Grazie per avè visitatu Nature.com. A versione di u navigatore chì utilizate hà un supportu CSS limitatu. Per a megliu sperienza, vi cunsigliemu di utilizà un navigatore aggiornatu (o di disattivà a Modalità di Compatibilità in Internet Explorer). Intantu, per assicurà un supportu continuu, renderemu u situ senza stili è JavaScript.
L'analisi di tracce di campioni liquidi hà una vasta gamma di applicazioni in e scienze di a vita è in u monitoraghju ambientale. In questu travagliu, avemu sviluppatu un fotometru compactu è economicu basatu annantu à capillari à guida d'onda metallica (MCC) per a determinazione ultrasensibile di l'assorbimentu. U percorsu otticu pò esse assai aumentatu, è assai più longu di a lunghezza fisica di u MWC, perchè a luce sparsa da e pareti laterali metalliche lisce ondulate pò esse cuntenuta in u capillare indipendentemente da l'angulu d'incidenza. Cuncentrazioni finu à 5,12 nM ponu esse ottenute aduprendu reagenti cromogenici cumuni per via di a nova amplificazione ottica non lineare è di a rapida commutazione di i campioni è di a rilevazione di u glucosiu.
A fotometria hè largamente aduprata per l'analisi di tracce di campioni liquidi per via di l'abbundanza di reagenti cromogenici dispunibili è dispositivi optoelettronici à semiconduttori1,2,3,4,5. In paragone cù a determinazione di l'assorbanza tradiziunale basata nantu à cuvette, i capillari di guida d'onda liquida (LWC) riflettenu (TIR) ​​​​mantenendu a luce di a sonda in u capillare1,2,3,4,5. Tuttavia, senza ulteriori miglioramenti, u percorsu otticu hè solu vicinu à a lunghezza fisica di LWC3.6, è aumentà a lunghezza LWC oltre 1,0 m soffrirà di una forte attenuazione di a luce è di un altu risicu di bolle, ecc.3, 7. In quantu à a cellula multi-riflessione pruposta per i miglioramenti di u percorsu otticu, u limite di rilevazione hè miglioratu solu di un fattore di 2,5-8,9.
Ci sò attualmente dui tipi principali di LWC, vale à dì i capillari di Teflon AF (chì anu un indice di rifrazione di solu ~ 1,3, chì hè più bassu di quellu di l'acqua) è i capillari di silice rivestiti di Teflon AF o filmi metallici1,3,4. Per ottene TIR à l'interfaccia trà i materiali dielettrici, sò richiesti materiali cù un indice di rifrazione bassu è anguli d'incidenza di a luce elevati3,6,10. In quantu à i capillari di Teflon AF, u Teflon AF hè traspirante per via di a so struttura porosa3,11 è pò assorbe piccule quantità di sustanzi in i campioni d'acqua. Per i capillari di quarzu rivestiti à l'esternu cù Teflon AF o metallu, l'indice di rifrazione di u quarzu (1,45) hè più altu ch'è a maiò parte di i campioni liquidi (per esempiu 1,33 per l'acqua)3,6,12,13. Per i capillari rivestiti cù un film metallicu à l'internu, sò state studiate e proprietà di trasportu14,15,16,17,18, ma u prucessu di rivestimentu hè cumplicatu, a superficia di u film metallicu hà una struttura ruvida è porosa4,19.
Inoltre, i LWC cummerciali (AF Teflon Coated Capillaries è AF Teflon Coated Silica Capillaries, World Precision Instruments, Inc.) anu altri svantaghji, cum'è: per i difetti. U grande vulume mortu di u connettore à T TIR3,10, (2) (per cunnette capillari, fibre è tubi d'entrata/uscita) pò intrappulà bolle d'aria10.
À u listessu tempu, a determinazione di i livelli di glucosiu hè di grande impurtanza per a diagnosi di diabete, cirrosi di u fegatu è malatie mentali20. è parechji metudi di rilevazione cum'è a fotometria (cumprese a spettrofotometria 21, 22, 23, 24, 25 è a culurimetria nantu à carta 26, 27, 28), a galvanometria 29, 30, 31, a fluorimetria 32, 33, 34, 35, a polarimetria ottica 36, ​​a risonanza plasmonica di superficie 37, a cavità Fabry-Perot 38, l'elettrochimica 39 è l'elettroforesi capillare 40,41 è cusì. Tuttavia, a maiò parte di sti metudi richiedenu apparecchiature costose, è a rilevazione di glucosiu à parechje concentrazioni nanomolari ferma una sfida (per esempiu, per e misurazioni fotometriche21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, a più bassa concentrazione di glucosiu). A limitazione era solu di 30 nM quandu e nanoparticelle blu di Prussia sò state aduprate cum'è imitatori di perossidasi). L'analisi di glucosiu nanomolari sò spessu necessarie per studii cellulari à livellu moleculare cum'è l'inibizione di a crescita di u cancru di prostata umanu42 è u cumpurtamentu di fissazione di CO2 di Prochlorococcus in l'oceanu.
