Hvala što ste posjetili Nature.com.Verzija preglednika koju koristite ima ograničenu podršku za CSS.Za najbolje iskustvo preporučujemo da koristite ažurirani preglednik (ili onemogućite način kompatibilnosti u Internet Exploreru).U međuvremenu, kako bismo osigurali kontinuiranu podršku, prikazat ćemo stranicu bez stilova i JavaScripta.
Analiza tragova tekućih uzoraka ima širok raspon primjena u znanostima o životu i praćenju okoliša.U ovom smo radu razvili kompaktan i jeftin fotometar temeljen na metalnim valovodnim kapilarama (MCC) za ultraosjetljivo određivanje apsorpcije.Optički put može se uvelike povećati, i mnogo dulje od fizičke duljine MWC-a, jer se svjetlost raspršena valovitim glatkim metalnim bočnim stijenkama može zadržati unutar kapilare bez obzira na upadni kut.Koncentracije niske od 5,12 nM mogu se postići upotrebom uobičajenih kromogenih reagensa zahvaljujući novom nelinearnom optičkom pojačanju i brzoj promjeni uzoraka i detekciji glukoze.
Fotometrija se široko koristi za analizu tragova tekućih uzoraka zbog obilja dostupnih kromogenih reagensa i poluvodičkih optoelektroničkih uređaja1,2,3,4,5.U usporedbi s tradicionalnim određivanjem apsorbancije temeljenim na kivetama, kapilare tekućeg valovoda (LWC) reflektiraju (TIR) ​​zadržavanjem svjetla sonde unutar kapilare1,2,3,4,5.Međutim, bez daljnjeg poboljšanja, optički put je samo blizu fizičke duljine LWC3.6, a povećanje duljine LWC preko 1,0 m će patiti od jakog slabljenja svjetla i visokog rizika od mjehurića, itd.3, 7. S obzirom na predloženu ćeliju za višestruku refleksiju za poboljšanja optičkog puta, granica detekcije poboljšana je samo za faktor od 2,5-8,9.
Trenutačno postoje dvije glavne vrste LWC-a, naime teflonske AF kapilare (koje imaju indeks loma od samo ~1,3, što je niže od indeksa loma vode) i silikatne kapilare obložene teflonskim AF ili metalnim filmovima1,3,4.Da bi se postigao TIR na sučelju između dielektričnih materijala, potrebni su materijali s niskim indeksom loma i visokim kutovima upada svjetlosti3,6,10.Što se tiče Teflon AF kapilara, Teflon AF je prozračan zbog svoje porozne strukture3,11 i može apsorbirati male količine tvari u uzorcima vode.Za kvarcne kapilare obložene s vanjske strane teflonom AF ili metalom, indeks loma kvarca (1,45) viši je od većine tekućih uzoraka (npr. 1,33 za vodu)3,6,12,13.Za kapilare obložene metalnim filmom iznutra proučavana su transportna svojstva14,15,16,17,18, ali je postupak presvlačenja kompliciran, površina metalnog filma ima grubu i poroznu strukturu4,19.
Osim toga, komercijalni LWC (AF Teflon Coated Capillaries i AF Teflon Coated Silica Capillaries, World Precision Instruments, Inc.) imaju neke druge nedostatke, kao što su: za greške..Veliki mrtvi volumen TIR3,10, (2) T-konektora (za spajanje kapilara, vlakana i ulazno/izlaznih cijevi) može zadržati mjehuriće zraka10.
Istodobno, određivanje razine glukoze od velike je važnosti za dijagnostiku šećerne bolesti, ciroze jetre i psihičkih bolesti20.i mnoge detekcijske metode poput fotometrije (uključujući spektrofotometriju 21, 22, 23, 24, 25 i kolorimetrije na papiru 26, 27, 28), galvanometrije 29, 30, 31, fluorometrije 32, 33, 34, 35, optičke polarimetrije 36, površinske plazmonske rezonancije.37, Fabry-Perot šupljina 38, elektrokemija 39 i kapilarna elektroforeza 40,41 i tako dalje.Međutim, većina ovih metoda zahtijeva skupu opremu, a detekcija glukoze u nekoliko nanomolarnih koncentracija ostaje izazov (na primjer, za fotometrijska mjerenja21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, najniža koncentracija glukoze).ograničenje je bilo samo 30 nM kada su nanočestice pruskog plavog korištene kao oponašači peroksidaze).Analize nanomolarne glukoze često su potrebne za stanične studije na molekularnoj razini kao što je inhibicija rasta raka prostate kod ljudi42 i ponašanje Prochlorococcusa u oceanu pri fiksaciji CO2.
