Täname, et külastasite veebisaiti Nature.com.Teie kasutataval brauseri versioonil on piiratud CSS-i tugi.Parima kasutuskogemuse saamiseks soovitame kasutada uuendatud brauserit (või keelata Internet Exploreris ühilduvusrežiim).Seni renderdame saidi jätkuva toe tagamiseks ilma stiilide ja JavaScriptita.
Vedelate proovide jälgede analüüsil on lai valik rakendusi bioteadustes ja keskkonnaseires.Selles töös oleme välja töötanud kompaktse ja odava fotomeetri, mis põhineb metallist lainejuhtkapillaaridel (MCC) neeldumise ülitundlikuks määramiseks.Optilist rada saab oluliselt suurendada ja palju pikem kui MWC füüsiline pikkus, kuna gofreeritud siledate metallist külgseinte poolt hajutatud valgust saab kapillaari sees hoida olenemata langemisnurgast.Tänu uuele mittelineaarsele optilisele amplifikatsioonile ning kiirele proovide vahetamisele ja glükoosi tuvastamisele on tavaliste kromogeensete reaktiivide abil võimalik saavutada nii madalaid kontsentratsioone kui 5,12 nM.
Fotomeetriat kasutatakse laialdaselt vedelate proovide jälgede analüüsimiseks saadaolevate kromogeensete reaktiivide ja pooljuhtide optoelektrooniliste seadmete arvukuse tõttu1,2,3,4,5.Võrreldes traditsioonilise küvetipõhise neeldumise määramisega, peegeldavad vedellainejuhi (LWC) kapillaarid (TIR), hoides sondi valgust kapillaari sees1,2,3,4,5.Kuid ilma edasise täiustamiseta on optiline tee ainult LWC3,6 füüsilise pikkuse lähedal ja LWC pikkuse suurendamine üle 1,0 m kannatab tugeva valguse sumbumise ja suure mullide tekkimise jne tõttu.3, 7. Seoses optilise tee täiustamiseks kavandatud mitme peegelduselemendiga parandatakse tuvastamispiiri ainult 2,5-8 korda.
Praegu on kaks peamist LWC tüüpi, nimelt teflon AF kapillaare (mille murdumisnäitaja on ainult ~ 1,3, mis on madalam kui vee oma) ja ränidioksiidi kapillaarid, mis on kaetud teflon AF või metallkiledega1, 3, 4.TIR-i saavutamiseks dielektriliste materjalide liideses on vaja madala murdumisnäitaja ja suure valguse langemisnurgaga materjale3,6,10.Teflon AF kapillaaride osas on Teflon AF tänu oma poorsele struktuurile3,11 hingav ja suudab absorbeerida väikeses koguses veeproovides sisalduvaid aineid.Väljast teflon AF-ga või metalliga kaetud kvartskapillaaride puhul on kvartsi murdumisnäitaja (1,45) suurem kui enamikul vedelatel proovidel (nt vee puhul 1,33)3,6,12,13.Seest metallkilega kaetud kapillaaride puhul on uuritud transpordiomadusi14,15,16,17,18, kuid katmisprotsess on keeruline, metallkile pind on krobelise ja poorse struktuuriga4,19.
Lisaks on kaubanduslikel LWC-del (AF Teflon Coated Capillaries ja AF Teflon Coated Silica Capillaries, World Precision Instruments, Inc.) mõned muud puudused, näiteks: rikete puhul..TIR3,10, (2) T-konnektori suur tühimaht (kapillaaride, kiudude ja sisse-/väljalasketorude ühendamiseks) võib õhumulle kinni püüda10.
Samal ajal on glükoositaseme määramisel suur tähtsus diabeedi, maksatsirroosi ja vaimuhaiguste diagnoosimisel20.ja paljud tuvastamismeetodid, nagu fotomeetria (sealhulgas spektrofotomeetria 21, 22, 23, 24, 25 ja kolorimeetria paberil 26, 27, 28), galvanomeetria 29, 30, 31, fluoromeetria 32, 33, 34, 35, optiline plasm3-polaarsus, pind.37, Fabry-Perot õõnsus 38, elektrokeemia 39 ja kapillaarelektroforees 40, 41 ja nii edasi.Enamik neist meetoditest nõuab siiski kalleid seadmeid ja glükoosi tuvastamine mitme nanomolaarse kontsentratsiooniga on endiselt väljakutse (näiteks fotomeetriliste mõõtmiste puhul 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 madalaim glükoosikontsentratsioon).piirang oli ainult 30 nM, kui peroksidaasi jäljendajatena kasutati Preisi siniseid nanoosakesi).Nanomolaarseid glükoosianalüüse on sageli vaja molekulaarsete rakuliste uuringute jaoks, nagu inimese eesnäärmevähi kasvu pärssimine42 ja Prochlorococcus'e CO2 fikseerimise käitumine ookeanis.
