Grazas por visitar Nature.com.A versión do navegador que estás a usar ten soporte CSS limitado.Para obter a mellor experiencia, recomendámosche que utilices un navegador actualizado (ou que desactives o modo de compatibilidade en Internet Explorer).Mentres tanto, para garantir a asistencia continua, renderizaremos o sitio sen estilos e JavaScript.
A análise de trazas de mostras líquidas ten unha ampla gama de aplicacións nas ciencias da vida e na vixilancia ambiental.Neste traballo, desenvolvemos un fotómetro compacto e económico baseado en capilares de guía de ondas metálicas (MCC) para a determinación ultrasensible da absorción.O camiño óptico pódese aumentar moito, e moito máis que a lonxitude física do MWC, porque a luz dispersa polas paredes laterais metálicas onduladas pode estar contida dentro do capilar independentemente do ángulo de incidencia.Pódense conseguir concentracións tan baixas como 5,12 nM utilizando reactivos cromoxénicos comúns debido á nova amplificación óptica non lineal e á rápida conmutación de mostras e á detección de glicosa.
A fotometría úsase amplamente para a análise de trazas de mostras líquidas debido á abundancia de reactivos cromoxénicos dispoñibles e dispositivos optoelectrónicos semicondutores1,2,3,4,5.En comparación coa determinación tradicional de absorbancia baseada en cubetas, os capilares de guía de onda líquida (LWC) reflicten (TIR) ​​mantendo a luz da sonda dentro do capilar1,2,3,4,5.Non obstante, sen máis melloras, o camiño óptico só está preto da lonxitude física de LWC3.6, e aumentar a lonxitude do LWC máis alá de 1,0 m sufrirá unha forte atenuación da luz e un alto risco de burbullas, etc.3, 7. No que se refire á célula de reflexión múltiple proposta para melloras do camiño óptico, o límite de detección só se mellora nun factor 5-8.92.
Actualmente existen dous tipos principais de LWC, a saber, os capilares de teflón AF (que teñen un índice de refracción de só ~1,3, que é menor que o da auga) e os capilares de sílice revestidos con teflón AF ou películas metálicas1,3,4.Para conseguir TIR na interface entre materiais dieléctricos, requírense materiais cun índice de refracción baixo e altos ángulos de incidencia da luz3,6,10.Con respecto aos capilares de Teflon AF, o Teflon AF é transpirable debido á súa estrutura porosa3,11 e pode absorber pequenas cantidades de substancias nas mostras de auga.Para os capilares de cuarzo revestidos no exterior con teflón AF ou metal, o índice de refracción do cuarzo (1,45) é maior que a maioría das mostras líquidas (por exemplo, 1,33 para auga)3,6,12,13.Para os capilares revestidos cunha película metálica no seu interior, estudáronse as propiedades de transporte14,15,16,17,18, pero o proceso de revestimento é complicado, a superficie da película metálica ten unha estrutura rugosa e porosa4,19.
Ademais, os LWC comerciais (AF Teflon Coated Capillaries e AF Teflon Coated Silica Capillaries, World Precision Instruments, Inc.) teñen algunhas outras desvantaxes, como: para fallas..O gran volume morto do conector TIR3,10, (2) (para conectar capilares, fibras e tubos de entrada/saída) pode atrapar burbullas de aire10.
Ao mesmo tempo, a determinación dos niveis de glicosa é de gran importancia para o diagnóstico de diabetes, cirrose hepática e enfermidades mentais20.e moitos métodos de detección como a fotometría (incluída a espectrofotometría 21, 22, 23, 24, 25 e a colorimetría en papel 26, 27, 28), a galvanometría 29, 30, 31, a fluorometría 32, 33, 34, 35, a resonancia óptica de superficie, a plasmonía 3, a polarimetría de superficie.37, cavidade de Fabry-Perot 38, electroquímica 39 e electroforese capilar 40,41 e así por diante.Non obstante, a maioría destes métodos requiren equipos caros e a detección de glicosa en varias concentracións nanomolares segue sendo un reto (por exemplo, para medicións fotométricas21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, a concentración máis baixa de glicosa).a limitación era só de 30 nM cando se utilizaron nanopartículas de azul de Prusia como imitadores da peroxidase).As análises de glicosa nanomolar son moitas veces necesarias para estudos celulares a nivel molecular, como a inhibición do crecemento do cancro de próstata humano42 e o comportamento de fixación de CO2 de Prochlorococcus no océano.