U ovom je članku razvijen kompaktan, jeftin fotometar temeljen na metalnoj valovodnoj kapilari (MWC), kapilari od nehrđajućeg čelika SUS316L s elektropoliranom unutarnjom površinom, za ultraosjetljivo određivanje apsorpcije.Budući da svjetlost može biti zarobljena unutar metalnih kapilara bez obzira na upadni kut, optički put se može znatno povećati raspršivanjem svjetlosti na valovitim i glatkim metalnim površinama, te je puno duži od fizičke duljine MWC-a.Osim toga, dizajniran je jednostavan T-konektor za optičku vezu i ulaz/izlaz tekućine kako bi se smanjio mrtvi volumen i izbjeglo zarobljavanje mjehurića.Za MWC fotometar od 7 cm, granica detekcije poboljšana je za oko 3000 puta u usporedbi s komercijalnim spektrofotometrom s kivetom od 1 cm zbog novog poboljšanja nelinearnog optičkog puta i brzog prebacivanja uzorka, a može se postići i koncentracija detekcije glukoze.samo 5,12 nM korištenjem uobičajenih kromogenih reagensa.
Kao što je prikazano na slici 1, fotometar temeljen na MWC sastoji se od 7 cm dugog MWC s EP elektropoliranom unutarnjom površinom, 505 nm LED s lećom, podesivim fotodetektorom pojačanja i dva za optičko spajanje i unos tekućine.Izlaz.Trosmjerni ventil spojen na ulaznu cijev Pike koristi se za prebacivanje ulaznog uzorka.Peek cijev čvrsto pristaje uz kvarcnu ploču i MWC, tako da je mrtvi volumen u T-konektoru sveden na minimum, učinkovito sprječavajući zarobljavanje mjehurića zraka.Osim toga, kolimirani snop može se jednostavno i učinkovito uvesti u MWC kroz kvarcnu ploču T-komada.
Snop i uzorak tekućine uvode se u MCC kroz T-komad, a snop koji prolazi kroz MCC prima fotodetektor.Pristigle otopine obojenih ili slijepih uzoraka naizmjenično su uvođene u ICC kroz trosmjerni ventil.Prema Beerovom zakonu, optička gustoća obojenog uzorka može se izračunati iz jednadžbe.1.10
gdje su Vcolor i Vblank izlazni signali fotodetektora kada se u MCC unesu uzorci boje i slijepe probe, a Vdark je pozadinski signal fotodetektora kada se LED isključi.Promjena izlaznog signala ΔV = Vcolor–Vblank može se izmjeriti promjenom uzoraka.Prema jednadžbi.Kao što je prikazano na slici 1, ako je ΔV mnogo manji od Vblank–Vdark, kada se koristi shema prebacivanja uzorkovanja, male promjene u Vblank (npr. pomak) mogu imati mali učinak na AMWC vrijednost.
Za usporedbu performansi fotometra temeljenog na MWC-u i spektrofotometra temeljenog na kivetama, otopina crvene tinte korištena je kao uzorak boje zbog izvrsne stabilnosti boje i dobre linearnosti koncentracija-apsorpcija, DI H2O kao slijepi uzorak..Kao što je prikazano u tablici 1, niz otopina crvene tinte pripremljen je metodom serijskog razrjeđivanja koristeći DI H2O kao otapalo.Relativna koncentracija uzorka 1 (S1), nerazrijeđene izvorne crvene boje, određena je kao 1,0.Na sl.Slika 2 prikazuje optičke fotografije 11 uzoraka crvene tinte (S4 do S14) s relativnim koncentracijama (navedenim u tablici 1) u rasponu od 8,0 × 10–3 (lijevo) do 8,2 × 10–10 (desno).
Rezultati mjerenja za uzorak 6 prikazani su na sl.3(a).Točke prijelaza između obojenih i slijepih uzoraka označene su na slici dvostrukom strelicom “↔”.Može se vidjeti da izlazni napon brzo raste pri prelasku s uzoraka u boji na prazne uzorke i obrnuto.Vcolor, Vblank i odgovarajući ΔV mogu se dobiti kao što je prikazano na slici.
(a) Rezultati mjerenja za uzorak 6, (b) uzorak 9, (c) uzorak 13 i (d) uzorak 14 pomoću fotometra temeljenog na MWC.
Rezultati mjerenja za uzorke 9, 13 i 14 prikazani su na sl.3(b)-(d), redom.Kao što je prikazano na slici 3(d), izmjereni ΔV iznosi samo 5 nV, što je gotovo 3 puta više od vrijednosti šuma (2 nV).Mali ΔV je teško razlikovati od buke.Time je granica detekcije dosegla relativnu koncentraciju od 8,2×10-10 (uzorak 14).Uz pomoć jednadžbi.1. AMWC apsorbancija može se izračunati iz izmjerenih vrijednosti Vcolor, Vblank i Vdark.Za fotodetektor s pojačanjem od 104 Vdark je -0,68 μV.Rezultati mjerenja za sve uzorke sažeti su u tablici 1 i mogu se pronaći u dopunskom materijalu.Kao što je prikazano u tablici 1, apsorbancija pronađena pri visokim koncentracijama je zasićena, tako da se apsorbancija iznad 3,7 ne može mjeriti spektrometrima temeljenim na MWC.