Selles artiklis töötati ultratundliku neeldumise määramiseks välja kompaktne ja odav fotomeeter, mis põhineb metallist lainejuhtkapillaaril (MWC), SUS316L roostevabast terasest kapillaaril, millel on elektropoleeritud sisepind.Kuna valgus võib jääda metallkapillaaridesse sõltumata langemisnurgast, võib valguse hajumine gofreeritud ja siledatel metallpindadel optilist rada oluliselt suurendada ning see on palju pikem kui MWC füüsiline pikkus.Lisaks oli optilise ühenduse ja vedeliku sisse-/väljalaskeava jaoks loodud lihtne T-pistik, et minimeerida surnud mahtu ja vältida mullide kinnijäämist.7 cm MWC fotomeetri puhul paraneb tuvastamispiir umbes 3000 korda võrreldes kaubandusliku 1 cm küvetiga spektrofotomeetriga tänu mittelineaarse optilise tee uuele täiustamisele ja kiirele proovi vahetamisele, samuti on võimalik saavutada glükoosi tuvastamise kontsentratsioon.ainult 5,12 nM, kasutades tavalisi kromogeenseid reagente.
Nagu on näidatud joonisel 1, koosneb MWC-põhine fotomeeter 7 cm pikkusest MWC-st, millel on EP-klassi elektropoleeritud sisepind, 505 nm valgusdioodist koos läätsega, reguleeritava võimendusega fotodetektoriga ja kahest optilise sidestuse ja vedeliku sisendiga.Välju.Sissetuleva proovi ümberlülitamiseks kasutatakse Pike'i sisselasketoruga ühendatud kolmekäigulist ventiili.Peek toru sobib tihedalt vastu kvartsplaati ja MWC-d, nii et T-konnektori surnud ruumala on minimaalne, vältides tõhusalt õhumullide kinnijäämist.Lisaks saab kollimeeritud tala hõlpsalt ja tõhusalt T-kujulise kvartsplaadi kaudu MWC-sse sisestada.
Kiir ja vedelikuproov viiakse MCC-sse läbi T-kujulise detaili ning MCC-d läbiv kiir võetakse vastu fotodetektorisse.Värvitud või tühjade proovide sissetulevad lahused viidi vaheldumisi ICC-sse läbi kolmekäigulise ventiili.Beeri seaduse järgi saab võrrandist arvutada värvilise proovi optilise tiheduse.1.10
kus Vcolor ja Vblank on fotodetektori väljundsignaalid, kui värvi- ja tühjad näidised sisestatakse vastavalt MCC-sse, ja Vdark on fotodetektori taustsignaal, kui LED on välja lülitatud.Väljundsignaali ΔV = Vcolor–Vblank muutust saab mõõta näidiste vahetamisega.Võrrandi järgi.Nagu on näidatud joonisel 1, kui ΔV on palju väiksem kui Vblank–Vdark, võivad diskreetimislülitusskeemi kasutamisel väikesed muutused Vblankis (nt triiv) AMWC väärtust vähe mõjutada.
MWC-põhise fotomeetri ja küvetipõhise spektrofotomeetri jõudluse võrdlemiseks kasutati värviproovina punase tindi lahust selle suurepärase värvistabiilsuse ja hea kontsentratsiooni-neelduvuse lineaarsuse tõttu, DI H2O pimeproovina..Nagu on näidatud tabelis 1, valmistati seeria punase tindi lahuseid seerialahjendusmeetodil, kasutades lahustina DI H2O.Proovi 1 (S1), lahjendamata originaalpunase värvi suhteliseks kontsentratsiooniks määrati 1,0.Joonisel fig.Joonisel 2 on näidatud optilised fotod 11 punase tindi proovist (S4 kuni S14), mille suhteline kontsentratsioon (loetletud tabelis 1) on vahemikus 8,0 × 10–3 (vasakul) kuni 8,2 × 10–10 (paremal).
Proovi 6 mõõtmistulemused on näidatud joonistel fig.3(a).Värvitud proovide ja tühjade proovide vahetuspunktid on joonisel tähistatud topeltnoolega “↔”.On näha, et väljundpinge tõuseb kiiresti, kui lülituda värvinäidistelt tühiproovidele ja vastupidi.Vcolor, Vblank ja vastavad ΔV on võimalik saada nagu on näidatud joonisel.
a) proovi 6, b) proovi 9, c) proovi 13 ja d) proovi 14 mõõtmistulemused, kasutades MWC-põhist fotomeetrit.
Proovide 9, 13 ja 14 mõõtmistulemused on näidatud joonistel fig.3(b)–d.Nagu on näidatud joonisel 3(d), on mõõdetud ΔV ainult 5 nV, mis on peaaegu 3 korda suurem müra väärtusest (2 nV).Väikest ΔV-d on mürast raske eristada.Seega saavutas avastamispiir suhtelise kontsentratsiooni 8,2×10-10 (proov 14).Võrrandite abil.1. AMWC neeldumise saab arvutada mõõdetud Vcolor, Vblank ja Vdark väärtuste põhjal.104 V võimendusega fotodetektori puhul on tumedus -0,68 μV.Kõikide proovide mõõtmistulemused on kokku võetud tabelis 1 ja need on leitavad lisamaterjalist.Nagu on näidatud tabelis 1, küllastub kõrgetel kontsentratsioonidel leitud neeldumine, seega ei saa MWC-põhiste spektromeetritega mõõta neeldumist üle 3,7.
