilare (LOP » LC).Kao što je prikazano na sl.7(b), valovita metalna površina može izazvati raspršivanje svjetlosti, što može uvelike povećati optičku putanju.
Stoga postoje dva puta svjetlosnog puta za MWC: direktno svjetlo bez refleksije (LOP = LC) i svjetlo u obliku pile sa višestrukim refleksijama između bočnih zidova (LOP » LC).Prema Beerovom zakonu, intenzitet propuštene direktne i cik-cak svjetlosti može se izraziti kao PS×exp(-α×LC) i PZ×exp(-α×LOP), respektivno, gdje je konstanta α koeficijent apsorpcije, koji u potpunosti ovisi o koncentraciji boje.
Za mastilo visoke koncentracije (npr. srodna koncentracija >1,28 × 10-5), cik-cak-svjetlo je jako oslabljeno i njegov intenzitet je mnogo niži od intenziteta pravog svjetla, zbog velikog koeficijenta apsorpcije i mnogo dužeg optičkog puta. Za mastilo visoke koncentracije (npr. srodna koncentracija >1,28 × 10-5), cik-cak-svjetlo je jako oslabljeno i njegov intenzitet je mnogo niži od intenziteta pravog svjetla, zbog velikog koeficijenta apsorpcije i mnogo dužeg optičkog puta. Za černil sa visokom koncentracijom (na primer, relativna koncentracija >1,28 × 10-5) zigzagoobrazni svet snažno zatamnjuje, njegova intenzivnost na mnogo niže, nego u direktnom svetlu, zbog većeg koeficijenta pogloštenja i mnogo dužeg optičkog izlučivanja. Za mastilo visoke koncentracije (npr. relativna koncentracija >1,28×10-5), cik-cak svjetlost je jako oslabljena i njen intenzitet je mnogo niži od intenziteta direktne svjetlosti zbog velikog koeficijenta apsorpcije i mnogo duže optičke emisije.track.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 庎 大光 ， 这 是 吸收 系数 大 光学 时间 更。。。 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长Za černil s visokom koncentracijom (na primjer, relevantne koncentracije >1,28×10-5) zigzagoobrazni svijet se značajno oslabi, a njegova intenzivnost je niže, nego što je u direktnom svijetu - zbog većeg koeficijenta pogloštenja i dužeg optičkog vremena. Za mastila visoke koncentracije (npr. relevantne koncentracije >1,28×10-5), cik-cak svjetlost je značajno oslabljena i njen intenzitet je mnogo niži od intenziteta direktne svjetlosti zbog velikog koeficijenta apsorpcije i dužeg optičkog vremena.mali put.Dakle, direktno svjetlo je dominiralo određivanjem apsorbancije (LOP=LC) i AEF je održavan konstantnim na ~7,0. Nasuprot tome, kada se koeficijent apsorpcije smanjuje sa smanjenjem koncentracije tinte (npr. srodna koncentracija <1,28 × 10-5), intenzitet cik-cak svjetlosti raste brže od intenziteta pravog svjetla i tada cik-cak svjetlost počinje igrati važniju ulogu. Nasuprot tome, kada se koeficijent apsorpcije smanjuje sa smanjenjem koncentracije tinte (npr. srodna koncentracija <1,28 × 10-5), intenzitet cik-cak svjetlosti raste brže od intenziteta pravog svjetla i tada cik-cak svjetlost počinje igrati važniju ulogu. Nasuprot tome, kada se koeficijent pogloščenja smanjuje sa smanjenjem koncentracije crnila (na primjer, relativna koncentracija <1,28 × 10-5), intenzivnost cik-zagoobraznog svijeta povećava se brže, nego u direktnom svijetu, a zatim počinje igrati cik-zagoobrazni svijet. Naprotiv, kada se koeficijent apsorpcije smanjuje sa smanjenjem koncentracije tinte (na primjer, relativna koncentracija <1,28×10-5), intenzitet cik-cak svjetlosti raste brže od intenziteta direktne svjetlosti i tada počinje da se igra cik-cak svjetlost.važniju ulogu.