Neste artigo, desenvolveuse un fotómetro compacto e económico baseado nun capilar de guía de ondas metálica (MWC), un capilar de aceiro inoxidable SUS316L cunha superficie interna electropulida para a determinación de absorción ultrasensible.Dado que a luz pode quedar atrapada dentro dos capilares metálicos independentemente do ángulo de incidencia, o camiño óptico pódese aumentar moito pola dispersión da luz en superficies metálicas onduladas e lisas, e é moito máis longo que a lonxitude física do MWC.Ademais, deseñouse un sinxelo conector en T para a conexión óptica e a entrada/saída de fluído para minimizar o volume morto e evitar o atrapamento de burbullas.Para o fotómetro MWC de 7 cm, o límite de detección mellora unhas 3000 veces en comparación co espectrofotómetro comercial con cubeta de 1 cm debido á nova mellora do camiño óptico non lineal e á rápida conmutación da mostra, e tamén se pode conseguir a concentración de detección de glicosa.só 5,12 nM usando reactivos cromoxénicos comúns.
Como se mostra na Figura 1, o fotómetro baseado en MWC consiste nun MWC de 7 cm de lonxitude cunha superficie interna electropulida de grao EP, un LED de 505 nm cunha lente, un fotodetector de ganancia axustable e dous para acoplamento óptico e entrada de líquido.Saír.Utilízase unha válvula de tres vías conectada ao tubo de entrada Pike para cambiar a mostra de entrada.O tubo Peek encaixa perfectamente contra a placa de cuarzo e o MWC, polo que o volume morto no conector en T se mantén ao mínimo, evitando que as burbullas de aire queden atrapadas.Ademais, o feixe colimado pódese introducir de forma sinxela e eficiente no MWC a través da placa de cuarzo en T.
O feixe e a mostra líquida introdúcense no MCC a través dunha peza en T, e o feixe que pasa polo MCC é recibido por un fotodetector.As solucións entrantes de mostras tinguidas ou en branco introducíronse alternativamente no ICC a través dunha válvula de tres vías.Segundo a lei de Beer, a densidade óptica dunha mostra coloreada pódese calcular a partir da ecuación.1.10
onde Vcolor e Vblank son os sinais de saída do fotodetector cando se introducen mostras de cor e en branco no MCC, respectivamente, e Vdark é o sinal de fondo do fotodetector cando o LED está apagado.O cambio no sinal de saída ΔV = Vcolor–Vblank pódese medir cambiando mostras.Segundo a ecuación.Como se mostra na Figura 1, se ΔV é moito menor que Vblank–Vdark, cando se usa un esquema de conmutación de mostraxe, pequenos cambios en Vblank (por exemplo, deriva) poden ter pouco efecto no valor AMWC.
Para comparar o rendemento do fotómetro baseado en MWC co espectrofotómetro baseado en cubeta, utilizouse unha solución de tinta vermella como mostra de cor debido á súa excelente estabilidade da cor e á súa boa linealidade de concentración-absorbancia, DI H2O como mostra en branco..Como se mostra na táboa 1, preparáronse unha serie de solucións de tinta vermella polo método de dilución en serie usando DI H2O como disolvente.A concentración relativa da mostra 1 (S1), pintura vermella orixinal sen diluir, determinouse como 1,0.Sobre a fig.A figura 2 mostra fotografías ópticas de 11 mostras de tinta vermella (S4 a S14) con concentracións relativas (listadas na táboa 1) que van desde 8,0 × 10–3 (esquerda) ata 8,2 × 10–10 (dereita).
Os resultados da medición para a mostra 6 móstranse nas Figs.3(a).Os puntos de conmutación entre mostras tinguidas e en branco están marcados na figura mediante frechas dobres "↔".Pódese ver que a tensión de saída aumenta rapidamente ao cambiar de mostras de cores a mostras en branco e viceversa.Pódense obter Vcolor, Vblank e o ΔV correspondente como se mostra na figura.
(a) Resultados da medición para a mostra 6, (b) mostra 9, (c) mostra 13 e (d) mostra 14 usando un fotómetro baseado en MWC.
Os resultados das medicións das mostras 9, 13 e 14 móstranse nas Figs.3(b)-(d), respectivamente.Como se mostra na Figura 3(d), o ΔV medido é só de 5 nV, o que é case 3 veces o valor do ruído (2 nV).Un pequeno ΔV é difícil de distinguir do ruído.Así, o límite de detección alcanzou unha concentración relativa de 8,2×10-10 (mostra 14).Coa axuda de ecuacións.1. A absorbancia AMWC pódese calcular a partir dos valores medidos de Vcolor, Vblank e Vdark.Para un fotodetector cunha ganancia de 104 V, a escuridade é de -0,68 μV.Os resultados das medicións de todas as mostras resúmense na Táboa 1 e pódense atopar no material complementario.Como se mostra na Táboa 1, a absorbancia atopada a altas concentracións satura, polo que a absorbancia superior a 3,7 non se pode medir con espectrómetros baseados en MWC.