Võrdluseks mõõdeti punase tindi proovi ka spektrofotomeetriga ja mõõdetud akuveti neeldumine on näidatud joonisel 4. Acuveti väärtused lainepikkusel 505 nm (nagu on näidatud tabelis 1) saadi proovide 10, 11 või 12 kõverate põhjal (nagu näidatud sisestuses).joonisele 4) lähtejoonena.Nagu näidatud, saavutas avastamispiir suhtelise kontsentratsiooni 2,56 x 10-6 (proov 9), kuna proovide 10, 11 ja 12 neeldumiskõverad olid üksteisest eristamatud.Seega paranes MWC-põhise fotomeetri kasutamisel tuvastamispiir võrreldes küvetipõhise spektrofotomeetriga 3125 korda.
Sõltuvuse neeldumise kontsentratsioon on esitatud joonisel 5.Küveti mõõtmisel on neeldumine võrdeline tindi kontsentratsiooniga 1 cm teepikkusel.MWC-põhiste mõõtmiste puhul täheldati madalatel kontsentratsioonidel neeldumise mittelineaarset suurenemist.Beeri seaduse kohaselt on neeldumine võrdeline optilise tee pikkusega, seega on neeldumise võimendus AEF (määratletud kui AEF = AMWC/Acuvette sama tindikontsentratsiooni juures) MWC ja küveti optilise tee pikkuse suhe.Nagu on näidatud joonisel 5, on kõrgete kontsentratsioonide korral konstantne AEF ligikaudu 7,0, mis on mõistlik, kuna MWC pikkus on täpselt 7 korda suurem kui 1 cm küveti pikkus. Kuid madalate kontsentratsioonide korral (seotud kontsentratsioon <1,28 × 10-5) suureneb AEF koos kontsentratsiooni vähenemisega ja saavutaks küvetipõhise mõõtmise kõvera ekstrapoleerimisega seotud kontsentratsiooni 8,2 × 10-10 korral väärtuse 803. Kuid madalate kontsentratsioonide korral (seotud kontsentratsioon <1,28 × 10-5) suureneb AEF koos kontsentratsiooni vähenemisega ja saavutaks küvetipõhise mõõtmise kõvera ekstrapoleerimisega seotud kontsentratsiooni 8,2 × 10-10 korral väärtuse 803. Однако при низких концентрациях (относительная концентрация <1,28 × 10–5) стигать значения 803 при относительной концентрации 8,2 × 10–10 при экстраполяции кривой измерения на основеты. Kuid madalate kontsentratsioonide korral (suhteline kontsentratsioon <1,28 × 10–5) suureneb AEF kontsentratsiooni vähenemisega ja võib küvetipõhiselt mõõtmiskõveralt ekstrapoleerida suhtelise kontsentratsiooni 8,2 × 10–10 korral väärtuseni 803.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劎伔倌增劎伔色皿的测量曲线，在相关浓度为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 埸 而 夎 夎比色皿 测量 曲线 ， 在 浓度 为 8,2 × 10-10 时 达到 达到 达到 达到 达到。803 Однако при низких концентрациях (релевантные концентрации < 1,28 × 10-5) АЭП увеличивается с унениен экстраполяции кривой измерения на основе кюветы она достигает значения относительной концентрации 8,2 × 803–1. Madalatel kontsentratsioonidel (asjakohased kontsentratsioonid < 1,28 × 10–5) aga AED suureneb kontsentratsiooni vähenemisega ja küvetipõhiselt mõõtmiskõveralt ekstrapoleerides jõuab see suhtelise kontsentratsiooni väärtuseni 8,2 × 10–10 803.Selle tulemuseks on vastav optiline tee 803 cm (AEF × 1 cm), mis on palju pikem kui MWC füüsiline pikkus ja isegi pikem kui pikim kaubanduslikult saadav LWC (500 cm ettevõttelt World Precision Instruments, Inc.).Doko Engineering LLC pikkus on 200 cm).Seda neeldumise mittelineaarset suurenemist LWC-s ei ole varem teatatud.
Joonisel fig.6(a)-(c) näitavad vastavalt MWC sektsiooni sisepinna optilist kujutist, mikroskoobi kujutist ja optilist profiilikujutist.Nagu on näidatud joonisel fig.6(a) on sisepind sile ja läikiv, peegeldab nähtavat valgust ja on hästi peegeldav.Nagu on näidatud joonisel fig.6(b), metalli deformeeritavuse ja kristalse olemuse tõttu tekivad siledale pinnale väikesed mesid ja ebakorrapärasused. Pidades silmas väikest pinda (<5 μm × 5 μm), on enamiku pindade karedus alla 1,2 nm (joonis 6(c)). Pidades silmas väikest pinda (<5 μm × 5 μm), on enamiku pindade karedus alla 1,2 nm (joonis 6(c)). Ввиду малой площади (<5 мкм×5 мкм) шероховатость большей части поверхности составляет менее 1,2 нм(). Väikese pindala tõttu (<5 µm × 5 µm) on suurema osa pinna karedus alla 1,2 nm (joonis 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（。。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（。。c)））。 Учитывая небольшую площадь (<5 мкм × 5 мкм), шероховатость большинства поверхностей составляет менее (1,2нет менри). Arvestades väikest pindala (<5 µm × 5 µm), on enamiku pindade karedus väiksem kui 1,2 nm (joonis 6(c)).