In questu articulu, hè statu sviluppatu un fotometru compactu è economicu basatu annantu à un capillare di guida d'onda metallica (MWC), un capillare d'acciaio inox SUS316L cù una superficia interna elettrolucidata, per a determinazione di l'assorbimentu ultrasensibile. Siccomu a luce pò esse intrappulata in i capillari metallici indipendentemente da l'angulu d'incidenza, u percorsu otticu pò esse aumentatu assai per via di a diffusione di a luce nantu à superfici metalliche ondulate è lisce, è hè assai più longu di a lunghezza fisica di u MWC. Inoltre, hè statu cuncipitu un simplice connettore à T per a cunnessione ottica è l'entrata/uscita di u fluidu per minimizà u vulume mortu è evità l'intrappolamentu di bolle. Per u fotometru MWC di 7 cm, u limite di rilevazione hè miglioratu di circa 3000 volte paragunatu à u spettrofotometru cummerciale cù cuvetta di 1 cm per via di u novu miglioramentu di u percorsu otticu non lineare è di a rapida commutazione di u campione, è a cuncentrazione di rilevazione di u glucosiu pò ancu esse ottenuta solu 5,12 nM aduprendu reagenti cromogenici cumuni.
Cum'è mostratu in a Figura 1, u fotometru basatu annantu à u MWC hè custituitu da un MWC longu 7 cm cù una superficia interna elettrolucidata di qualità EP, un LED di 505 nm cù una lente, un fotodetector à guadagnu regulabile, è dui per l'accoppiamentu otticu è l'ingressu di liquidu. Surtita. Una valvula à trè vie cunnessa à u tubu d'ingressu Pike hè aduprata per cambià u campione in entrata. U tubu Peek si adatta perfettamente à a piastra di quarzu è u MWC, cusì u vulume mortu in u connettore à T hè mantenutu à u minimu, impedendu efficacemente chì e bolle d'aria sianu intrappulate. Inoltre, u fasciu collimatu pò esse introduttu facilmente è efficacemente in u MWC attraversu a piastra di quarzu à pezzu à T.
U fasciu è u campione liquidu sò introdutti in u MCC per mezu di un pezzu in T, è u fasciu chì passa per u MCC hè ricevutu da un fotodetector. E suluzioni entranti di campioni culuriti o bianchi sò state introdutte alternativamente in l'ICC per mezu di una valvula à trè vie. Sicondu a lege di Beer, a densità ottica di un campione culuritu pò esse calculata da l'equazione. 1.10
induve Vcolor è Vblank sò i signali di uscita di u fotodetector quandu i campioni di culore è di biancu sò introdutti in u MCC, rispettivamente, è Vdark hè u signale di fondu di u fotodetector quandu u LED hè spento. U cambiamentu in u signale di uscita ΔV = Vcolor–Vblank pò esse misuratu cambiendu i campioni. Sicondu l'equazione. Cum'è mostratu in a Figura 1, se ΔV hè assai più chjucu chè Vblank–Vdark, quandu si usa un schema di cummutazione di campionamentu, i picculi cambiamenti in Vblank (per esempiu, a deriva) ponu avè pocu effettu nantu à u valore AMWC.
Per paragunà e prestazioni di u fotometru basatu annantu à MWC cù u spettrofotometru basatu annantu à cuvette, hè stata aduprata una suluzione d'inchiostru rossu cum'è campione di culore per via di a so eccellente stabilità di culore è a bona linearità di cuncentrazione-assorbanza, DI H2O cum'è campione biancu. Cum'è mostratu in a Tavula 1, una seria di suluzioni d'inchiostru rossu sò state preparate cù u metudu di diluzione seriale aduprendu DI H2O cum'è solvente. A cuncentrazione relativa di u campione 1 (S1), pittura rossa originale senza diluizione, hè stata determinata cum'è 1,0. In a fig. A Figura 2 mostra fotografie ottiche di 11 campioni d'inchiostru rossu (da S4 à S14) cù cuncentrazioni relative (elencate in a Tavula 1) chì varianu da 8,0 × 10–3 (sinistra) à 8,2 × 10–10 (destra).
I risultati di misurazione per u campione 6 sò mostrati in Fig. 3(a). I punti di cambiamentu trà campioni culuriti è campioni bianchi sò marcati in a figura da doppie frecce "↔". Si pò vede chì a tensione di uscita aumenta rapidamente quandu si passa da campioni culuriti à campioni bianchi è vice versa. Vcolor, Vblank è u ΔV currispundente ponu esse ottenuti cum'è mostratu in a figura.
(a) Risultati di misurazione per u campione 6, (b) u campione 9, (c) u campione 13, è (d) u ​​campione 14 utilizendu un fotometru basatu annantu à MWC.
I risultati di misurazione per i campioni 9, 13 è 14 sò mostrati in e Fig. 3(b)-(d), rispettivamente. Cum'è mostratu in a Figura 3(d), u ΔV misuratu hè solu 5 nV, chì hè guasi 3 volte u valore di rumore (2 nV). Un picculu ΔV hè difficiule da distingue da u rumore. Cusì, u limite di rilevazione hà righjuntu una cuncentrazione relativa di 8,2 × 10-10 (campione 14). Cù l'aiutu di l'equazioni. 1. L'assorbanza AMWC pò esse calculata da i valori misurati di Vcolor, Vblank è Vdark. Per un fotodetector cù un guadagnu di 104 Vdark hè -0,68 μV. I risultati di misurazione per tutti i campioni sò riassunti in a Tavula 1 è ponu esse truvati in u materiale supplementariu. Cum'è mostratu in a Tavula 1, l'assorbanza truvata à alte concentrazioni satura, dunque l'assorbanza sopra à 3,7 ùn pò esse misurata cù spettrometri basati nantu à MWC.