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)度比直光增加得更快,然后Z字形光开始发挥作用一个更重要的角色。相反, 当 吸收 系数 随着 墨水 的 降低 而 降低 时 例如, 相关 浓度 浓度 <1,28 × 10-5), 字形 光 的 强度 比 增加 得 更, 然后 z 字形 光 发挥 作用 一 个 重要 重要 更 更 更 更 更 更 更 更 更 更 的 角色. I naoborot, kada se koeficijent pogloščenja smanjuje sa smanjenjem koncentracije crnila (na primjer, odgovarajuća koncentracija < 1,28×10-5), intenzivnost cik-zagoobraznog svijeta povećava se brže, nego direktno, i tada cik-zagoobrazni svijet počinje igrati važniju ulogu. Suprotno tome, kada se koeficijent apsorpcije smanjuje sa smanjenjem koncentracije tinte (na primjer, odgovarajuća koncentracija < 1,28×10-5), intenzitet cik-cak svjetlosti raste brže od direktne svjetlosti i tada cik-cak svjetlost počinje igrati važniju ulogu.uloga karaktera.Stoga, zbog optičke putanje pilastih zuba (LOP » LC), AEF se može povećati za mnogo više od 7,0.Precizne karakteristike prijenosa svjetlosti MWC-a mogu se dobiti korištenjem teorije valovodnog moda.
Osim poboljšanja optičke putanje, brzo prebacivanje uzoraka također doprinosi ultra niskim granicama detekcije.Zbog male zapremine MCC-a (0,16 ml), vreme potrebno za prebacivanje i promenu rastvora u MCC-u može biti manje od 20 sekundi.Kao što je prikazano na slici 5, minimalna detektiva vrijednost AMWC (2,5 × 10–4) je 4 puta niža od one za Acuvette (1,0 × 10–3).Brzo prebacivanje rastvora koji teče u kapilari smanjuje efekat sistemske buke (npr. drifta) na tačnost razlike apsorbancije u poređenju sa retencionim rastvorom u kiveti.Na primjer, kao što je prikazano na sl.3(b)-(d), ΔV se može lako razlikovati od drift signala zbog brzog prebacivanja uzorka u kapilari male zapremine.
Kao što je prikazano u tabeli 2, pripremljen je niz rastvora glukoze u različitim koncentracijama korišćenjem DI H2O kao rastvarača.Obojeni ili slijepi uzorci pripremljeni su miješanjem otopine glukoze ili deionizirane vode s kromogenim otopinama glukoza oksidaze (GOD) i peroksidaze (POD) 37 u fiksnom volumnom omjeru od 3:1, respektivno.Na sl.8 prikazuje optičke fotografije devet obojenih uzoraka (S2-S10) sa koncentracijama glukoze u rasponu od 2,0 mM (lijevo) do 5,12 nM (desno).Crvenilo se smanjuje sa smanjenjem koncentracije glukoze.
Rezultati mjerenja uzoraka 4, 9 i 10 fotometrom na bazi MWC prikazani su na sl.9(a)-(c), respektivno.Kao što je prikazano na sl.9(c), izmjereni ΔV postaje manje stabilan i polako se povećava tokom mjerenja kako se boja samog GOD-POD reagensa (čak i bez dodavanja glukoze) polako mijenja na svjetlu.Stoga se uzastopna mjerenja ΔV ne mogu ponoviti za uzorke s koncentracijom glukoze manjom od 5,12 nM (uzorak 10), jer kada je ΔV dovoljno mali, nestabilnost GOD-POD reagensa se više ne može zanemariti.Stoga je granica detekcije za otopinu glukoze 5,12 nM, iako je odgovarajuća vrijednost ΔV (0,52 µV) mnogo veća od vrijednosti buke (0,03 µV), što ukazuje da se mali ΔV još uvijek može detektovati.Ova granica detekcije može se dodatno poboljšati upotrebom stabilnijih hromogenih reagensa.