(a) optiline kujutis, (b) mikroskoobi kujutis ja (c) MWC lõike sisepinna optiline kujutis.
Nagu on näidatud joonisel fig.Joonisel 7(a) määratakse optiline tee LOP kapillaaris langemisnurga θ järgi (LOP = LC/sinθ, kus LC on kapillaari füüsiline pikkus).DI H2O-ga täidetud teflon-AF kapillaaride puhul peab langemisnurk olema suurem kui kriitiline nurk 77,8°, nii et LOP on ilma edasise täiustamiseta väiksem kui 1,02 × LC3.6.MWC puhul ei sõltu valguse piiramine kapillaari murdumisnäitajast ega langemisnurgast, nii et langemisnurga vähenemisel võib valguse tee olla palju pikem kui kapillaari pikkus (LOP » LC).Nagu on näidatud joonisel fig.Nagu on näidatud joonisel fig 7 (b), võib gofreeritud metallpind esile kutsuda valguse hajumise, mis võib optilist teed oluliselt suurendada.
Seetõttu on MWC jaoks kaks valgusteed: otsene peegelduseta valgus (LOP = LC) ja saehammasvalgus koos mitme peegeldusega külgseinte vahel (LOP » LC).Vastavalt Beeri seadusele saab edastatava otse- ja siksakilise valguse intensiivsust väljendada vastavalt PS×exp(-α×LC) ja PZ×exp(-α×LOP), kus konstant α on neeldumistegur, mis sõltub täielikult tindi kontsentratsioonist.
Suure kontsentratsiooniga tindi puhul (nt seotud kontsentratsioon > 1,28 × 10–5) on siksak-valgus tugevalt nõrgenenud ja selle intensiivsus on suure neeldumisteguri ja palju pikema optilise tee tõttu palju madalam kui sirge valguse oma. Suure kontsentratsiooniga tindi puhul (nt seotud kontsentratsioon > 1,28 × 10–5) on siksak-valgus tugevalt nõrgenenud ja selle intensiivsus on suure neeldumisteguri ja palju pikema optilise tee tõttu palju madalam kui sirge valguse puhul. Для чернил с высокой концентрацией (например, относительная концентрация >1,28 × 10-5) зигзагообразный тугоентраций интенсивность намного ниже, чем у прямого света, из-за большого коэффициента поглощения и дбеконгочощения и дбеконелдо злучения. Suure kontsentratsiooniga tindi puhul (nt suhteline kontsentratsioon >1,28×10-5) on siksakiline valgus tugevalt nõrgenenud ja selle intensiivsus on suure neeldumisteguri ja palju pikema optilise emissiooni tõttu palju madalam kui otsevalgusel.rada.对于高浓度墨水（例如，相关浓度>1,28×10-5），Z字形光衰减弯蛦圿佘囦远其强度由于吸收系数大，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 亿 二 徎 大光 ， 这 是 吸收 系数 大 光学 时间 更。。。 长 长 长 长 长 鿿 长 长 长Для чернил с высокой концентрацией (например, релевантные концентрации >1,28×10-5) зигзагообразныя светая его интенсивность намного ниже, чем у прямого света из-за большого коэффициента поглощения и блололельения мени. Suure kontsentratsiooniga tindi puhul (nt asjakohased kontsentratsioonid >1,28 × 10-5) nõrgeneb siksakiline valgus oluliselt ja selle intensiivsus on suure neeldumisteguri ja pikema optilise aja tõttu palju madalam kui otsesel valgusel.väike tee.Seega domineeris neeldumise määramisel (LOP = LC) otsene valgus ja AEF hoiti konstantsena ~ 7, 0 juures. Seevastu kui neeldumiskoefitsienti väheneb tindi kontsentratsiooni vähenemisega (nt seotud kontsentratsioon <1,28 × 10-5), suureneb siksak-valguse intensiivsus kiiremini kui sirge valguse intensiivsus ja seejärel hakkab siksak-valgus mängima olulisemat rolli. Seevastu kui neeldumiskoefitsienti väheneb tindi kontsentratsiooni vähenemisega (nt seotud kontsentratsioon <1,28 × 10-5), suureneb siksak-valguse intensiivsus kiiremini kui sirge valguse intensiivsus ja seejärel hakkab siksak-valgus mängima olulisemat rolli. Напротив, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил (напримноякор1, тоффициент 28 × 10-5), интенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее, чем у прямого света, и замого света, и затенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее, чем у прямого света, и затенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее свет. Vastupidi, kui neeldumistegur väheneb tindi kontsentratsiooni vähenemisega (näiteks suhteline kontsentratsioon <1,28 × 10-5), suureneb siksakilise valguse intensiivsus kiiremini kui otsese valguse intensiivsus ja seejärel hakkab mängima siksakiline valgus.tähtsam roll.相反，当吸收系数随着墨水浓度的降低而降低时（例如，相弓浓度<1,28×10-5：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 伋如 ， 概 10 庌 相度 浓 8 浓 8 时. ， 字形光 的 强度 比 增加 得 更 ， 然后 z 字形光 发挥 作用 曁 曁 鴇 要 鴇 重要更 更 更 更 更 HI的角色. И наоборот, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил (напристонутю, ция < 1,28 × 10-5), интенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее, чем прямораго, и тогда зигзагойо ть более важную роль. Ja vastupidi, kui tindi kontsentratsiooni vähenemisega neeldumistegur väheneb (näiteks vastav kontsentratsioon < 1,28×10-5), suureneb siksakilise valguse intensiivsus kiiremini kui otsevalgus ning seejärel hakkab siksakiline valgus mängima olulisemat rolli.rolli tegelane.Seetõttu saab saehamba optilise tee (LOP » LC) tõttu AEF-i suurendada palju rohkem kui 7,0.MWC täpseid valguse läbilaskvusomadusi saab saada lainejuhi režiimi teooria abil.