Per paragone, un campione di tinta rossa hè statu ancu misuratu cù un spettrofotometru è l'assorbanza Acuvette misurata hè mostrata in a Figura 4. I valori Acuvette à 505 nm (cum'è mostratu in a Tavula 1) sò stati ottenuti riferendusi à e curve di i campioni 10, 11, o 12 (cum'è mostratu in l'insertu). à Fig. 4) cum'è una basa. Cum'è mostratu, u limite di rilevazione hà righjuntu una cuncentrazione relativa di 2,56 x 10-6 (campione 9) perchè e curve di assorbimentu di i campioni 10, 11 è 12 eranu indistinguibili l'una da l'altra. Cusì, quandu si usa u fotometru basatu annantu à MWC, u limite di rilevazione hè statu migliuratu di un fattore di 3125 paragunatu à u spettrofotometru basatu annantu à cuvetta.
A dipendenza assorbimentu-cuncentrazione hè presentata in a Fig. 5. Per e misurazioni in cuvetta, l'assorbanza hè proporzionale à a cuncentrazione di l'inchiostru à una lunghezza di u percorsu di 1 cm. Mentre chì, per e misurazioni basate nantu à MWC, hè statu osservatu un aumentu non lineare di l'assorbanza à basse concentrazioni. Sicondu a lege di Beer, l'assorbanza hè proporzionale à a lunghezza di u percorsu otticu, dunque u guadagnu di assorbimentu AEF (definitu cum'è AEF = AMWC/Acuvetta à a stessa cuncentrazione di l'inchiostru) hè u rapportu trà MWC è a lunghezza di u percorsu otticu di a cuvetta. Cum'è mostratu in a Figura 5, à alte concentrazioni, a costante AEF hè intornu à 7,0, chì hè ragiunevule postu chì a lunghezza di a MWC hè esattamente 7 volte a lunghezza di una cuvetta di 1 cm. Tuttavia, à basse concentrazioni (concentrazione correlata <1,28 × 10-5), l'AEF aumenta cù a diminuzione di a concentrazione è ghjunghjerebbe à un valore di 803 à una concentrazione correlata di 8,2 × 10-10 extrapolendu a curva di a misurazione basata nantu à a cuvette. Tuttavia, à basse concentrazioni (concentrazione correlata <1,28 × 10-5), l'AEF aumenta cù a diminuzione di a concentrazione è ghjunghjerebbe à un valore di 803 à una concentrazione correlata di 8,2 × 10-10 extrapolendu a curva di a misurazione basata nantu à a cuvette. Однако при низких концентрациях (относительная концентрация <1,28 × 10–5) AEF увеличициях увеличичается концентрации и может достигать значения 803 при относительной концентрации 8,2 × 10–10 концентрации 8,2 × 10–10 концентрации кривой измерения на основе кюветы. Tuttavia, à basse concentrazioni (concentrazione relativa <1,28 × 10–5), l'AEF aumenta cù a diminuzione di a concentrazione è pò ghjunghje à un valore di 803 à una concentrazione relativa di 8,2 × 10–10 quandu hè estrapolatu da una curva di misurazione basata nantu à cuvette.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，在相关渓18.12.×时将达到803 的值。然而 ， 在 低 浓度 （相关 浓度 <1.28 × 10-5） ， ， AEF 随着 的 降低 而 ＇ 并 且 并 踔 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 达到 达到 〰 达到 。 8-10 Однако при низких концентрациях (релевантные концентрации < 1,28 × 10-5) АЭП увелитциях Однако при низких концентрациях концентрации, и при экстраполяции кривой измерения на основе кюветы она достигает знито четнове концентрации 8,2 × 10–10 803 . Tuttavia, à basse concentrazioni (concentrazioni pertinenti < 1,28 × 10-5) l'AED aumenta cù a diminuzione di a concentrazione, è quandu hè estrapolata da una curva di misurazione basata nantu à cuvette, righjunghje un valore di concentrazione relativa di 8,2 × 10–10 803.Questu dà un percorsu otticu currispundente di 803 cm (AEF × 1 cm), chì hè assai più longu chè a lunghezza fisica di u MWC, è ancu più longu chè u LWC u più longu dispunibule in cummerciu (500 cm da World Precision Instruments, Inc.). Doko Engineering LLC hà una lunghezza di 200 cm). Questu aumentu non lineare di l'assorbimentu in u LWC ùn hè statu signalatu prima.