Za usporedbu, uzorak crvene tinte također je izmjeren spektrofotometrom, a izmjerena apsorbancija Acuvette prikazana je na slici 4. Vrijednosti Acuvette na 505 nm (kao što je prikazano u tablici 1) dobivene su upućivanjem na krivulje uzoraka 10, 11 ili 12 (kao što je prikazano u umetku).na sliku 4) kao osnovnu liniju.Kao što je prikazano, granica detekcije dosegla je relativnu koncentraciju od 2,56 x 10-6 (uzorak 9) jer se apsorpcijske krivulje uzoraka 10, 11 i 12 nisu mogle razlikovati jedna od druge.Dakle, pri korištenju fotometra temeljenog na MWC-u, granica detekcije poboljšana je za faktor od 3125 u usporedbi s spektrofotometrom temeljenim na kivetama.
Ovisnost apsorpcija-koncentracija prikazana je na sl.5.Za mjerenja kivetom, apsorbancija je proporcionalna koncentraciji tinte na duljini staze od 1 cm.Dok je za mjerenja temeljena na MWC opaženo nelinearno povećanje apsorbancije pri niskim koncentracijama.Prema Beerovom zakonu, apsorbancija je proporcionalna duljini optičkog puta, tako da je dobitak apsorpcije AEF (definiran kao AEF = AMWC/Acuvette pri istoj koncentraciji tinte) omjer MWC i duljine optičkog puta kivete.Kao što je prikazano na slici 5, pri visokim koncentracijama konstantni AEF je oko 7,0, što je razumno budući da je duljina MWC točno 7 puta veća od duljine kivete od 1 cm. Međutim, pri niskim koncentracijama (povezana koncentracija <1,28 × 10-5), AEF raste s padom koncentracije i dosegao bi vrijednost od 803 pri povezanoj koncentraciji od 8,2 × 10-10 ekstrapolacijom krivulje mjerenja temeljenog na kivetama. Međutim, pri niskim koncentracijama (povezana koncentracija <1,28 × 10-5), AEF raste s padom koncentracije i dosegao bi vrijednost od 803 pri povezanoj koncentraciji od 8,2 × 10-10 ekstrapolacijom krivulje mjerenja temeljenog na kivetama. Međutim, pri niskim koncentracijama (koncentracija nositelja <1,28 × 10–5) AEF se povećava s smanjenom koncentracijom i može postići vrijednosti 803 pri relativnoj koncentraciji 8,2 × 10–10 ekstrapolacije krivog mjerenja na temelju kjuveta. Međutim, pri niskim koncentracijama (relativna koncentracija <1,28 × 10–5), AEF raste s padom koncentracije i može doseći vrijednost od 803 pri relativnoj koncentraciji od 8,2 × 10–10 kada se ekstrapolira iz krivulje mjerenja temeljene na kivetama.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 ， 并且 通过 外推 基于Veličina slike je 8,2 × 10-10. Međutim, pri niskim koncentracijama (relevantne koncentracije < 1,28 × 10-5) AEP se povećava sa smanjenom koncentracijom, a uz ekstrapolaciju krivog mjerenja na temelju kjuveta ona postiže vrijednosti u odnosu na koncentraciju 8,2 × 10–10 803 . Međutim, pri niskim koncentracijama (relevantne koncentracije < 1,28 × 10-5) AED raste s padom koncentracije, a kada se ekstrapolira iz krivulje mjerenja temeljene na kivetama, doseže relativnu vrijednost koncentracije od 8,2 × 10–10 803 .To rezultira odgovarajućim optičkim putem od 803 cm (AEF × 1 cm), što je mnogo dulje od fizičke duljine MWC-a, pa čak i dulje od najduljeg komercijalno dostupnog LWC-a (500 cm od World Precision Instruments, Inc.).Doko Engineering LLC ima duljinu od 200 cm).Ovo nelinearno povećanje apsorpcije u LWC-u nije prethodno zabilježeno.
Na sl.Slike 6(a)-(c) prikazuju optičku sliku, mikroskopsku sliku, odnosno optičku profilnu sliku unutarnje površine MWC sekcije.Kao što je prikazano na sl.6(a), unutarnja površina je glatka i sjajna, može reflektirati vidljivu svjetlost i ima visoku refleksiju.Kao što je prikazano na sl.Kao što je prikazano na slici 6(b), zbog deformabilnosti i kristalne prirode metala, na glatkoj površini pojavljuju se male neravnine i nepravilnosti. S obzirom na malo područje (<5 μm × 5 μm), hrapavost većine površina manja je od 1,2 nm (slika 6(c)). S obzirom na malo područje (<5 μm × 5 μm), hrapavost većine površina manja je od 1,2 nm (slika 6(c)). U vidu male površine (<5 mkm×5 mkm) širina površine većeg dijela iznosi manje od 1,2 nm (slika 6(v)). Zbog male površine (<5 µm × 5 µm), hrapavost većine površine manja je od 1,2 nm (slika 6(c)).考虑到小面积（<5 μm × 5 μm），大多数表面的粗糙度小于1,2 nm（图6(c)）。考虑到小面积（<5 μm × 5 μm），大多数表面的粗糙度小于1,2 nm（图6(c)）。 Nevelika učitana površina (<5 mkm × 5 mkm), širina većine površina iznosi manje od 1,2 nm (slika 6(v)). S obzirom na malo područje (<5 µm × 5 µm), hrapavost većine površina manja je od 1,2 nm (Sl. 6(c)).