Para comparación, tamén se mediu unha mostra de tinta vermella cun espectrofotómetro e a absorbancia de Acuvette medida móstrase na Figura 4. Os valores de Acuvette a 505 nm (como se mostra na táboa 1) obtivéronse facendo referencia ás curvas das mostras 10, 11 ou 12 (como se mostra no recuadro).á figura 4) como liña de base.Como se mostra, o límite de detección alcanzou unha concentración relativa de 2,56 x 10-6 (mostra 9) porque as curvas de absorción das mostras 10, 11 e 12 eran indistinguibles entre si.Así, ao usar o fotómetro baseado en MWC, o límite de detección mellorouse nun factor de 3125 en comparación co espectrofotómetro baseado en cubeta.
A absorción-concentración da dependencia preséntase na Fig.5.Para medicións en cubeta, a absorbancia é proporcional á concentración da tinta nunha lonxitude de camiño de 1 cm.Mentres que, para as medicións baseadas en MWC, observouse un aumento non lineal da absorbancia a baixas concentracións.Segundo a lei de Beer, a absorbancia é proporcional á lonxitude do camiño óptico, polo que a ganancia de absorción AEF (definida como AEF = AMWC/Acuvette á mesma concentración de tinta) é a relación entre MWC e a lonxitude do camiño óptico da cubeta.Como se mostra na Figura 5, a altas concentracións, a AEF constante é de aproximadamente 7,0, o que é razoable xa que a lonxitude do MWC é exactamente 7 veces a lonxitude dunha cubeta de 1 cm. Non obstante, a concentracións baixas (concentración relacionada <1,28 × 10-5), a AEF aumenta coa diminución da concentración e alcanzaría un valor de 803 a unha concentración relacionada de 8,2 × 10-10 extrapolando a curva de medición baseada en cubetas. Non obstante, a concentracións baixas (concentración relacionada <1,28 × 10-5), a AEF aumenta coa diminución da concentración e alcanzaría un valor de 803 a unha concentración relacionada de 8,2 × 10-10 extrapolando a curva de medición baseada en cubetas. Однако при низких концентрациях (относительная концентрация <1,28 × 10–5) AEF увеличитрациях увеличиньнцентрация <1,28 × 10–5 рации и может достигать значения 803 при относительной концентрации 8,2 × 10–10 при при относительной концентрации я на основе кюветы. Non obstante, a concentracións baixas (concentración relativa <1,28 × 10–5), a AEF aumenta coa diminución da concentración e pode alcanzar un valor de 803 a unha concentración relativa de 8,2 × 10–10 cando se extrapola a partir dunha curva de medición baseada en cubetas.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低而增加丟增加丟并丟并下并下平色皿的测量曲线，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 而 关 度 并 且 并 丟 并 丟 湶比色皿 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 увелитрациях ваелитрациях ентрации, и при экстраполяции кривой измерения на основе кюветы она достигает значетнигает значетнонцой отнации 8,2 × 10–10 803 . Non obstante, a concentracións baixas (concentracións relevantes < 1,28 × 10-5) o DEA aumenta coa diminución da concentración e, cando se extrapola a partir dunha curva de medición baseada en cubetas, acada un valor de concentración relativo de 8,2 × 10–10 803 .Isto dá como resultado un camiño óptico correspondente de 803 cm (AEF × 1 cm), que é moito máis longo que a lonxitude física do MWC, e incluso máis longo que o LWC máis longo dispoñible comercialmente (500 cm de World Precision Instruments, Inc.).Doko Engineering LLC ten unha lonxitude de 200 cm).Este aumento non lineal da absorción no LWC non se informou previamente.