In figura 6(a)-(c) si vede rispettivamente una maghjina ottica, una maghjina di microscopiu è una maghjina di prufilatore otticu di a superficia interna di a sezzione MWC. Cum'è mostratu in figura 6(a), a superficia interna hè liscia è brillante, pò riflette a luce visibile è hè assai riflettente. Cum'è mostratu in figura 6(b), per via di a deformabilità è di a natura cristallina di u metallu, piccule mesa è irregolarità appariscenu nantu à a superficia liscia. Vista a piccula superficia (<5 μm × 5 μm), a rugosità di a maiò parte di a superficia hè inferiore à 1,2 nm (Fig. 6 (c)). In vista di una piccula zona (<5 μm × 5 μm), a rugosità di a maiò parte di a superficia hè inferiore à 1,2 nm (Fig. 6 (c)). Ввиду малой площади (<5 мкм×5 мкм) шероховатость большей части поверхности составляет 1,мирхности составляет. 6(в)). A causa di a piccula superficia (<5 µm × 5 µm), a rugosità di a maiò parte di a superficia hè inferiore à 1,2 nm (Fig. 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 поверхноства поверхностей 12 мкм × 5 мкм нм (рис. 6(в)). Cunsiderendu a piccula superficia (<5 µm × 5 µm), a rugosità di a maiò parte di e superfici hè inferiore à 1,2 nm (Fig. 6(c)).
(a) Imagine ottica, (b) imagine di microscopiu, è (c) imagine ottica di a superficia interna di u tagliu MWC.
Cum'è mostratu in a fig. 7(a), u percorsu otticu LOP in u capillare hè determinatu da l'angulu d'incidenza θ (LOP = LC/sinθ, induve LC hè a lunghezza fisica di u capillare). Per i capillari in Teflon AF pieni di DI H2O, l'angulu d'incidenza deve esse più grande di l'angulu criticu di 77,8°, dunque u LOP hè menu di 1,02 × LC senza ulteriori miglioramenti3.6. Mentre chì, cù MWC, u cunfinamentu di a luce in u capillare hè indipendente da l'indice di rifrazione o da l'angulu d'incidenza, dunque quandu l'angulu d'incidenza diminuisce, u percorsu di a luce pò esse assai più longu di a lunghezza di u capillare (LOP » LC). Cum'è mostratu in a fig. 7(b), a superficia metallica ondulata pò induce a diffusione di a luce, chì pò aumentà assai u percorsu otticu.
Dunque, ci sò dui percorsi luminosi per MWC: luce diretta senza riflessione (LOP = LC) è luce à dente di sega cù riflessioni multiple trà i muri laterali (LOP » LC). Sicondu a lege di Beer, l'intensità di a luce diretta è zigzag trasmessa pò esse espressa rispettivamente cum'è PS×exp(-α×LC) è PZ×exp(-α×LOP), induve a costante α hè u coefficientu d'assorbimentu, chì dipende interamente da a cuncentrazione di l'inchiostru.
Per l'inchiostru à alta concentrazione (per esempiu, concentrazione correlata > 1,28 × 10-5), a luce zigzag hè assai attenuata è a so intensità hè assai più bassa di quella di a luce dritta, per via di u grande coefficientu d'assorbimentu è di u so percorsu otticu assai più longu. Per l'inchiostru à alta concentrazione (per esempiu, concentrazione correlata > 1,28 × 10-5), a luce zigzag hè assai attenuata è a so intensità hè assai più bassa di quella di a luce dritta, per via di u grande coefficientu d'assorbimentu è di u so percorsu otticu assai più longu. Для чернил с высокой концентрацией (например, относительная концентрация > 1,28 × 10-5) зизгбзатрация сильно затухает, а его интенсивность намного ниже, чем у прямого света, из-за болфьфшогогофьшого поглощения и гораздо более длинного оптического излучения. Per l'inchiostru à alta concentrazione (per esempiu, concentrazione relativa > 1,28 × 10-5), a luce zigzag hè fortemente attenuata è a so intensità hè assai più bassa di quella di a luce diretta per via di u grande coefficientu d'assorbimentu è di l'emissione ottica assai più longa.pista.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 减 很 大 度 大 度直光 ， 这 是 吸收 系数 大 光学 时间 更。。。 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长Для чернил с высокой концентрацией (например, релевантные концентрации > 1,28×10-5) зигозаго зитрацией значительно ослабляется, è его интенсивность намного ниже, чем у прямого света из-зоь богоь коэффициента поглощения и более длительного оптического времени. Per l'inchiostri à alta concentrazione (per esempiu, concentrazioni pertinenti > 1,28 × 10-5), a luce zigzag hè significativamente attenuata è a so intensità hè assai più bassa di quella di a luce diretta per via di u grande coefficientu d'assorbimentu è di u tempu otticu più longu.piccula strada.Cusì, a luce diretta hà duminatu a determinazione di l'assorbanza (LOP = LC) è l'AEF hè statu mantinutu custante à ~ 7,0. In cuntrastu, quandu u coefficientu d'assorbimentu diminuisce cù a diminuzione di a cuncentrazione d'inchiostru (per esempiu, cuncentrazione correlata <1,28 × 10-5), l'intensità di a luce zigzag aumenta più rapidamente chè quella di a luce dritta è tandu a luce zigzag cumencia à ghjucà un rolu più impurtante. In cuntrastu, quandu u coefficientu d'assorbimentu diminuisce cù a diminuzione