(a) optička slika, (b) mikroskopska slika i (c) optička slika unutarnje površine MWC reza.
Kao što je prikazano na sl.Na slici 7(a), optički put LOP u kapilari određen je upadnim kutom θ (LOP = LC/sinθ, gdje je LC fizička duljina kapilare).Za teflonske AF kapilare ispunjene DI H2O, upadni kut mora biti veći od kritičnog kuta od 77,8°, tako da je LOP manji od 1,02 × LC bez daljnjeg poboljšanja3,6.Dok je kod MWC zadržavanje svjetlosti unutar kapilare neovisno o indeksu loma ili upadnom kutu, pa kako se upadni kut smanjuje, put svjetlosti može biti mnogo duži od duljine kapilare (LOP » LC).Kao što je prikazano na sl.Kao što je prikazano na slici 7(b), valovita metalna površina može izazvati raspršenje svjetlosti, što može znatno povećati optički put.
Stoga postoje dva puta svjetlosti za MWC: izravna svjetlost bez refleksije (LOP = LC) i pilasta svjetlost s višestrukim refleksijama između bočnih stijenki (LOP » LC).Prema Beerovom zakonu, intenzitet propuštene izravne i cik-cak svjetlosti može se izraziti kao PS×exp(-α×LC) odnosno PZ×exp(-α×LOP), pri čemu je konstanta α koeficijent apsorpcije, koji u potpunosti ovisi o koncentraciji tinte.
Za tintu visoke koncentracije (npr. povezana koncentracija >1,28 × 10-5), cik-cak svjetlo je jako prigušeno i njegov je intenzitet mnogo niži od intenziteta ravnog svjetla, zbog velikog koeficijenta apsorpcije i puno dužeg optičkog puta. Za tintu visoke koncentracije (npr. odgovarajuća koncentracija >1,28 × 10-5), cik-cak svjetlo je jako prigušeno i njegov je intenzitet puno manji od intenziteta ravnog svjetla, zbog velikog koeficijenta apsorpcije i puno duljeg optičkog puta. Za crnilo s visokom koncentracijom (na primjer, odnosna koncentracija >1,28 × 10-5) cik-cagoobrazni svijet jako zagušuje, a njegova intenzivnost je mnogo niža nego u samom svjetlu, iz-za većeg koeficijenta pogloštenja i mnogo duljeg optičkog ilučenja. Za tintu visoke koncentracije (npr. relativna koncentracija >1,28×10-5), cik-cak svjetlost je jako prigušena i njen intenzitet je puno niži od intenziteta izravne svjetlosti zbog velikog koeficijenta apsorpcije i mnogo duže optičke emisije.staza.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 ， 强度 远 低于 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Za crnilo s visokom koncentracijom (na primjer, relevantna koncentracija >1,28×10-5) cik-cagoobrazni svijet značajno oslabi, a njegova jačina je mnogo niža nego u samom svjetlu iz-za većeg koeficijenta gušenja i dužeg optičkog vremena. Za tinte visoke koncentracije (npr. relevantne koncentracije >1,28×10-5), cik-cak svjetlo je značajno prigušeno i njegov je intenzitet mnogo niži od intenziteta izravnog svjetla zbog velikog koeficijenta apsorpcije i dužeg optičkog vremena.mala cesta.Stoga je izravno svjetlo dominiralo u određivanju apsorbancije (LOP=LC), a AEF je održavan konstantnim na ~7,0. Nasuprot tome, kada se koeficijent apsorpcije smanjuje sa smanjenjem koncentracije tinte (npr. povezana koncentracija <1,28 × 10-5), intenzitet cik-cak svjetla raste brže od intenziteta ravnog svjetla i tada cik-cak svjetlo počinje igrati važniju ulogu. Nasuprot tome, kada se koeficijent apsorpcije smanjuje sa smanjenjem koncentracije tinte (npr. povezana koncentracija <1,28 × 10-5), intenzitet cik-cak svjetla raste brže od intenziteta ravnog svjetla i tada cik-cak svjetlo počinje igrati važniju ulogu. Nasuprot tome, kada se koeficijent pogloštenja smanjuje s smanjenjem koncentracije crnila (na primjer, odnosna koncentracija <1,28 × 10-5), intenzitet cik-cakoobraznog svijeta povećava se brže nego u samom svijetu, i počinje igrati cikcakoobrazni svijet. Naprotiv, kada se koeficijent apsorpcije smanjuje sa smanjenjem koncentracije tinte (na primjer, relativna koncentracija <1,28×10-5), intenzitet cik-cak svjetla raste brže od intenziteta izravnog svjetla, a zatim počinje svirati cik-cak svjetlo.važniju ulogu.相反，当吸收系数随着墨水浓度的降低而降低时（例如，相关浓度<1,28×10-5，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 ， 相关 浓度 浓度 <1,28 × 10-5） ， 字形光 的 强度 比 增加 得 更 ， 然后 z 字形光 发挥 作用 一 个 重要 重要 重要 更 更 更更 更 更 更 更 HI的角色。 I uostalom, kada se koeficijent poglođenosti smanjuje sa smanjenjem koncentracije crnila (na primjer, odgovarajuća koncentracija < 1,28×10-5), intenzitet cik-cak svjetla se povećava brže nego izravno, a uloga cik-cak svijeta počinje igrati važnije. Nasuprot tome, kada se koeficijent apsorpcije smanjuje sa smanjenjem koncentracije tinte (na primjer, odgovarajuća koncentracija < 1,28×10-5), intenzitet cik-cak svjetla raste brže od izravnog svjetla, i tada cik-cak svjetlo počinje igrati važniju ulogu.uloga karaktera.Stoga, zbog pilastog optičkog puta (LOP » LC), AEF se može povećati mnogo više od 7,0.Precizne karakteristike prijenosa svjetlosti MWC-a mogu se dobiti pomoću teorije valovodnog moda.