Lisaks optilise tee parandamisele aitab kiire proovide vahetamine kaasa ka ülimadalatele tuvastamispiiridele.MCC väikese mahu (0,16 ml) tõttu võib MCC-s lahuste vahetamiseks ja vahetamiseks kuluv aeg olla alla 20 sekundi.Nagu on näidatud joonisel 5, on AMWC minimaalne tuvastatav väärtus (2,5 × 10–4) 4 korda madalam kui Acuvette (1,0 × 10–3).Kapillaaris voolava lahuse kiire ümberlülitumine vähendab süsteemi müra (nt triivi) mõju neeldumise erinevuse täpsusele võrreldes küvetis oleva retentsioonilahusega.Näiteks nagu on näidatud joonisel fig.Nagu on näidatud joonisel fig 3 (b)-(d), saab ΔV-d triivisignaalist kergesti eristada tänu kiirele proovivahetusele väikesemahulises kapillaaris.
Nagu on näidatud tabelis 2, valmistati mitmesugustes kontsentratsioonides glükoosilahuseid, kasutades lahustina DI H2O.Värvitud või tühjad proovid valmistati glükoosilahuse või deioniseeritud vee segamisel glükoosoksüdaasi (GOD) ja peroksidaasi (POD) 37 kromogeensete lahustega vastavalt fikseeritud mahusuhtes 3:1.Joonisel fig.8 on optilised fotod üheksast värvitud proovist (S2-S10), mille glükoosikontsentratsioonid on vahemikus 2,0 mM (vasakul) kuni 5,12 nM (paremal).Punetus väheneb glükoosikontsentratsiooni vähenemisega.
Proovide 4, 9 ja 10 mõõtmistulemused MWC-põhise fotomeetriga on näidatud joonistel fig.9(a)–c.Nagu on näidatud joonisel fig.Nagu on näidatud joonisel fig 9 (c), muutub mõõdetud ΔV vähem stabiilseks ja suureneb aeglaselt mõõtmise ajal, kuna GOD-POD reaktiivi enda värv (isegi ilma glükoosi lisamata) muutub aeglaselt valguses.Seega ei saa järjestikuseid ΔV mõõtmisi korrata proovide puhul, mille glükoosikontsentratsioon on alla 5,12 nM (proov 10), sest kui ΔV on piisavalt väike, ei saa GOD-POD reagendi ebastabiilsust enam tähelepanuta jätta.Seetõttu on glükoosilahuse tuvastamise piir 5, 12 nM, kuigi vastav ΔV väärtus (0, 52 µV) on palju suurem kui müra väärtus (0, 03 µV), mis näitab, et väikest ΔV on siiski võimalik tuvastada.Seda avastamispiiri saab veelgi parandada, kasutades stabiilsemaid kromogeenseid reaktiive.
(a) Proovi 4, (b) proovi 9 ja (c) proovi 10 mõõtmistulemused, kasutades MWC-põhist fotomeetrit.
AMWC neeldumise saab arvutada mõõdetud Vcolor, Vblank ja Vdark väärtuste abil.105 V võimendusega fotodetektori puhul on tumedus -0,068 μV.Kõikide proovide mõõtmised saab määrata lisamaterjalis.Võrdluseks mõõdeti glükoosiproove ka spektrofotomeetriga ja Acuvette'i mõõdetud neeldumine jõudis tuvastamispiirini 0,64 µM (proov 7), nagu on näidatud joonisel 10.