di a cuncentrazione d'inchiostru (per esempiu, cuncentrazione correlata <1,28 × 10-5), l'intensità di a luce zigzag aumenta più rapidamente chè quella di a luce dritta è tandu a luce zigzag cumencia à ghjucà un rolu più impurtante. Напротив, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чрации чрернир относительная концентрация <1,28 × 10-5), интенсивность зигзагообразного света увелитчемя ваелистчева, интенсивность прямого света, è затем начинает играть зигзагообразный свет. À u cuntrariu, quandu u coefficientu d'assorbimentu diminuisce cù a diminuzione di a cuncentrazione di l'inchiostru (per esempiu, a cuncentrazione relativa <1,28 × 10-5), l'intensità di a luce zigzag aumenta più velocemente di quella di a luce diretta, è tandu a luce zigzag cumencia à ghjucà.rolu più impurtante.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<1.28×10-5-5 ），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退个更皀一一相反 ， 当 吸收 系数 随着 墨水 的 降低 而 降低 时 例如 例如 ， 相兺 ， 相兺 1. 10-5） ， 字形光 的 强度 比 增加 得 更 ， 然后 z 字形光 发挥 作用 一 作用 一 作用 一 作用 一 作用 一 更 更更 更 更 更 更 更 更 更 HI的角色。 И наоборот, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрациент ченри ченрие соответствующая концентрация < 1,28×10-5), интенсивность зигзагообразного света увелетч ивелич ивелич ивелич прямого, и тогда зигзагообразный свет начинает играть более важную rolu. À u cuntrariu, quandu u coefficientu d'assorbimentu diminuisce cù a diminuzione di a cuncentrazione di l'inchiostru (per esempiu, a cuncentrazione currispundente < 1,28 × 10-5), l'intensità di a luce zigzag aumenta più velocemente di a luce diretta, è tandu a luce zigzag cumencia à ghjucà un rolu più impurtante.caratteru di rolu.Dunque, per via di u percorsu otticu à dente di sega (LOP » LC), l'AEF pò esse aumentatu assai di più di 7,0. E caratteristiche precise di trasmissione di a luce di MWC ponu esse ottenute aduprendu a teoria di u modu di guida d'onda.
In più di migliurà u percorsu otticu, a rapida commutazione di u campione cuntribuisce ancu à limiti di rilevazione ultra bassi. A causa di u picculu vulume di MCC (0,16 ml), u tempu necessariu per cambià e soluzioni in MCC pò esse menu di 20 secondi. Cum'è mostratu in a Figura 5, u valore minimu rilevabile di AMWC (2,5 × 10–4) hè 4 volte inferiore à quellu di Acuvette (1,0 × 10–3). A rapida commutazione di a soluzione chì scorre in u capillare riduce l'effettu di u rumore di u sistema (per esempiu, a deriva) nantu à a precisione di a differenza di assorbanza paragunata à a soluzione di ritenzione in a cuvetta. Per esempiu, cum'è mostratu in a fig. 3(b)-(d), ΔV pò esse facilmente distintu da un segnale di deriva per via di a rapida commutazione di u campione in u capillare di picculu vulume.
Cum'è mostratu in a Tavula 2, una gamma di suluzioni di glucosiu à diverse concentrazioni sò state preparate aduprendu DI H2O cum'è solvente. Campioni culuriti o bianchi sò stati preparati mischjendu una soluzione di glucosiu o acqua deionizzata cù soluzioni cromogeniche di glucosiu ossidasi (GOD) è perossidasi (POD) 37 in un rapportu di volume fissu di 3:1, rispettivamente. In a figura 8 si mostranu fotografie ottiche di nove campioni culuriti (S2-S10) cù concentrazioni di glucosiu chì varianu da 2,0 mM (sinistra) à 5,12 nM (destra). U rossu diminuisce cù a diminuzione di a concentrazione di glucosiu.
I risultati di e misurazioni di i campioni 4, 9 è 10 cù un fotometru basatu annantu à MWC sò mostrati in e Fig. 9(a)-(c), rispettivamente. Cum'è mostratu in a fig. 9(c), u ΔV misuratu diventa menu stabile è aumenta lentamente durante a misurazione mentre u culore di u reagente GOD-POD stessu (ancu senza aghjunghje glucosiu) cambia lentamente in a luce. Cusì, e misurazioni ΔV successive ùn ponu esse ripetute per i campioni cù una cuncentrazione di glucosiu inferiore à 5,12 nM (campione 10), perchè quandu ΔV hè abbastanza chjucu, l'instabilità di u reagente GOD-POD ùn pò più esse trascurata. Dunque, u limite di rilevazione per a soluzione di glucosiu hè 5,12 nM, ancu se u valore ΔV currispundente (0,52 µV) hè assai più grande di u valore di rumore (0,03 µV), chì indica chì un picculu ΔV pò ancu esse rilevatu. Stu limite di rilevazione pò esse ulteriormente miglioratu aduprendu reagenti cromogenici più stabili.
(a) Risultati di misurazione per u campione 4, (b) u campione 9, è (c) u campione 10 cù un fotometru basatu annantu à MWC.
L'assorbanza AMWC pò esse calculata aduprendu i valori misurati di Vcolor, Vblank è Vdark. Per un fotodetector cù un guadagnu di 105 Vdark hè -0,068 μV. E misurazioni per tutti i campioni ponu esse impostate in u materiale supplementariu. Per paragone, i campioni di glucosiu sò stati ancu misurati cù un spettrofotometru è l'assorbanza misurata di Acuvette hà righjuntu un limite di rilevazione di 0,64 µM (campione 7) cum'è mostratu in a Figura 10.