Sobre a fig.6(a)-(c) mostran unha imaxe óptica, unha imaxe de microscopio e unha imaxe de perfilador óptico da superficie interna da sección MWC, respectivamente.Como se mostra na fig.6(a), a superficie interior é lisa e brillante, pode reflectir a luz visible e é moi reflectante.Como se mostra na fig.6(b), debido á deformabilidade e á natureza cristalina do metal, aparecen pequenas mesas e irregularidades na superficie lisa. En vista da área pequena (<5 μm×5 μm), a rugosidade da maioría da superficie é inferior a 1,2 nm (Fig. 6 (c)). Tendo en conta unha área pequena (<5 μm×5 μm), a rugosidade da maioría da superficie é inferior a 1,2 nm (Fig. 6 (c)). Ввиду малой площади (<5 мкм×5 мкм) шероховатость большей части поверхности составляет составля. Debido á pequena área (<5 µm×5 µm), a rugosidade da maior parte da superficie é inferior a 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 поверхноства поверхностей мерхностей e 6(a)). Considerando a pequena área (<5 µm × 5 µm), a rugosidade da maioría das superficies é inferior a 1,2 nm (Fig. 6 (c)).
(a) Imaxe óptica, (b) imaxe de microscopio e (c) imaxe óptica da superficie interna do corte MWC.
Como se mostra na fig.7(a), o camiño óptico LOP no capilar está determinado polo ángulo de incidencia θ (LOP = LC/sinθ, onde LC é a lonxitude física do capilar).Para os capilares de teflón AF cheos de DI H2O, o ángulo de incidencia debe ser maior que o ángulo crítico de 77,8°, polo que o LOP é inferior a 1,02 × LC sen máis melloras3,6.Mentres que, con MWC, o confinamento da luz no interior do capilar é independente do índice de refracción ou do ángulo de incidencia, polo que a medida que o ángulo de incidencia diminúe, o camiño da luz pode ser moito máis longo que a lonxitude do capilar (LOP »LC).Como se mostra na fig.7(b), a superficie metálica ondulada pode inducir a dispersión da luz, o que pode aumentar moito o camiño óptico.
Polo tanto, hai dúas vías de luz para MWC: luz directa sen reflexión (LOP = LC) e luz dente de serra con múltiples reflexións entre as paredes laterais (LOP » LC).Segundo a lei de Beer, a intensidade da luz directa e en zigzag transmitida pódese expresar como PS×exp(-α×LC) e PZ×exp(-α×LOP) respectivamente, onde a constante α é o coeficiente de absorción, que depende enteiramente da concentración da tinta.
Para tinta de alta concentración (por exemplo, concentración relacionada > 1,28 × 10-5), a luz en zigzag está moi atenuada e a súa intensidade é moito menor que a da luz recta, debido ao gran coeficiente de absorción e ao seu camiño óptico moito máis longo. Para tinta de alta concentración (por exemplo, concentración relacionada > 1,28 × 10-5), a luz en zigzag está moi atenuada e a súa intensidade é moito menor que a da luz recta, debido ao gran coeficiente de absorción e ao seu camiño óptico moito máis longo. Для чернил с высокой концентрацией (например, относительная концентрация >1,28 × 10-5) о затухает, а его интенсивность намного ниже, чем у прямого света, из-за большого большого намного ниже гораздо более длинного оптического излучения. Para tintas de alta concentración (por exemplo, concentración relativa > 1,28 × 10-5), a luz en zigzag é fortemente atenuada e a súa intensidade é moito menor que a da luz directa debido ao gran coeficiente de absorción e á emisión óptica moito máis 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，其强嘿迉远蛴浓度）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 衰减 很 大 减 很 大 减 很 大 度光 ， 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Для чернил с высокой концентрацией (например, релевантные концентрации >1,28×10-5) зигитза госонтрацией ьно ослабляется, e его интенсивность намного ниже, чем у прямого света из-за больнтоцогого ниже я и более длительного оптического времени. Para as tintas de alta concentración (por exemplo, concentracións relevantes > 1,28 × 10-5), a luz en zigzag atenuase significativamente e a súa intensidade é moito menor que a da luz directa debido ao gran coeficiente de absorción e ao tempo óptico máis longo.pequeno camiño.Así, a luz directa dominou a determinación da absorbancia (LOP = LC) e a AEF mantívose constante en ~ 7,0. Pola contra, cando o coeficiente de absorción diminúe coa diminución da concentración de tinta (por exemplo, a concentración relacionada <1,28 × 10-5), a intensidade da luz en zigzag aumenta máis rapidamente que a da luz recta e entón a luz en zigzag comeza a xogar un papel máis importante. Pola contra, cando o coeficiente de absorción diminúe coa diminución da concentración de tinta (por exemplo, a concentración relacionada <1,28 × 10-5), a intensidade da luz en zigzag aumenta máis rapidamente que a da luz recta e entón a luz en zigzag comeza a xogar un papel máis importante. Напротив, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чентрации чарна пито я концентрация <1,28 × 10-5), интенсивность зигзагообразного света увеличивается быстреме, загообразного света увеличивается быстреме, загообразного тем начинает играть зигзагообразный свет. Pola contra, cando o coeficiente de absorción diminúe coa diminución da concentración de tinta (por exemplo, a concentración relativa <1,28 × 10-5), a intensidade da luz en zigzag aumenta máis rápido que a da luz directa e entón comeza a xogar a luz en zigzag.papel máis importante.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＄彎度的降低而降低时（例如，相关浓度<1,28，弅）彎），反，当吸收系数随着墨水浓度的降低而降低时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 例如 ， 相反 如 ， 相反 兺簾 18 × 18 × 18 × 18 × 18 ， 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 更 重要 更 更更 更 更 更 更 HI的角色。 И наоборот, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрациент поглощения уменьшается с уменьшением концентрациент чентрими ующая концентрация < 1,28×10-5), интенсивность зигзагообразного света увеличиваетстре бразного света зигзагообразный свет начинает играть более важную роль. Pola contra, cando o coeficiente de absorción diminúe coa diminución da concentración de tinta (por exemplo, a concentración correspondente < 1,28 × 10-5), a intensidade da luz en zigzag aumenta máis rápido que a luz directa e entón a luz en zigzag comeza a xogar un papel máis importante.personaxe de rol.Polo tanto, debido ao camiño óptico en dente de serra (LOP » LC), o AEF pódese aumentar moito máis que 7,0.As características precisas de transmisión da luz do MWC pódense obter mediante a teoría do modo de guía de ondas.
Ademais de mellorar o camiño óptico, o cambio rápido de mostra tamén contribúe a límites de detección ultrabaixos.Debido ao pequeno volume de MCC (0,16 ml), o tempo necesario para cambiar e cambiar as solucións en MCC pode ser inferior a 20 segundos.Como se mostra na Figura 5, o valor mínimo detectable de AMWC (2,5 × 10–4) é 4 veces menor que o de Acuvette (1,0 × 10–3).O cambio rápido da solución fluída no capilar reduce o efecto do ruído do sistema (por exemplo, a deriva) sobre a precisión da diferenza de absorbancia en comparación coa solución de retención na cubeta.Por exemplo, como se mostra na fig.3(b)-(d), ΔV pódese distinguir facilmente dun sinal de deriva debido á rápida conmutación da mostra no capilar de pequeno volume.
Como se mostra na Táboa 2, preparáronse unha serie de solucións de glicosa a varias concentracións usando DI H2O como disolvente.Preparáronse mostras tinguidas ou en branco mesturando solucións de glicosa ou auga desionizada con solucións cromoxénicas de glicosa oxidase (GOD) e peroxidase (POD) 37 nunha proporción de volume fixa de 3:1, respectivamente.Sobre a fig.A figura 8 mostra fotografías ópticas de nove mostras tinguidas (S2-S10) con concentracións de glicosa que oscilan entre 2,0 mM (esquerda) e 5,12 nM (dereita).O vermelhidão diminúe coa diminución da concentración de glicosa.
Os resultados das medicións das mostras 4, 9 e 10 cun fotómetro baseado en MWC móstranse nas Figs.9(a)-(c), respectivamente.Como se mostra na fig.9(c), o ΔV medido faise menos estable e aumenta lentamente durante a medición a medida que a cor do propio reactivo GOD-POD (aínda sen engadir glicosa) cambia lentamente na luz.Así, non se poden repetir medicións sucesivas de ΔV para mostras cunha concentración de glicosa inferior a 5,12 nM (mostra 10), porque cando ΔV é o suficientemente pequeno, xa non se pode descoidar a inestabilidade do reactivo GOD-POD.Polo tanto, o límite de detección para a solución de glicosa é de 5,12 nM, aínda que o valor ΔV correspondente (0,52 µV) é moito maior que o valor de ruído (0,03 µV), o que indica que aínda se pode detectar un pequeno ΔV.Este límite de detección pódese mellorar aínda máis empregando reactivos cromoxénicos máis estables.
(a) Resultados da medición para a mostra 4, (b) a mostra 9 e (c) a mostra 10 utilizando un fotómetro baseado en MWC.
A absorbancia AMWC pódese calcular utilizando os valores medidos de Vcolor, Vblank e Vdark.Para un fotodetector cunha ganancia de 105 V escuro é de -0,068 μV.As medidas de todas as mostras pódense establecer no material complementario.Para comparación, as mostras de glicosa tamén se mediron cun espectrofotómetro e a absorbancia medida de Acuvette alcanzou un límite de detección de 0,64 µM (mostra 7) como se mostra na Figura 10.