(a) Rezultati mjerenja za uzorak 4, (b) uzorak 9 i (c) uzorak 10 korištenjem fotometra baziranog na MWC.
AMWC apsorbanca se može izračunati korištenjem izmjerenih vrijednosti Vcolor, Vblank i Vdark.Za fotodetektor sa pojačanjem od 105 Vdark je -0,068 μV.Mjerenja za sve uzorke mogu se postaviti u dodatnom materijalu.Za poređenje, uzorci glukoze su također izmjereni spektrofotometrom i izmjerena apsorpcija Acuvette-a dostigla je granicu detekcije od 0,64 µM (uzorak 7) kao što je prikazano na slici 10.
Odnos između apsorpcije i koncentracije prikazan je na slici 11. Sa fotometrom baziranim na MWC, postignuto je 125 puta poboljšanje granice detekcije u poređenju sa spektrofotometrom baziranim na kiveti.Ovo poboljšanje je niže od testa crvenog mastila zbog loše stabilnosti GOD-POD reagensa.Uočeno je i nelinearno povećanje apsorbancije pri niskim koncentracijama.
Fotometar baziran na MWC razvijen je za ultra-osjetljivu detekciju tečnih uzoraka.Optički put se može znatno povećati, i mnogo duži od fizičke dužine MWC, jer svjetlost raspršena valovitim glatkim metalnim bočnim stijenkama može biti sadržana unutar kapilare bez obzira na upadni ugao.Koncentracije od čak 5,12 nM mogu se postići korištenjem konvencionalnih GOD-POD reagensa zahvaljujući novom nelinearnom optičkom pojačanju i brzom prebacivanju uzorka i detekciji glukoze.Ovaj kompaktni i jeftin fotometar će se široko koristiti u nauci o životu i monitoringu životne sredine za analizu tragova.
Kao što je prikazano na slici 1, fotometar baziran na MWC sastoji se od 7 cm dugog MWC (unutrašnji prečnik 1,7 mm, spoljašnji prečnik 3,18 mm, EP klasa elektropolirana unutrašnja površina, kapilara od nerđajućeg čelika SUS316L), LED diode talasne dužine od 505 nm (Thorlabs M505F6T16 stepen promenljivog stepena širenja fotografije), (promenljivo pojačanje foto-aparata M505F6T16). labs PDB450C) i dva T-konektora za optičku komunikaciju i ulaz/izlaz tekućine.T-konektor je napravljen spajanjem prozirne kvarcne ploče na PMMA cijev u koju su MWC i Peek cijevi (0,72 mm ID, 1,6 mm OD, Vici Valco Corp.) čvrsto umetnute i zalijepljene.Trosmjerni ventil spojen na Pike ulaznu cijev se koristi za prebacivanje ulaznog uzorka.Fotodetektor može pretvoriti primljenu optičku snagu P u pojačani naponski signal N×V (gdje je V/P = 1,0 V/W na 1550 nm, pojačanje N može se ručno podesiti u rasponu od 103-107).Radi sažetosti, V se koristi umjesto N×V kao izlazni signal.
Za poređenje, komercijalni spektrofotometar (Agilent Technologies Cary 300 serija sa R928 visokoefikasnim fotomultiplikatorom) sa kivetnom ćelijom od 1,0 cm je također korišten za mjerenje apsorbancije tečnih uzoraka.
Unutrašnja površina MWC reza je ispitana pomoću optičkog površinskog profilera (ZYGO New View 5022) sa vertikalnom i bočnom rezolucijom od 0,1 nm i 0,11 µm, respektivno.
Sve hemikalije (analitičke čistoće, bez daljeg prečišćavanja) su kupljene od Sichuan Chuangke Biotechnology Co., Ltd. Kompleti za testiranje glukoze uključuju glukoznu oksidazu (GOD), peroksidazu (POD), 4-aminoantipirin i fenol, itd. Hromogena otopina je pripremljena uobičajenom metodom GOD-POD 37.