A relazione trà l'assorbanza è a cuncentrazione hè presentata in a Figura 11. Cù u fotometru basatu annantu à MWC, hè stata ottenuta una migliurazione di 125 volte in u limite di rilevazione paragunatu à u spettrofotometru basatu annantu à a cuvetta. Questa migliurazione hè più bassa chè u test di l'inchiostru rossu per via di a scarsa stabilità di u reagente GOD-POD. Hè stata ancu osservata una crescita non lineare di l'assorbanza à basse cuncentrazioni.
U fotometru basatu annantu à u MWC hè statu sviluppatu per a rilevazione ultrasensibile di campioni liquidi. U percorsu otticu pò esse assai aumentatu, è assai più longu di a lunghezza fisica di u MWC, perchè a luce sparsa da i muri laterali di metallu lisciu ondulatu pò esse cuntenuta in u capillare indipendentemente da l'angulu d'incidenza. Cuncentrazioni finu à 5,12 nM ponu esse ottenute aduprendu i reagenti GOD-POD cunvinziunali grazia à a nova amplificazione ottica non lineare è à a rapida commutazione di campioni è a rilevazione di glucosiu. Stu fotometru compactu è economicu serà largamente adupratu in e scienze di a vita è in u monitoraghju ambientale per l'analisi di tracce.
Cum'è mostratu in a Figura 1, u fotometru basatu annantu à u MWC hè custituitu da un MWC longu 7 cm (diametru internu 1,7 mm, diametru esternu 3,18 mm, superficia interna elettrolucidata di classe EP, capillare in acciaio inox SUS316L), un LED di lunghezza d'onda di 505 nm (Thorlabs M505F1), è lenti (diffusione di u fasciu circa 6,6 gradi), un fotodetector à guadagnu variabile (Thorlabs PDB450C) è dui connettori a T per a cumunicazione ottica è l'entrata/uscita di liquidu. U connettore a T hè fattu incollandu una piastra di quarzu trasparente à un tubu PMMA in u quale i tubi MWC è Peek (0,72 mm ID, 1,6 mm OD, Vici Valco Corp.) sò inseriti è incollati strettamente. Una valvula à trè vie cunnessa à u tubu d'entrata Pike hè aduprata per cambià u campione in entrata. U fotodetector pò cunvertisce a putenza ottica ricevuta P in un signale di tensione amplificatu N×V (induve V/P = 1.0 V/W à 1550 nm, u guadagnu N pò esse aghjustatu manualmente in l'intervallu di 103-107). Per brevità, V hè adupratu invece di N×V cum'è signale di uscita.
In paragone, un spettrofotometru cummerciale (Agilent Technologies Cary serie 300 cù R928 High Efficiency Photomultiplier) cù una cella à cuvetta di 1,0 cm hè statu ancu utilizatu per misurà l'assorbanza di campioni liquidi.
A superficia interna di u tagliu MWC hè stata esaminata cù un prufilatore di superficia otticu (ZYGO New View 5022) cù una risoluzione verticale è laterale di 0,1 nm è 0,11 µm, rispettivamente.
Tutti i prudutti chimichi (di qualità analitica, senza ulteriore purificazione) sò stati acquistati da Sichuan Chuangke Biotechnology Co., Ltd. I kit di test di glucosiu includenu glucosiu ossidasi (GOD), perossidasi (POD), 4-aminoantipirina è fenolu, ecc. A suluzione cromogenica hè stata preparata cù u metudu GOD-POD 37 abituale.
Cum'è mostratu in a Tavula 2, una gamma di suluzioni di glucosiu à diverse concentrazioni hè stata preparata aduprendu DI H2O cum'è diluente aduprendu un metudu di diluzione seriale (vede i Materiali Supplementari per i dettagli). Preparate campioni culuriti o bianchi mischjendu una soluzione di glucosiu o acqua deionizzata cù una soluzione cromogenica in un rapportu di volume fissu di 3:1, rispettivamente. Tutti i campioni sò stati conservati à 37°C prutetti da a luce per 10 minuti prima di a misurazione. In u metudu GOD-POD, i campioni culuriti diventanu rossi cù un massimu di assorbimentu à 505 nm, è l'assorbimentu hè guasi proporzionale à a concentrazione di glucosiu.
Cum'è mostratu in a Tavula 1, una seria di suluzioni di tinta rossa (Ostrich Ink Co., Ltd., Tianjin, Cina) sò state preparate cù u metudu di diluzione seriale aduprendu DI H2O cum'è solvente.
Cumu citallu st'articulu: Bai, M. et al. Fotometru compactu basatu annantu à capillari à guida d'onda metallica: per a determinazione di cuncentrazioni nanomolari di glucosiu. the science. 5, 10476. doi: 10.1038/srep10476 (2015).
Dress, P. & Franke, H. Aumentà a precisione di l'analisi di i liquidi è u cuntrollu di u valore di u pH cù una guida d'onda à core liquidu. Dress, P. & Franke, H. Aumentà a precisione di l'analisi di i liquidi è u cuntrollu di u valore di u pH cù una guida d'onda à core liquidu.Dress, P. è Franke, H. Migliurà a precisione di l'analisi di liquidi è u cuntrollu di u pH cù una guida d'onda à core liquidu. 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. è Franke, H. Migliurà a precisione di l'analisi di liquidi è u cuntrollu di u pH cù guide d'onda à core liquidu.Passa à a scienza. metru. 68, 2167–2171 (1997).