A relación entre absorbancia e concentración preséntase na Figura 11. Co fotómetro baseado en MWC, conseguiuse unha mellora de 125 veces no límite de detección en comparación co espectrofotómetro baseado en cubeta.Esta mellora é menor que o ensaio de tinta vermella debido á escasa estabilidade do reactivo GOD-POD.Tamén se observou un aumento non lineal da absorbancia a baixas concentracións.
O fotómetro baseado en MWC foi desenvolvido para a detección ultrasensible de mostras líquidas.O camiño óptico pódese aumentar moito, e moito máis que a lonxitude física do MWC, porque a luz dispersa polas paredes laterais metálicas onduladas pode estar contida dentro do capilar independentemente do ángulo de incidencia.Pódense acadar concentracións tan baixas como 5,12 nM utilizando reactivos GOD-POD convencionais grazas á nova amplificación óptica non lineal e á rápida conmutación de mostras e detección de glicosa.Este fotómetro compacto e económico será amplamente utilizado en ciencias da vida e vixilancia ambiental para a análise de trazas.
Como se mostra na Figura 1, o fotómetro baseado en MWC consta dun MWC de 7 cm de lonxitude (diámetro interior 1,7 mm, diámetro exterior 3,18 mm, superficie interna electropulida clase EP, capilar de aceiro inoxidable SUS316L), un LED de lonxitude de onda de 505 nm (Thorlabs M505), un grao de propagación variable (Thorlabs M505), unha ganancia variable e un lense (grao variable) labs PDB450C) e dous conectores en T para comunicación óptica e entrada/saída de líquido.O conector en T faise unindo unha placa de cuarzo transparente a un tubo de PMMA no que se introducen e pegan firmemente os tubos MWC e Peek (0,72 mm ID, 1,6 mm OD, Vici Valco Corp.).Utilízase unha válvula de tres vías conectada ao tubo de entrada Pike para cambiar a mostra de entrada.O fotodetector pode converter a potencia óptica recibida P nun sinal de tensión amplificado N×V (onde V/P = 1,0 V/W a 1550 nm, a ganancia N pódese axustar manualmente no intervalo de 103-107).Para brevidade, úsase V en lugar de N×V como sinal de saída.
En comparación, tamén se utilizou un espectrofotómetro comercial (serie Agilent Technologies Cary 300 con fotomultiplicador de alta eficiencia R928) cunha célula de cubeta de 1,0 cm para medir a absorbancia de mostras líquidas.
A superficie interna do corte MWC examinouse mediante un perfilador de superficies ópticas (ZYGO New View 5022) cunha resolución vertical e lateral de 0,1 nm e 0,11 µm, respectivamente.
Todos os produtos químicos (grado analítico, sen máis purificación) foron adquiridos de Sichuan Chuangke Biotechnology Co., Ltd. Os kits de proba de glicosa inclúen glicosa oxidase (GOD), peroxidase (POD), 4-aminoantipirina e fenol, etc. A solución cromoxénica preparouse co método habitual GOD-POD 37.
Como se mostra na Táboa 2, preparáronse unha serie de solucións de glicosa en varias concentracións usando DI H2O como diluyente mediante un método de dilución en serie (consulte Materiais suplementarios para máis detalles).Prepare mostras tinguidas ou en branco mesturando solución de glicosa ou auga desionizada con solución cromoxénica nunha proporción de volume fixa de 3:1, respectivamente.Todas as mostras gardáronse a 37 °C protexidas da luz durante 10 minutos antes da medición.No método GOD-POD, as mostras tinguidas vólvense vermellas cun máximo de absorción a 505 nm, e a absorción é case proporcional á concentración de glicosa.
Como se mostra na táboa 1, unha serie de solucións de tinta vermella (Ostrich Ink Co., Ltd., Tianjin, China) preparáronse polo método de dilución en serie usando DI H2O como disolvente.
Como citar este artigo: Bai, M. et al.Fotómetro compacto baseado en capilares de guía de ondas metálicas: para a determinación de concentracións nanomolares de glicosa.a ciencia.5, 10476. doi: 10.1038/srep10476 (2015).
Dress, P. & Franke, H. Aumento da precisión da análise de líquidos e do control do valor de pH mediante unha guía de ondas de núcleo líquido. Dress, P. & Franke, H. Aumento da precisión da análise de líquidos e do control do valor de pH mediante unha guía de ondas de núcleo líquido.Dress, P. e Franke, H. Mellorando a precisión da análise de líquidos e o control do pH cunha guía de ondas de núcleo líquido. 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. e Franke, H. Mellorar a precisión da análise de líquidos e o control do pH mediante guías de ondas de núcleo líquido.Cambia á ciencia.metro.68, 2167–2171 (1997).