Osim poboljšanja optičkog puta, brzo prebacivanje uzoraka također doprinosi ultra niskim granicama detekcije.Zbog malog volumena MCC-a (0,16 ml), vrijeme potrebno za prebacivanje i promjenu otopina u MCC-u može biti manje od 20 sekundi.Kao što je prikazano na slici 5, minimalna detektabilna vrijednost AMWC (2,5 × 10–4) je 4 puta niža od one za Acuvette (1,0 × 10–3).Brzo prebacivanje tekuće otopine u kapilari smanjuje učinak buke sustava (npr. drift) na točnost razlike apsorbancije u usporedbi s otopinom za zadržavanje u kiveti.Na primjer, kao što je prikazano na sl.Na slici 3(b)-(d), ΔV se može lako razlikovati od signala pomaka zbog brze promjene uzorka u kapilari malog volumena.
Kao što je prikazano u tablici 2, niz otopina glukoze u različitim koncentracijama pripremljen je korištenjem DI H2O kao otapala.Obojani ili slijepi uzorci pripremljeni su miješanjem otopine glukoze ili deionizirane vode s kromogenim otopinama glukoza-oksidaze (GOD) i peroksidaze (POD) 37 u fiksnom volumnom omjeru od 3:1.Na sl.Slika 8 prikazuje optičke fotografije devet obojenih uzoraka (S2-S10) s koncentracijama glukoze u rasponu od 2,0 mM (lijevo) do 5,12 nM (desno).Crvenilo se smanjuje s padom koncentracije glukoze.
Rezultati mjerenja uzoraka 4, 9 i 10 fotometrom na bazi MWC prikazani su na sl.9(a)-(c), redom.Kao što je prikazano na sl.9(c), izmjereni ΔV postaje manje stabilan i polako raste tijekom mjerenja kako se boja samog GOD-POD reagensa (čak i bez dodavanja glukoze) polako mijenja na svjetlu.Stoga se uzastopna mjerenja ΔV ne mogu ponoviti za uzorke s koncentracijom glukoze manjom od 5,12 nM (uzorak 10), jer kada je ΔV dovoljno mali, nestabilnost GOD-POD reagensa više se ne može zanemariti.Stoga je granica detekcije za otopinu glukoze 5,12 nM, iako je odgovarajuća vrijednost ΔV (0,52 µV) mnogo veća od vrijednosti šuma (0,03 µV), što ukazuje da se mali ΔV još uvijek može detektirati.Ova granica detekcije može se dodatno poboljšati upotrebom stabilnijih kromogenih reagensa.
(a) Rezultati mjerenja za uzorak 4, (b) uzorak 9 i (c) uzorak 10 korištenjem fotometra temeljenog na MWC.
AMWC apsorbancija može se izračunati pomoću izmjerenih vrijednosti Vcolor, Vblank i Vdark.Za fotodetektor s pojačanjem od 105 Vdark je -0,068 μV.Mjere za sve uzorke mogu se postaviti u dodatnom materijalu.Za usporedbu, uzorci glukoze također su izmjereni spektrofotometrom i izmjerena apsorbancija Acuvette dosegla je granicu detekcije od 0,64 µM (uzorak 7) kao što je prikazano na slici 10.
Odnos između apsorbancije i koncentracije prikazan je na slici 11. S fotometrom koji se temelji na MWC postignuto je 125-struko poboljšanje granice detekcije u usporedbi sa spektrofotometrom koji se temelji na kivetama.Ovo poboljšanje je niže od testa crvenom tintom zbog slabe stabilnosti GOD-POD reagensa.Također je primijećeno nelinearno povećanje apsorbancije pri niskim koncentracijama.