Suhe neeldumise ja kontsentratsiooni vahel on toodud joonisel 11. MWC-põhise fotomeetriga saavutati 125-kordne tuvastamispiiri paranemine võrreldes küvetipõhise spektrofotomeetriga.GOD-POD reaktiivi halva stabiilsuse tõttu on see paranemine madalam kui punase tindi test.Madalatel kontsentratsioonidel täheldati ka neeldumise mittelineaarset suurenemist.
MWC-põhine fotomeeter on välja töötatud vedelate proovide ülitundlikuks tuvastamiseks.Optilist rada saab oluliselt suurendada ja palju pikem kui MWC füüsiline pikkus, kuna gofreeritud siledate metallist külgseinte poolt hajutatud valgust saab kapillaari sees hoida olenemata langemisnurgast.Tänu uuele mittelineaarsele optilisele võimendusele ning kiirele proovide vahetamisele ja glükoosi tuvastamisele saab tavapäraste GOD-POD reaktiividega saavutada nii madala kontsentratsiooni kui 5,12 nM.Seda kompaktset ja odavat fotomeetrit hakatakse laialdaselt kasutama bioteadustes ja keskkonnaseires jälgede analüüsimiseks.
Nagu on näidatud joonisel 1, koosneb MWC-põhine fotomeeter 7 cm pikkusest MWC-st (siseläbimõõt 1,7 mm, välisläbimõõt 3,18 mm, EP-klassi elektropoleeritud sisepind, SUS316L roostevabast terasest kapillaar), 505 nm lainepikkusega LED-ist (Thorlabs M505F1), ja varieeruva hajutusega lenses5F1 (6amde. labs PDB450C) ja kaks T-pistikut optilise side ja vedeliku sisse/välja jaoks.T-konnektor on valmistatud läbipaistva kvartsplaadi ühendamisel PMMA toruga, millesse on MWC ja Peek torud (0,72 mm ID, 1,6 mm OD, Vici Valco Corp.) tihedalt sisestatud ja liimitud.Sissetuleva proovi ümberlülitamiseks kasutatakse Pike'i sisselasketoruga ühendatud kolmekäigulist ventiili.Fotodetektor suudab vastuvõetud optilise võimsuse P teisendada võimendatud pingesignaaliks N×V (kus V/P = 1,0 V/W lainepikkusel 1550 nm, võimendust N saab käsitsi reguleerida vahemikus 103-107).Lühiduse huvides kasutatakse väljundsignaalina N × V asemel V.
Võrdluseks, vedelate proovide neeldumise mõõtmiseks kasutati ka kaubanduslikku spektrofotomeetrit (Agilent Technologies Cary 300 seeria koos R928 High Efficiency Photomultiplier) 1,0 cm küvetielemendiga.
MWC lõike sisepinda uuriti optilise pinnaprofiili (ZYGO New View 5022) abil, mille vertikaalne ja külgmine eraldusvõime oli vastavalt 0,1 nm ja 0,11 µm.
Kõik kemikaalid (analüütiline puhastus, ilma täiendava puhastamiseta) osteti ettevõttelt Sichuan Chuangke Biotechnology Co., Ltd. Glükoosi testikomplektid sisaldavad glükoosi oksüdaasi (GOD), peroksidaasi (POD), 4-aminoantipüriini ja fenooli jne. Kromogeenne lahus valmistati tavalise GOD-POD 37 meetodiga.
Nagu on näidatud tabelis 2, valmistati mitmesuguste kontsentratsioonidega glükoosilahuseid, kasutades lahjendina DI H2O, kasutades seerialahjendusmeetodit (üksikasju vt lisamaterjalidest).Valmistage värvitud või pimeproovid, segades glükoosilahust või deioniseeritud vett kromogeense lahusega fikseeritud mahusuhtes 3:1.Kõiki proove hoiti enne mõõtmist 10 minutit temperatuuril 37 °C valguse eest kaitstult.GOD-POD meetodi puhul muutuvad värvitud proovid punaseks, neeldumismaksimusega 505 nm juures ja neeldumine on peaaegu võrdeline glükoosikontsentratsiooniga.
Nagu on näidatud tabelis 1, valmistati seeria punase tindi lahuseid (Ostrich Ink Co., Ltd., Tianjin, Hiina) seerialahjendusmeetodil, kasutades lahustina DI H2O.
Kuidas seda artiklit tsiteerida: Bai, M. et al.Metallist lainejuhtkapillaaridel põhinev kompaktne fotomeeter: glükoosi nanomolaarsete kontsentratsioonide määramiseks.teadus.5, 10476. doi: 10.1038/srep10476 (2015).
Dress, P. & Franke, H. Vedelikuanalüüsi täpsuse suurendamine ja pH-väärtuse reguleerimine vedelsüdamiku lainejuhi abil. Dress, P. & Franke, H. Vedelikuanalüüsi täpsuse suurendamine ja pH-väärtuse reguleerimine vedelsüdamiku lainejuhi abil.Dress, P. ja Franke, H. Vedelikuanalüüsi täpsuse ja pH kontrolli parandamine vedela tuuma lainejuhiga. 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. ja Franke, H. Vedeliku analüüsi ja pH kontrolli täpsuse parandamine vedelate tuumade lainejuhtide abil.Lülituge teadusele.meeter.68, 2167–2171 (1997).
Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA Ammooniumi jälgede pidev kolorimeetriline määramine merevees pika teega vedeliku lainejuhtkapillaarrakuga. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA Ammooniumi jälgede pidev kolorimeetriline määramine merevees pika teega vedeliku lainejuhi kapillaarrakuga.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ ja Hansel, DA Ammooniumi jälgede pidev kolorimeetriline määramine merevees, kasutades vedeliku lainejuhiga kapillaarrakku. 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 ja Hansell, DA.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ ja Hansel, DA. Pidev kolorimeetriline ammooniumi jälgede määramine merevees, kasutades pikamaa vedeliku lainejuhi kapillaare.Keemia märtsis.96, 73–85 (2005).
Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Ülevaade vedelate lainejuhi kapillaarrakkude hiljutistest rakendustest voolupõhistes analüüsimeetodites, et suurendada spektroskoopiliste tuvastamismeetodite tundlikkust. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Ülevaade vedelate lainejuhi kapillaarrakkude hiljutistest rakendustest voolupõhistes analüüsimeetodites, et suurendada spektroskoopiliste tuvastamismeetodite tundlikkust.Pascoa, RNMJ, Toth, IV ja Rangel, AOSS Ülevaade vedellainejuhi kapillaarrakkude hiljutistest rakendustest vooluanalüüsi tehnikates, et parandada spektroskoopiliste tuvastamismeetodite tundlikkust. 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斅庐最新检测方法的灵敏度. 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 最揖 中 的 最提方法 的.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 灦 福底 庵 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 ja Rangel, AOSS Ülevaade vedelate lainejuhtkapillaarrakkude hiljutistest rakendustest voolupõhistes analüütilistes meetodites, et suurendada spektroskoopiliste tuvastamismeetodite tundlikkust.anus.Chim.Seadus 739, 1–13 (2012).
Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Ag, AgI kilede paksuse uurimine õõneslainejuhtide kapillaaris. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Ag, AgI kilede paksuse uurimine õõneslainejuhtide kapillaaris.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. ja Shen J. Kilede Ag, AgI paksuse uurimine õõneslainejuhtide kapillaarides. 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. Ag ja AgI õhukese kile paksuse uurimine õhukanalis.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. ja Shen J. Õhukese kile paksuse Ag, AgI uurimine õõneslainejuhi kapillaarides.Infrapuna füüsika.tehnoloogia 42, 501–508 (2001).
Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Fosfaadi nanomolaarsete kontsentratsioonide määramine looduslikes vetes, kasutades voolu süstimist pika teepikkusega vedeliku lainejuhtkapillaarrakuga ja tahkis-spektrofotomeetrilist tuvastamist. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Fosfaadi nanomolaarsete kontsentratsioonide määramine looduslikes vetes, kasutades voolu süstimist pika teepikkusega vedeliku lainejuhtkapillaarrakuga ja tahkis-spektrofotomeetrilist tuvastamist.Gimbert, LJ, Haygarth, PM ja Worsfold, PJ Nanomolaarsete fosfaatide kontsentratsioonide määramine looduslikes vetes, kasutades voolu süstimist vedela lainejuhi kapillaarrakuga ja tahkis-spektrofotomeetrilist tuvastamist. 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态分光光度纳摩尔浓度的磷酸盐. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Fosfaatide kontsentratsiooni määramine looduslikus vees, kasutades vedelat süstalt ja pikamaa vedeliku lainejuhist kapillaartoru.Gimbert, LJ, Haygarth, PM ja Worsfold, PJ Nanomolaarse fosfaadi määramine looduslikus vees, kasutades sissepritsevoolu ja kapillaarlainejuhti pika optilise tee ja tahkis-spektrofotomeetrilise tuvastamisega.Taranta 71, 1624–1628 (2007).
Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Lineaarsus ja efektiivne optiline teepikkus vedeliku lainejuhi kapillaarrakkudes. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Lineaarsus ja efektiivne optiline teepikkus vedeliku lainejuhi kapillaarrakkudes.Belz M., Dress P., Suhitsky A. ja Liu S. Lineaarsus ja efektiivne optilise tee pikkus vedeliku lainejuhtides kapillaarrakkudes. 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. Vedela vee lineaarsus ja efektiivne pikkus.Belz M., Dress P., Suhitsky A. ja Liu S. Lineaarne ja efektiivne optilise tee pikkus kapillaarrakkude vedelikulaines.SPIE 3856, 271–281 (1999).
Dallas, T. & Dasgupta, PK Valgus tunneli lõpus: vedelsüdamiku lainejuhtide hiljutised analüütilised rakendused. Dallas, T. & Dasgupta, PK Valgus tunneli lõpus: vedelsüdamiku lainejuhtide hiljutised analüütilised rakendused.Dallas, T. ja Dasgupta, PK Valgus tunneli lõpus: vedelsüdamiku lainejuhtide hiljutised analüütilised rakendused. Dallas, T. & Dasgupta, PK Valgus tunneli lõpus:液芯波导的最新分析应用. Dallas, T. & Dasgupta, PK Valgus tunneli lõpus:液芯波导的最新分析应用.Dallas, T. ja Dasgupta, PK Valgus tunneli lõpus: vedelsüdamiku lainejuhtide uusim analüütiline rakendus.TAC, trendianalüüs.Keemiline.23, 385–392 (2004).
Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID Mitmekülgne täieliku sisemise peegelduse fotomeetriline tuvastuselement vooluanalüüsiks. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID Mitmekülgne täieliku sisemise peegelduse fotomeetriline tuvastuselement vooluanalüüsiks.Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR ja McKelvey, ID Universaalne fotomeetriline sisemine peegelduselement vooluanalüüsiks. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR ja 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 ja McKelvie, IDEllis, PS, Gentle, BS, Grace, MR ja McKelvey, ID universaalne TIR fotomeetriline element vooluanalüüsiks.Taranta 79, 830–835 (2009).
Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ ja McKelvie, ID Mitme peegeldusega fotomeetriline vooluelement kasutamiseks suudmevee voolu süstimise analüüsis. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ ja McKelvie, ID Mitme peegeldusega fotomeetriline vooluelement kasutamiseks suudmevee voolu süstimise analüüsis.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ ja McKelvey, ID Mitme peegeldusega fotomeetriline vooluelement, mida kasutatakse suudmevee vooluanalüüsis. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ ja 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 ja McKelvie, ID.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ ja McKelvey, ID Mitme peegeldusega fotomeetriline vooluelement voolu süstimise analüüsiks suudmeala vetes.anus Chim.Acta 499, 81-89 (2003).
Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Käeshoitav fotomeeter, mis põhineb vedelsüdamiku lainejuhi absorptsiooni tuvastamisel nanoliitriste proovide jaoks. Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Käeshoitav fotomeeter, mis põhineb vedelsüdamiku lainejuhi absorptsiooni tuvastamisel nanoliitriste proovide jaoks.Pan, J.-Z., Yao, B. ja Fang, K. Käeshoitav fotomeeter, mis põhineb vedeliku tuuma lainepikkuse absorptsiooni tuvastamisel nanoliitriste proovide jaoks. 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. Põhineb 液芯波波水水水油法的纳法手手手持光度计.Pan, J.-Z., Yao, B. ja Fang, K. Nanomõõtmelise prooviga käeshoitav fotomeeter, mis põhineb neeldumise tuvastamisel vedelas tuumalaines.anus Keemiline.82, 3394–3398 (2010).
Zhang, J.-Z.Suurendage süstimisvoolu analüüsi tundlikkust, kasutades spektrofotomeetriliseks tuvastamiseks pika optilise teekonnaga kapillaarvooluelementi.anus.teadus.22, 57–60 (2006).
D'Sa, EJ & Steward, RG Vedeliku kapillaarlainejuhi rakendus neeldumisspektroskoopias (vastus Byrne'i ja Kaltenbacheri kommentaarile). D'Sa, EJ & Steward, RG Vedeliku kapillaarlainejuhi rakendus neeldumisspektroskoopias (vastus Byrne'i ja Kaltenbacheri kommentaarile).D'Sa, EJ ja Steward, RG Vedelate kapillaarlainejuhtide rakendused neeldumisspektroskoopias (Vastus Byrne'i ja Kaltenbacheri kommentaaridele). 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 Vedeliku 毛绿波波对在absorptsioonispektri kasutamine（回复Byrne和Kaltenbacher的评论）.D'Sa, EJ ja Steward, RG Vedelkapillaarlainejuhid neeldumisspektroskoopia jaoks (vastuseks Byrne'i ja Kaltenbacheri kommentaaridele).limonool.Okeanograaf.46, 742–745 (2001).
Khijwania, SK & Gupta, BD Fiiberoptiline kaduva välja neeldumisandur: kiu parameetrite ja sondi geomeetria mõju. Khijwania, SK & Gupta, BD Fiiberoptiline kaduva välja neeldumisandur: kiu parameetrite ja sondi geomeetria mõju.Hijvania, SK ja Gupta, BD Fiber Optic Evanescent Field Absorption Sensor: Fiber parameetrite ja sondi geomeetria mõju. 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 ja Gupta, BDHijvania, SK ja Gupta, BD Evanescent-välja neeldumise fiiberoptilised andurid: kiu parameetrite ja sondi geomeetria mõju.Optics and Quantum Electronics 31, 625–636 (1999).
Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Õõneste, metallvoodriga lainejuht Ramani andurite nurkväljund. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Õõneste, metallvoodriga lainejuht Ramani andurite nurkväljund.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. ja Woodruff, SD Metallist voodriga õõnsate lainejuhiste Ramani andurite nurkväljund. 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. ja Woodruff, SD Paljast metallist lainejuhiga Ramani anduri nurkväljund.avaldus valida 51, 2023-2025 (2012).
Harrington, JA Ülevaade õõneslainejuhtidest infrapunaülekande jaoks.kiudude integreerimine.valida.19, 211–227 (2000).