Li, QP, Zhang, J. -Z., Millero, FJ & Hansell, DA Determinazione culurimetrica cuntinua di tracce d'ammoniu in acqua di mare cù una cella capillare à guida d'onda liquida à percorsu longu. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA Determinazione culurimetrica cuntinua di tracce d'ammoniu in acqua di mare cù una cella capillare à guida d'onda liquida à percorsu longu.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ è Hansel, DA Determinazione culurimetrica cuntinua di tracce d'ammoniu in acqua di mare utilizendu una cella capillare cù una guida d'onda liquida. 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 è Hansel, DA Determinazione culurimetrica cuntinua di tracce d'ammoniu in acqua di mare utilizendu capillari à guida d'onda liquida à longa distanza.Chimica in marzu. 96, 73–85 (2005).
Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Rivista nantu à l'applicazioni recenti di a cellula capillare à guida d'onda liquida in tecniche d'analisi basate nantu à u flussu per migliurà a sensibilità di i metudi di rilevazione spettroscopica. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Rivista nantu à l'applicazioni recenti di a cellula capillare à guida d'onda liquida in tecniche d'analisi basate nantu à u flussu per migliurà a sensibilità di i metudi di rilevazione spettroscopica.Pascoa, RNMJ, Toth, IV è Rangel, AOSS Una rivista di l'applicazioni recenti di a cellula capillare à guida d'onda liquida in e tecniche di analisi di flussu per migliurà a sensibilità di i metudi di rilevazione spettroscopica. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS回顾液体波导毛细管单元在基于流动的分析技术中的最新应用，以提高光谱检测方法的灵敏度。 Páscoa, rnmj, tóth, IV & rangel, aoss 回顾 液体 毛细管 单元 在 基于 的 分析 技术 中 的 朌新 閰 朌滆检测 方法 的。。。 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵 敏度 灵 敏度灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度Pascoa, RNMJ, Toth, IV è Rangel, AOSS Una rivista di l'applicazioni recenti di e cellule capillari à guida d'onda liquida in i metudi analitichi basati nantu à u flussu per migliurà a sensibilità di i metudi di rilevazione spettroscopica.anu. Chim. Act 739, 1-13 (2012).
Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Investigazione di u spessore di i filmi Ag, AgI in u capillare per guide d'onda cave. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Investigazione di u spessore di i filmi Ag, AgI in u capillare per guide d'onda cave.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. è Shen J. Studiu di u spessore di i filmi Ag, AgI in capillare per guide d'onda cave. 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. Ricerca nantu à u spessore di a film fina di Ag è AgI in u condottu d'aria.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. è Shen J. Investigazione di u spessore di u film sottile Ag, AgI in capillari di guida d'onda cavi.Fisica infrarossa. tecnulugia 42, 501–508 (2001).
Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Determinazione di cuncentrazioni nanomolari di fosfatu in acque naturali utilizendu iniezione di flussu cù una cellula capillare à guida d'onda liquida à longa lunghezza di percorsu è rilevazione spettrofotometrica à statu solidu. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Determinazione di cuncentrazioni nanomolari di fosfatu in acque naturali utilizendu iniezione di flussu cù una cellula capillare à guida d'onda liquida à longa lunghezza di percorsu è rilevazione spettrofotometrica à statu solidu.Gimbert, LJ, Haygarth, PM è Worsfold, PJ Determinazione di e concentrazioni di fosfatu nanomolari in acque naturali utilizendu l'iniezione di flussu cù una cellula capillare à guida d'onda liquida è a rilevazione spettrofotometrica à statu solidu. 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 Determinazione di a cuncentrazione di fosfatu in acqua naturale cù una siringa per liquidu è un tubu capillare à guida d'onda liquida à longa distanza.Gimbert, LJ, Haygarth, PM è Worsfold, PJ Determinazione di fosfatu nanomolare in acqua naturale utilizendu u flussu d'iniezione è a guida d'onda capillare cù un longu percorsu otticu è una rilevazione spettrofotometrica à statu solidu.Taranta 71, 1624–1628 (2007).
Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Linearità è lunghezza di percorsu otticu efficace di e cellule capillari à guida d'onda liquida. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Linearità è lunghezza di percorsu otticu efficace di e cellule capillari à guida d'onda liquida.Belz M., Dress P., Suhitsky A. è Liu S. Linearità è lunghezza effettiva di u percorsu otticu in guide d'onda liquide in cellule capillari. 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. A linearità è a lunghezza effettiva di l'acqua liquida.Belz M., Dress P., Suhitsky A. è Liu S. Lunghezza di u percorsu otticu lineare è efficace in l'onda liquida di e cellule capillari.SPIE 3856, 271–281 (1999).