Fotometar temeljen na MWC-u razvijen je za ultra-osjetljivu detekciju tekućih uzoraka.Optički put može se uvelike povećati, i mnogo dulje od fizičke duljine MWC-a, jer se svjetlost raspršena valovitim glatkim metalnim bočnim stijenkama može zadržati unutar kapilare bez obzira na upadni kut.Koncentracije niske od 5,12 nM mogu se postići korištenjem konvencionalnih GOD-POD reagensa zahvaljujući novom nelinearnom optičkom pojačanju i brzoj promjeni uzoraka i detekciji glukoze.Ovaj kompaktni i jeftini fotometar naširoko će se koristiti u znanostima o životu i praćenju okoliša za analizu tragova.
Kao što je prikazano na slici 1, fotometar temeljen na MWC-u sastoji se od 7 cm dugog MWC-a (unutarnji promjer 1,7 mm, vanjski promjer 3,18 mm, elektropolirana unutarnja površina klase EP, kapilara od nehrđajućeg čelika SUS316L), LED valne duljine 505 nm (Thorlabs M505F1) i leća (širenje snopa oko 6,6 stupnjeva), fotodetektor s promjenjivim pojačanjem (T horlabs PDB450C) i dva T-konektora za optičku komunikaciju i tekući in/out.T-priključak je izrađen lijepljenjem prozirne kvarcne ploče na PMMA cijev u koju su MWC i Peek cijevi (0,72 mm ID, 1,6 mm OD, Vici Valco Corp.) čvrsto umetnute i zalijepljene.Trosmjerni ventil spojen na ulaznu cijev Pike koristi se za prebacivanje ulaznog uzorka.Fotodetektor može pretvoriti primljenu optičku snagu P u pojačani naponski signal N×V (gdje je V/P = 1,0 V/W na 1550 nm, pojačanje N može se ručno podesiti u rasponu od 103-107).Radi sažetosti, V se koristi umjesto N×V kao izlazni signal.
Za usporedbu, komercijalni spektrofotometar (Agilent Technologies Cary 300 serija s visokoučinkovitim fotomultiplikatorom R928) s kivetnom ćelijom od 1,0 cm također je korišten za mjerenje apsorbancije tekućih uzoraka.
Unutarnja površina MWC reza ispitana je uporabom optičkog uređaja za profiliranje površine (ZYGO New View 5022) s vertikalnom i bočnom rezolucijom od 0,1 nm odnosno 0,11 µm.
Sve kemikalije (analitički stupanj, bez daljnjeg pročišćavanja) kupljene su od Sichuan Chuangke Biotechnology Co., Ltd. Kompleti za testiranje glukoze uključuju glukoznu oksidazu (GOD), peroksidazu (POD), 4-aminoantipirin i fenol, itd. Kromogena otopina pripremljena je uobičajenom metodom GOD-POD 37.
Kao što je prikazano u tablici 2, niz otopina glukoze u različitim koncentracijama pripremljen je korištenjem DI H2O kao razrjeđivača korištenjem metode serijskog razrjeđivanja (pogledajte dodatne materijale za detalje).Pripremite obojene ili slijepe uzorke miješanjem otopine glukoze ili deionizirane vode s kromogenom otopinom u fiksnom volumenskom omjeru od 3:1.Svi su uzorci pohranjeni na 37°C zaštićeni od svjetlosti 10 minuta prije mjerenja.U GOD-POD metodi obojeni uzorci pocrvene s maksimumom apsorpcije na 505 nm, a apsorpcija je gotovo proporcionalna koncentraciji glukoze.
Kao što je prikazano u tablici 1, serija otopina crvene tinte (Ostrich Ink Co., Ltd., Tianjin, Kina) pripremljena je metodom serijskog razrjeđivanja koristeći DI H2O kao otapalo.
Kako citirati ovaj članak: Bai, M. et al.Kompaktni fotometar na bazi metalnih valovodnih kapilara: za određivanje nanomolarnih koncentracija glukoze.znanost.5, 10476. doi: 10.1038/srep10476 (2015).
Dress, P. & Franke, H. Povećanje točnosti analize tekućine i kontrole pH vrijednosti korištenjem valovoda s tekućom jezgrom. Dress, P. & Franke, H. Povećanje točnosti analize tekućine i kontrole pH vrijednosti korištenjem valovoda s tekućom jezgrom.Dress, P. i Franke, H. Poboljšanje točnosti analize tekućine i pH kontrole valovodom s tekućom jezgrom. Dress, P. & Franke, H. 使用液芯波导提高液体分析和pH 值控制的准确性。 Dress, P. & Franke, H. 使用液芯波导提高液体分析和pHDress, P. i Franke, H. Poboljšanje točnosti analize tekućine i kontrole pH pomoću valovoda s tekućom jezgrom.Prijeđi na znanost.metar.68, 2167-2171 (1997).