Li, QP, Zhang, J. -Z., Millero, FJ & Hansell, DA Determinación colorimétrica continua de trazas de amonio en auga de mar cunha célula capilar de guía de onda líquida de camiño longo. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA Determinación colorimétrica continua de trazas de amonio en auga de mar cunha célula capilar de guía de onda líquida de camiño longo.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ e Hansel, DA Determinación colorimétrica continua de trazas de amonio en auga de mar usando unha célula capilar cunha guía de onda líquida. 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 e Hansel, DA Determinación colorimétrica continua de trazas de amonio en auga de mar usando capilares de guía de ondas líquidas de longo alcance.Química en marzo.96, 73–85 (2005).
Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Revisión sobre aplicacións recentes da célula capilar de guía de onda líquida en técnicas de análise baseadas en fluxo para mellorar a sensibilidade dos métodos de detección espectroscópica. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Revisión sobre aplicacións recentes da célula capilar de guía de onda líquida en técnicas de análise baseadas en fluxo para mellorar a sensibilidade dos métodos de detección espectroscópica.Pascoa, RNMJ, Toth, IV e Rangel, AOSS Unha revisión das aplicacións recentes da célula capilar de guía de onda líquida en técnicas de análise de fluxo para mellorar a sensibilidade dos métodos de detección espectroscópica. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS.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 毛细管 毛细管 木方法 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 灵 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 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 e Rangel, AOSS Unha revisión das aplicacións recentes de células capilares de guía de ondas líquidas en métodos analíticos baseados en fluxo para mellorar a sensibilidade dos métodos de detección espectroscópica.ano.Chim.Lei 739, 1-13 (2012).
Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Investigación do espesor das películas de Ag, AgI no capilar para guías de ondas ocas. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Investigación do espesor das películas de Ag, AgI no capilar para guías de ondas ocas.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. e Shen J. Investigación do espesor de películas Ag, AgI en capilar para guías de ondas ocas. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. e 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. e Shen, J. Investigación sobre o espesor da película fina de Ag e AgI no conduto de aire.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. e Shen J. Investigación do espesor de película fina Ag, AgI en capilares de guía de ondas ocas.Física infravermella.tecnoloxía 42, 501–508 (2001).
Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Determinación de concentracións nanomolares de fosfato en augas naturais mediante inxección de fluxo cunha célula capilar de guía de onda líquida de longo camiño e detección espectrofotométrica de estado sólido. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Determinación de concentracións nanomolares de fosfato en augas naturais mediante inxección de fluxo cunha célula capilar de guía de onda líquida de longo camiño e detección espectrofotométrica de estado sólido.Gimbert, LJ, Haygarth, PM e Worsfold, PJ Determinación de concentracións nanomolares de fosfato en augas naturais mediante inxección de fluxo cunha célula capilar de guía de onda líquida e detección espectrofotométrica de estado sólido. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ.摩尔浓度的磷酸盐。 Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Determinación da concentración de fosfato en auga natural mediante unha xeringa líquida e un tubo capilar de guía de ondas líquida de longo alcance.Gimbert, LJ, Haygarth, PM e Worsfold, PJ Determinación de fosfato nanomolar en auga natural mediante fluxo de inxección e guía de ondas capilares con camiño óptico longo e detección espectrofotométrica de estado sólido.Taranta 71, 1624–1628 (2007).
Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Lineality and effective optical pathlength of liquid waveguide capillary cells. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Lineality and effective optical pathlength of liquid waveguide capillary cells.Belz M., Dress P., Suhitsky A. e Liu S. Linearity and effective optical path length in liquid waveguides in capillary cells. 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 linealidade e lonxitude efectiva da auga líquida.Belz M., Dress P., Suhitsky A. e Liu S. Lonxitude do camiño óptico lineal e efectivo na onda líquida de células capilares.SPIE 3856, 271–281 (1999).
Dallas, T. & Dasgupta, PK Luz ao final do túnel: aplicacións analíticas recentes de guías de ondas de núcleo líquido. Dallas, T. & Dasgupta, PK Luz ao final do túnel: aplicacións analíticas recentes de guías de ondas de núcleo líquido.Dallas, T. e Dasgupta, PK Light at the end of the tunnel: recentes aplicacións analíticas de guías de ondas de núcleo líquido. Dallas, T. & Dasgupta, PK Luz ao final do túnel：液芯波导的最新分析应用。 Dallas, T. & Dasgupta, PK Luz ao final do túnel：液芯波导的最新分析应用。Dallas, T. e Dasgupta, PK Luz ao final do túnel: a última aplicación analítica de guías de ondas de núcleo líquido.TrAC, análise de tendencias.Química.23, 385–392 (2004).
Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID Unha versátil célula de detección fotométrica de reflexión interna total para análise de fluxo. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID Unha versátil célula de detección fotométrica de reflexión interna total para análise de fluxo.Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR e McKelvey, ID Célula de reflexión interna total fotométrica universal para análise de fluxo. 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 e McKelvie, IDEllis, PS, Gentle, BS, Grace, MR e McKelvey, ID Célula fotométrica TIR universal para análise de fluxo.Taranta 79, 830–835 (2009).
Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Celda de fluxo fotométrica de reflexión múltiple para o seu uso na análise de inxección de fluxo de augas estuarias. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Celda de fluxo fotométrica de reflexión múltiple para o seu uso na análise de inxección de fluxo de augas estuarias.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ e McKelvey, ID Unha célula de fluxo fotométrica de reflectancia múltiple para o seu uso na análise de fluxo de augas de estuarinos. 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 e McKelvie, ID.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ e McKelvey, ID Unha célula de fluxo fotométrica de reflectancia múltiple para análise de inxección de fluxo en augas de estuarinos.ano Chim.Acta 499, 81-89 (2003).
Pan, J. -Z., Yao, B. & Fang, Q. Fotómetro de man baseado na detección de absorción de guía de ondas de núcleo líquido para mostras a escala de nanolitros. Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Fotómetro de man baseado na detección de absorción de guía de ondas de núcleo líquido para mostras a escala de nanolitros.Pan, J.-Z., Yao, B. e Fang, K. Un fotómetro de man baseado na detección de absorción de lonxitude de onda de núcleo líquido para mostras a escala de nanolitros. 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. Baseado en 液芯波波水水水油法的纳法手手手持光度计。Pan, J.-Z., Yao, B. e Fang, K. Un fotómetro manual cunha mostra a nanoescala baseada na detección da absorción nunha onda de núcleo líquido.ano Química.82, 3394–3398 (2010).
Zhang, J.-Z.Aumente a sensibilidade da análise do fluxo de inxección mediante unha célula de fluxo capilar cun camiño óptico longo para a detección espectrofotométrica.ano.a ciencia.22, 57–60 (2006).
D'Sa, EJ & Steward, RG Aplicación de guía de ondas capilares líquidas en espectroscopia de absorbancia (resposta ao comentario de Byrne e Kaltenbacher). D'Sa, EJ & Steward, RG Aplicación de guía de ondas capilares líquidas en espectroscopia de absorbancia (resposta ao comentario de Byrne e Kaltenbacher).D'Sa, EJ e Steward, RG Aplicacións de guías de ondas capilares líquidas na espectroscopia de absorción (Resposta aos comentarios de Byrne e 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 Aplicación de líquidos 毛绿波波对在espectro de absorción (回复Byrne和Kaltenbacher的评论）).D'Sa, EJ e Steward, RG Guías de ondas capilares líquidas para espectroscopia de absorción (en resposta aos comentarios de Byrne e Kaltenbacher).limonol.Oceanógrafo.46, 742–745 (2001).
Khijwania, SK & Gupta, BD Sensor de absorción de campo evanescente de fibra óptica: efecto dos parámetros da fibra e da xeometría da sonda. Khijwania, SK & Gupta, BD Sensor de absorción de campo evanescente de fibra óptica: efecto dos parámetros da fibra e da xeometría da sonda.Hijvania, SK e Gupta, BD Sensor de absorción de campo evanescente de fibra óptica: influencia dos parámetros da fibra e da xeometría da 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 & Gupta, BDHijvania, SK e Gupta, BD Sensores de fibra óptica de absorción de campo evanescente: influencia dos parámetros da fibra e da xeometría da sonda.Óptica e electrónica cuántica 31, 625–636 (1999).
Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Saída angular de sensores Raman ocos, revestidos de metal, de guía de ondas. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Saída angular de sensores Raman ocos, revestidos de metal, de guía de ondas.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. e Woodruff, SD Saída angular de sensores Raman de guía de ondas ocas con revestimento metálico. 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. e Woodruff, SD Saída angular dun sensor Raman cunha guía de ondas metálica.solicitude para escoller 51, 2023-2025 (2012).
Harrington, JA Unha visión xeral das guías de ondas ocas para transmisión IR.integración de fibra.elexir.19, 211–227 (2000).