Dallas, T. & Dasgupta, PK Luce à a fine di u tunnel: applicazioni analitiche recenti di guide d'onda à core liquidu. Dallas, T. & Dasgupta, PK Luce à a fine di u tunnel: applicazioni analitiche recenti di guide d'onda à core liquidu.Dallas, T. è Dasgupta, PK Luce à a fine di u tunnel: applicazioni analitiche recenti di guide d'onda à core liquidu. Dallas, T. & Dasgupta, PK Luce à a fine di u tunnel：液芯波导的最新分析应用。 Dallas, T. & Dasgupta, PK Luce à a fine di u tunnel：液芯波导的最新分析应用。Dallas, T. è Dasgupta, PK Luce à a fine di u tunnel: l'ultima applicazione analitica di guide d'onda à core liquidu.TrAC, analisi di e tendenze. Chimica. 23, 385–392 (2004).
Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID Una cellula di rilevazione fotometrica à riflessione interna tutale versatile per l'analisi di flussu. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID Una cellula di rilevazione fotometrica à riflessione interna tutale versatile per l'analisi di flussu.Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR è McKelvey, ID Cellula di riflessione interna totale fotometrica universale per l'analisi di u flussu. 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 è McKelvie, IDEllis, PS, Gentle, BS, Grace, MR è McKelvey, ID Cellula fotometrica TIR universale per l'analisi di flussu.Taranta 79, 830–835 (2009).
Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Cellula di flussu fotometrica multi-riflessione per l'usu in l'analisi di iniezione di flussu di acque estuarine. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Cellula di flussu fotometrica multi-riflessione per l'usu in l'analisi di iniezione di flussu di acque estuarine.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ è McKelvey, ID Una cella di flussu fotometrica multi-riflettenza per l'usu in l'analisi di flussu di l'acque estuarine. 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 è McKelvie, ID.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ è McKelvey, ID Una cella di flussu fotometrica multi-riflettenza per l'analisi di l'iniezione di flussu in acque estuarine.anus Chim. Acta 499, 81-89 (2003).
Pan, J. -Z., Yao, B. & Fang, Q. Fotometru manuale basatu annantu à a rilevazione di assorbimentu di guida d'onda à core liquidu per campioni in scala nanolitrica. Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Fotometru manuale basatu annantu à a rilevazione di assorbimentu di guida d'onda à core liquidu per campioni in scala nanolitrica.Pan, J.-Z., Yao, B. è Fang, K. Un fotometru manuale basatu annantu à a rilevazione di l'assorbimentu di lunghezza d'onda à core liquidu per campioni in scala nanolitrica. 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. Basatu nantu à 液芯波波水水水油法的纳法手手手持光度计。Pan, J.-Z., Yao, B. è Fang, K. Un fotometru manuale cù un campione à nanoscala basatu annantu à a rilevazione di l'assorbimentu in un'onda à core liquidu.Chimica di l'anu. 82, 3394–3398 (2010).
Zhang, J.-Z. Aumentà a sensibilità di l'analisi di u flussu d'iniezione aduprendu una cellula di flussu capillare cù un longu percorsu otticu per a rilevazione spettrofotometrica. anus. a scienza. 22, 57–60 (2006).
D'Sa, EJ & Steward, RG Applicazione di guida d'onda capillare liquida in spettroscopia di assorbanza (Risposta à u cummentariu di Byrne è Kaltenbacher). D'Sa, EJ & Steward, RG Applicazione di guida d'onda capillare liquida in spettroscopia di assorbanza (Risposta à u cummentariu di Byrne è Kaltenbacher).D'Sa, EJ è Steward, RG Applicazioni di guide d'onda capillari liquide in spettroscopia d'assorbimentu (Risposta à i cummenti di Byrne è 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 Applicazione di liquidu 毛绿波波对在spettru d'absorption（回复Byrne和Kaltenbacher的评论）.D'Sa, EJ è Steward, RG Guide d'onda capillari liquide per a spettroscopia d'assorbimentu (in risposta à i cummenti di Byrne è Kaltenbacher).limonolu. Oceanografu. 46, 742–745 (2001).
Khijwania, SK & Gupta, BD Sensore di assorbimentu di campu evanescente à fibra ottica: Effettu di i parametri di a fibra è geometria di a sonda. Khijwania, SK & Gupta, BD Sensore di assorbimentu di campu evanescente à fibra ottica: Effettu di i parametri di a fibra è geometria di a sonda.Hijvania, SK è Gupta, BD Sensore di Assorbimentu di Campu Evanescente in Fibra Ottica: Influenza di i Parametri di a Fibra è di a Geometria di a Sonda. 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 è Gupta, BDHijvania, SK è Gupta, BD Sensori di fibra ottica à assorbimentu di campu evanescente: influenza di i parametri di a fibra è di a geometria di a sonda.Ottica è Elettronica Quantica 31, 625–636 (1999).
Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Output angulare di sensori Raman à guida d'onda cavi, rivestiti di metallu. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Output angulare di sensori Raman à guida d'onda cavi, rivestiti di metallu.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. è Woodruff, SD Output angulare di sensori Raman à guida d'onda cava cù rivestimentu metallicu. 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. è Woodruff, SD Output angulare di un sensore Raman cù una guida d'onda in metallo nudo.candidatura per sceglie 51, 2023-2025 (2012).
Harrington, JA Una panoramica di e guide d'onda cave per a trasmissione IR. Integrazione di fibre. Da sceglie. 19, 211–227 (2000).