Li, QP, Zhang, J. -Z., Millero, FJ & Hansell, DA Kontinuirano kolorimetrijsko određivanje tragova amonija u morskoj vodi s dugotrajnom kapilarnom ćelijom s tekućim valovodom. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA Kontinuirano kolorimetrijsko određivanje tragova amonija u morskoj vodi s dugotrajnom kapilarnom ćelijom s tekućim valovodom.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ i Hansel, DA Kontinuirano kolorimetrijsko određivanje tragova amonijaka u morskoj vodi pomoću kapilarne ćelije s tekućim valovodom. Li, QP, Zhang, J. -Z., Millero, FJ & Hansell, DA 用长程液体波导毛细管连续比色测定海水中的痕量铵。 Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ i Hansel, DA Kontinuirano kolorimetrijsko određivanje tragova amonijaka u morskoj vodi pomoću dugodometnih tekućih valovodnih kapilara.Kemija u ožujku.96, 73–85 (2005).
Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Pregled nedavnih primjena kapilarne ćelije s tekućim valovodom u tehnikama analize protoka za povećanje osjetljivosti metoda spektroskopske detekcije. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Pregled nedavnih primjena kapilarne ćelije s tekućim valovodom u tehnikama analize protoka za povećanje osjetljivosti metoda spektroskopske detekcije.Pascoa, RNMJ, Toth, IV i Rangel, AOSS Pregled nedavnih primjena kapilarne ćelije s tekućim valovodom u tehnikama analize protoka za poboljšanje osjetljivosti metoda spektroskopske detekcije. 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 最新 ， 以 提高 检测方法 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 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 i Rangel, AOSS Pregled nedavnih primjena kapilarnih ćelija s tekućim valovodom u analitičkim metodama temeljenim na protoku za povećanje osjetljivosti spektroskopskih metoda detekcije.anus.Chim.Zakon 739, 1-13 (2012).
Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Istraživanje debljine Ag, AgI filmova u kapilari za šuplje valovode. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Istraživanje debljine Ag, AgI filmova u kapilari za šuplje valovode.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. i Shen J. Istraživanje debljine filmova Ag, AgI u kapilari za šuplje valovode. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. i Shen, J. 中空波导毛细管中Ag、AgI 薄膜厚度的研究。 Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Istraživanje debljine tankog filma Ag i AgI u zračnom kanalu.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. i Shen J. Istraživanje debljine tankog filma Ag, AgI u kapilarama šupljih valovoda.Infracrvena fizika.tehnologija 42, 501–508 (2001).
Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Određivanje nanomolarnih koncentracija fosfata u prirodnim vodama upotrebom ubrizgavanja protoka s valovodnom kapilarnom ćelijom dugog puta i spektrofotometrijskom detekcijom u čvrstom stanju. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Određivanje nanomolarnih koncentracija fosfata u prirodnim vodama upotrebom ubrizgavanja protoka s valovodnom kapilarnom ćelijom dugog puta i spektrofotometrijskom detekcijom u čvrstom stanju.Gimbert, LJ, Haygarth, PM i Worsfold, PJ Određivanje nanomolarnih koncentracija fosfata u prirodnim vodama pomoću ubrizgavanja protoka s kapilarnom ćelijom s tekućim valovodom i spektrofotometrijskom detekcijom u čvrstom stanju. 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 Određivanje koncentracije fosfata u prirodnoj vodi pomoću štrcaljke s tekućinom i kapilarne cijevi dugog dometa s tekućim valovodom.Gimbert, LJ, Haygarth, PM i Worsfold, PJ Određivanje nanomolarnog fosfata u prirodnoj vodi korištenjem protoka injekcije i kapilarnog valovoda s dugim optičkim putem i spektrofotometrijskom detekcijom čvrstog stanja.Taranta 71, 1624–1628 (2007).
Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Linearnost i efektivna optička duljina puta kapilarnih ćelija tekućeg valovoda. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Linearnost i efektivna optička duljina puta kapilarnih ćelija tekućeg valovoda.Belz M., Dress P., Suhitsky A. i Liu S. Linearnost i efektivna duljina optičkog puta u tekućim valovodima u kapilarnim ćelijama. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. 液体波导毛细管细胞的线性和有效光程长度。 Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Linearnost i efektivna duljina tekuće vode.Belz M., Dress P., Suhitsky A. i Liu S. Linearna i efektivna duljina optičkog puta u tekućem valu kapilarne stanice.SPIE 3856, 271–281 (1999).
Dallas, T. & Dasgupta, PK Svjetlo na kraju tunela: nedavne analitičke primjene valovoda s tekućom jezgrom. Dallas, T. & Dasgupta, PK Svjetlo na kraju tunela: nedavne analitičke primjene valovoda s tekućom jezgrom.Dallas, T. i Dasgupta, PK Svjetlo na kraju tunela: nedavne analitičke primjene valovoda s tekućom jezgrom. Dallas, T. & Dasgupta, PK Svjetlo na kraju tunela：液芯波导的最新分析应用。 Dallas, T. & Dasgupta, PK Svjetlo na kraju tunela：液芯波导的最新分析应用。Dallas, T. i Dasgupta, PK Svjetlo na kraju tunela: najnovija analitička primjena valovoda s tekućom jezgrom.TrAC, analiza trendova.Kemijski.23, 385–392 (2004).
Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID Svestrana fotometrijska ćelija za detekciju totalne unutarnje refleksije za analizu protoka. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID Svestrana fotometrijska ćelija za detekciju totalne unutarnje refleksije za analizu protoka.Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR i McKelvey, ID Univerzalna fotometrijska ćelija za totalnu unutarnju refleksiju za analizu protoka. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID 用于流量分析的多功能全内反射光度检测池。 Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, IDEllis, PS, Gentle, BS, Grace, MR i McKelvey, ID univerzalna TIR fotometrijska ćelija za analizu protoka.Taranta 79, 830–835 (2009).
Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Višerefleksijska fotometrijska protočna ćelija za upotrebu u analizi protoka ubrizgavanjem vode u estuariju. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Višerefleksijska fotometrijska protočna ćelija za upotrebu u analizi protoka ubrizgavanjem vode u estuariju.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ i McKelvey, ID. Fotometrijska protočna ćelija s više refleksija za korištenje u analizi protoka vode estuarija. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID 多反射光度流动池，用于河口水域的流动注入分析。 Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ i McKelvey, ID Fotometrijska protočna ćelija s više refleksija za analizu protoka ubrizgavanjem u vodama estuarija.anus Chim.Acta 499, 81-89 (2003).
Pan, J. -Z., Yao, B. & Fang, Q. Ručni fotometar temeljen na detekciji apsorpcije valovoda tekuće jezgre za uzorke veličine nanolitara. Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Ručni fotometar temeljen na detekciji apsorpcije valovoda tekuće jezgre za uzorke veličine nanolitara.Pan, J.-Z., Yao, B. i Fang, K. Ručni fotometar temeljen na detekciji apsorpcije valne duljine tekuće jezgre za uzorke veličine nanolitara. Pan, J. -Z., Yao, B. & Fang, Q. 基于液芯波导吸收检测的纳升级样品手持光度计。 Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Na temelju 液芯波波水水水油法的纳法手手手持光度计。Pan, J.-Z., Yao, B. i Fang, K. Ručni fotometar s uzorkom u nanorazmjeru temeljen na detekciji apsorpcije u valu tekuće jezgre.anus Kemijski.82, 3394–3398 (2010).
Zhang, J.-Z.Povećajte osjetljivost analize protoka injekcije korištenjem kapilarne protočne ćelije s dugim optičkim putem za spektrofotometrijsku detekciju.anus.znanost.22, 57–60 (2006).
D'Sa, EJ & Steward, RG Primjena tekućeg kapilarnog valovoda u spektroskopiji apsorbancije (Odgovor na komentar Byrnea i Kaltenbachera). D'Sa, EJ & Steward, RG Primjena tekućeg kapilarnog valovoda u spektroskopiji apsorbancije (Odgovor na komentar Byrnea i Kaltenbachera).D'Sa, EJ i Steward, RG Primjena tekućih kapilarnih valovoda u apsorpcijskoj spektroskopiji (Odgovori na komentare Byrnea i Kaltenbachera). D'Sa, EJ & Steward, RG 液体毛细管波导在吸收光谱中的应用（回复Byrne 和Kaltenbacher 的评论）。 D'Sa, EJ & Steward, RG Primjena tekućeg 毛绿波波对在apsorpcijskog spektra（回复Byrne和Kaltenbacher的评论）.D'Sa, EJ i Steward, RG Tekući kapilarni valovod za apsorpcijsku spektroskopiju (kao odgovor na komentare Byrnea i Kaltenbachera).limonol.Oceanograf.46, 742-745 (2001).
Khijwania, SK & Gupta, BD Optički apsorpcijski senzor evanescentnog polja: Učinak parametara vlakna i geometrije sonde. Khijwania, SK & Gupta, BD Optički apsorpcijski senzor evanescentnog polja: Učinak parametara vlakna i geometrije sonde.Hijvania, SK i Gupta, BD Optički apsorpcijski senzor evanescentnog polja: Utjecaj parametara vlakna i geometrije sonde. Khijwania, SK & Gupta, BD 光纤倏逝场吸收传感器：光纤参数和探头几何形状的影响。 Khijwania, SK i Gupta, BDHijvania, SK i Gupta, BD Optički senzori evanescentne apsorpcije polja: utjecaj parametara vlakana i geometrije sonde.Optika i kvantna elektronika 31, 625–636 (1999).
Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Kutni izlaz šupljih, metalom obloženih, valovodnih Raman senzora. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Kutni izlaz šupljih, metalom obloženih, valovodnih Raman senzora.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. i Woodruff, SD Kutni izlaz šupljih valovodnih Raman senzora s metalnom oblogom. Biedrzycki, S., Burić, MP, Falk, J. & Woodruff, SD 空心金属内衬波导拉曼传感器的角输出。 Biedrzycki, S., Burić, MP, Falk, J. & Woodruff, SD.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. i Woodruff, SD Kutni izlaz Raman senzora s golim metalnim valovodom.aplikacija za odabir 51, 2023-2025 (2012).
Harrington, JA Pregled šupljih valovoda za IR prijenos.integracija vlakana.izabrati.19, 211–227 (2000).