Kao što je prikazano u Tabeli 2, niz otopina glukoze u različitim koncentracijama pripremljen je korištenjem DI H2O kao razrjeđivača pomoću metode serijskog razrjeđivanja (pogledajte dodatne materijale za detalje).Pripremite obojene ili slijepe uzorke miješanjem otopine glukoze ili dejonizirane vode s hromogenim rastvorom u fiksnom volumnom omjeru od 3:1, respektivno.Svi uzorci su čuvani na 37°C zaštićeni od svjetlosti 10 minuta prije mjerenja.U GOD-POD metodi, obojeni uzorci postaju crveni s maksimumom apsorpcije na 505 nm, a apsorpcija je gotovo proporcionalna koncentraciji glukoze.
Kao što je prikazano u Tabeli 1, serija rastvora crvenog mastila (Ostrich Ink Co., Ltd., Tianjin, Kina) je pripremljena metodom serijskog razblaživanja koristeći DI H2O kao rastvarač.
Kako citirati ovaj članak: Bai, M. et al.Kompaktni fotometar na bazi metalnih talasovodnih kapilara: za određivanje nanomolarnih koncentracija glukoze.nauku.5, 10476. doi: 10.1038/srep10476 (2015).
Dress, P. & Franke, H. Povećanje tačnosti analize tečnosti i kontrole pH vrednosti korišćenjem talasovoda sa tečnim jezgrom. Dress, P. & Franke, H. Povećanje tačnosti analize tečnosti i kontrole pH vrednosti korišćenjem talasovoda sa tečnim jezgrom.Dress, P. i Franke, H. Poboljšanje tačnosti analize tečnosti i kontrole pH pomoću talasovoda sa tečnim jezgrom. 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. i Franke, H. Poboljšanje tačnosti analize tečnosti i kontrole pH pomoću talasovoda sa tečnim jezgrom.Prebacite se na nauku.metar.68, 2167–2171 (1997).
Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA Kontinuirano kolorimetrijsko određivanje tragova amonijaka u morskoj vodi sa dugoputnom tečnom kapilarnom ćelijom talasovoda. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA Kontinuirano kolorimetrijsko određivanje tragova amonijaka u morskoj vodi s dugoputnom tečnom kapilarnom ćelijom talasovoda.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ i Hansel, DA Kontinuirano kolorimetrijsko određivanje tragova amonijaka u morskoj vodi pomoću kapilarne ćelije s tekućim valovodom. 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量量量 Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ i Hansel, DA Kontinuirano kolorimetrijsko određivanje tragova amonijaka u morskoj vodi korištenjem tečnih kapilara valovoda dugog dometa.Hemija u martu.96, 73–85 (2005).
Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Pregled nedavnih primjena kapilarne ćelije tečnog talasovoda u tehnikama analize zasnovane na protoku kako bi se poboljšala osjetljivost spektroskopskih metoda detekcije. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Pregled nedavnih primjena kapilarne ćelije tečnog talasovoda u tehnikama analize zasnovane na protoku kako bi se poboljšala osjetljivost spektroskopskih metoda detekcije.Pascoa, RNMJ, Toth, IV i Rangel, AOSS Pregled nedavnih primjena kapilarne ćelije tečnog talasovoda u tehnikama analize protoka za poboljšanje osjetljivosti spektroskopskih metoda detekcije. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS, AOSS检测方法的灵敏度。 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 灵敏序度 灵敏序 灵敏序 灵敏度 灵敏度 灵敏度敏度 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 灵敏度度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度Pascoa, RNMJ, Toth, IV i Rangel, AOSS Pregled nedavnih primjena kapilarnih ćelija tečnih talasovoda u analitičkim metodama zasnovanim na protoku za poboljšanje osjetljivosti spektroskopskih metoda detekcije.analni otvor.Chim.Zakon 739, 1-13 (2012).
Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Istraživanje debljine Ag, AgI filmova u kapilari za šuplje talasovode. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Istraživanje debljine Ag, AgI filmova u kapilari za šuplje talasovode.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. i Shen J. Istraživanje debljine filmova Ag, AgI u kapilari za šuplje talasovode. 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. Istraživanje debljine tankog filma Ag i AgI u vazdušnom kanalu.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. i Shen J. Istraživanje debljine tankog filma Ag, AgI u šupljim kapilarama talasovoda.Infracrvena fizika.tehnologija 42, 501–508 (2001).
Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Određivanje nanomolarnih koncentracija fosfata u prirodnim vodama korištenjem protočne injekcije s kapilarnom ćelijom s dugom dužinom putanje i spektrofotometrijskom detekcijom u čvrstom stanju. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Određivanje nanomolarnih koncentracija fosfata u prirodnim vodama korištenjem protočne injekcije s kapilarnom ćelijom s dugom dužinom putanje i spektrofotometrijskom detekcijom u čvrstom stanju.Gimbert, LJ, Haygarth, PM i Worsfold, PJ Određivanje nanomolarnih koncentracija fosfata u prirodnim vodama korištenjem protočne injekcije s kapilarnom ćelijom s tekućim valovima i spektrofotometrijskom detekcijom u čvrstom stanju. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ纳摩尔浓度的磷酸盐。 Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Određivanje koncentracije fosfata u prirodnoj vodi pomoću šprica za tekućinu i kapilarne cijevi za tekući talas dugog dometa.Gimbert, LJ, Haygarth, PM i Worsfold, PJ Određivanje nanomolarnog fosfata u prirodnoj vodi korištenjem injekcionog toka i kapilarnog talasovoda sa dugim optičkim putem i spektrofotometrijskom detekcijom u čvrstom stanju.Taranta 71, 1624–1628 (2007).
Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Linearnost i efektivna optička dužina putanje kapilarnih ćelija tečnog talasovoda. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Linearnost i efektivna optička dužina putanje kapilarnih ćelija tečnog talasovoda.Belz M., Dress P., Suhitsky A. i Liu S. Linearnost i efektivna optička dužina putanje u tečnim talasovodima u kapilarnim ćelijama. 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. Linearnost i efektivna dužina tekuće vode.Belz M., Dress P., Suhitsky A. i Liu S. Linearna i efektivna optička dužina putanje u tečnom talasu kapilarne ćelije.SPIE 3856, 271–281 (1999).
Dallas, T. & Dasgupta, PK Svjetlost na kraju tunela: nedavne analitičke primjene valovoda s tekućim jezgrom. Dallas, T. & Dasgupta, PK Svjetlost na kraju tunela: nedavne analitičke primjene valovoda s tekućim jezgrom.Dallas, T. i Dasgupta, PK Svjetlost na kraju tunela: nedavne analitičke primjene valovoda s tekućim jezgrom. Dallas, T. & Dasgupta, PK Svjetlo na kraju tunela：液芯波导的最新分析应用。 Dallas, T. & Dasgupta, PK Svjetlo na kraju tunela：液芯波导的最新分析应用。Dallas, T. i Dasgupta, PK Svjetlo na kraju tunela: najnovija analitička primjena valovoda s tekućim jezgrom.TrAC, analiza trenda.Hemijski.23, 385–392 (2004).
Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID Svestrana fotometrijska ćelija za detekciju ukupne unutrašnje refleksije za analizu protoka. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID Svestrana fotometrijska ćelija za detekciju ukupne unutrašnje refleksije za analizu protoka.Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR i McKelvey, ID Univerzalna fotometrijska ćelija ukupne unutrašnje refleksije za analizu protoka. 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 i McKelvey, ID Univerzalna TIR fotometrijska ćelija za analizu protoka.Taranta 79, 830–835 (2009).
Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Multi-refleksna fotometrijska protočna ćelija za upotrebu u analizi protoka ubrizgavanja voda estuarija. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Multi-refleksna fotometrijska protočna ćelija za upotrebu u analizi protoka ubrizgavanja voda estuarija.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ i McKelvey, ID Fotometrijska protočna ćelija sa više refleksije za upotrebu u analizi protoka voda estuarija. 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刂 Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ i McKelvey, ID Fotometrijska protočna ćelija s više refleksije za analizu ubrizgavanja protoka u vodama estuarija.anus Chim.Acta 499, 81-89 (2003).
Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Ručni fotometar zasnovan na detekciji apsorpcije talasovoda sa tečnim jezgrom za uzorke nanolitrske razmere. Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Ručni fotometar zasnovan na detekciji apsorpcije talasovoda sa tečnim jezgrom za uzorke nanolitrske razmere.Pan, J.-Z., Yao, B. i Fang, K. Ručni fotometar zasnovan na detekciji apsorpcije talasne dužine tečnog jezgra za uzorke nanolitrske skale. 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. Na osnovu 液芯波波水水水油法的纳法手手手持光度计。Pan, J.-Z., Yao, B. i Fang, K. Ručni fotometar sa uzorkom na nanorazmjeri zasnovan na detekciji apsorpcije u talasu tečnog jezgra.anus Chemical.82, 3394–3398 (2010).
Zhang, J.-Z.Povećajte osjetljivost analize protoka ubrizgavanjem korištenjem kapilarne protočne ćelije sa dugačkim optičkim putem za spektrofotometrijsku detekciju.analni otvor.nauku.22, 57–60 (2006).
D'Sa, EJ & Steward, RG Primena tečnog kapilarnog talasovoda u spektroskopiji apsorpcije (Odgovor na komentar Byrnea i Kaltenbachera). D'Sa, EJ & Steward, RG Primena tečnog kapilarnog talasovoda u spektroskopiji apsorpcije (Odgovor na komentar Byrnea i Kaltenbachera).D'Sa, EJ i Steward, RG Primjena tekućih kapilarnih valovoda u apsorpcionoj spektroskopiji (Odgovor na komentare Byrnea i Kaltenbachera). 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 Primjena tečnog 毛绿波波对在apsorpcionog spektra (回复Byrne和Kaltenbacher的评论）).D'Sa, EJ i Steward, RG Tečni kapilarni talasovodi za apsorpcionu spektroskopiju (kao odgovor na komentare Byrnea i Kaltenbachera).limonol.Oceanographer.46, 742–745 (2001).
Khijwania, SK & Gupta, BD Senzor apsorpcije evanescentnog polja optičkog vlakna: Utjecaj parametara vlakana i geometrije sonde. Khijwania, SK & Gupta, BD Senzor apsorpcije evanescentnog polja optičkog vlakna: Utjecaj parametara vlakana i geometrije sonde.Hijvania, SK i Gupta, BD Fiber Optic Evanescent Field Absorption Sensor: Utjecaj parametara vlakana i geometrije sonde. 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 i Gupta, BD Senzori optičkih vlakana apsorpcije evanescentnog polja: utjecaj parametara vlakana i geometrije sonde.Optika i kvantna elektronika 31, 625–636 (1999).
Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Ugaoni izlaz šupljih, metalom obloženih, talasovodnih Ramanovih senzora. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Ugaoni izlaz šupljih, metalom obloženih, talasovodnih Ramanovih senzora.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. i Woodruff, SD Ugaoni izlaz šupljih talasovodnih Raman senzora sa metalnom oblogom. 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., Burić, MP, Falk, J. & Woodruff, SD.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. i Woodruff, SD Ugaoni izlaz Raman senzora sa golim metalnim talasovodom.aplikacija za odabir 51, 2023-2025 (2012).
Harrington, JA Pregled šupljih talasovoda za IC prijenos.integraciju vlakana.izabrati.19, 211–227 (2000).