Köszönjük, hogy meglátogatta a Nature.com oldalt.Az Ön által használt böngészőverzió korlátozott CSS-támogatással rendelkezik.A legjobb élmény érdekében javasoljuk, hogy használjon frissített böngészőt (vagy tiltsa le a kompatibilitási módot az Internet Explorerben).Addig is a folyamatos támogatás érdekében a webhelyet stílusok és JavaScript nélkül jelenítjük meg.
A folyékony minták nyomelemzése az élettudományok és a környezeti monitoring területén széles körben alkalmazható.Ebben a munkában egy kompakt és olcsó fotométert fejlesztettünk ki fém hullámvezető kapillárisokon (MCC) az abszorpció ultraérzékeny meghatározására.Az optikai út nagymértékben növelhető, és sokkal hosszabb, mint az MWC fizikai hossza, mivel a hullámos sima fém oldalfalak által szórt fény a beesési szögtől függetlenül a kapillárison belül tartható.Az új nemlineáris optikai erősítésnek, valamint a gyors mintaváltásnak és glükózdetektálásnak köszönhetően a szokásos kromogén reagensekkel akár 5,12 nM koncentráció is elérhető.
A fotometriát széles körben használják folyékony minták nyomelemzésére a rendelkezésre álló kromogén reagensek és félvezető optoelektronikai eszközök bősége miatt1,2,3,4,5.A hagyományos küvetta alapú abszorbanciameghatározáshoz képest a folyadék hullámvezető (LWC) kapillárisok visszaverik (TIR) ​​azáltal, hogy a szonda fényét a kapillárison belül tartják1,2,3,4,5.Azonban további fejlesztés nélkül az optikai út csak közel van az LWC3,6 fizikai hosszához, és az LWC hosszának 1,0 m fölé növelése erős fénycsillapítást és nagy buborékveszélyt okoz, stb.3, 7. Az optikai út javítására javasolt többreflexiós cella tekintetében az észlelési határ csak .9-szeresére javul.
Jelenleg két fő típusa van az LWC-nek, nevezetesen a teflon AF kapillárisok (mindössze ~1,3 törésmutatóval rendelkeznek, ami alacsonyabb, mint a vízé) és a teflon AF-vel vagy fémfilmekkel bevont szilícium-dioxid kapillárisok1,3,4.A dielektromos anyagok határfelületén a TIR eléréséhez alacsony törésmutatójú és nagy fénybeesési szögű anyagokra van szükség3,6,10.Ami a Teflon AF kapillárisokat illeti, a Teflon AF porózus szerkezetének3,11 köszönhetően légáteresztő, és kis mennyiségű anyagot képes elnyelni a vízmintákban.A kívülről teflon AF-vel vagy fémmel bevont kvarckapillárisok esetében a kvarc törésmutatója (1,45) magasabb, mint a legtöbb folyadékminta (pl. 1,33 víz esetében)3,6,12,13.A belsejében fémfóliával bevont kapillárisoknál a szállítási tulajdonságokat vizsgálták14,15,16,17,18, de a bevonási folyamat bonyolult, a fémfólia felülete érdes és porózus szerkezetű4,19.
Ezenkívül a kereskedelmi forgalomban lévő LWC-knek (AF teflon bevonatú kapillárisok és AF teflon bevonatú szilícium-kapillárisok, World Precision Instruments, Inc.) vannak más hátrányok is, például: hibák..A TIR3,10, (2) T-csatlakozó nagy holttérfogata (kapillárisok, szálak és bemeneti/kimeneti csövek összekötésére) felfoghatja a légbuborékokat10.
A glükózszint meghatározása ugyanakkor nagy jelentőséggel bír a cukorbetegség, a májcirrhosis és a mentális betegségek diagnosztizálásában20.és számos kimutatási módszer, például fotometria (beleértve a 21, 22, 23, 24, 25 spektrofotometriát és a 26, 27, 28 papíron végzett kolorimetriát), galvanometria 29, 30, 31, fluorometria 32, 33, 34, 35, optikai polaritás-rezonancia felület.37, Fabry-Perot üreg 38, elektrokémia 39 és kapilláris elektroforézis 40, 41 és így tovább.A legtöbb ilyen módszer azonban drága berendezéseket igényel, és továbbra is kihívást jelent a glükóz kimutatása több nanomoláris koncentrációnál (például fotometriás méréseknél21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 a legalacsonyabb glükózkoncentráció).a korlátozás csak 30 nM volt, amikor poroszkék nanorészecskéket használtak peroxidáz utánzóként).Nanomoláris glükózanalízisre gyakran szükség van molekuláris szintű sejtvizsgálatokhoz, például az emberi prosztatarák növekedésének gátlásához42 és a Prochlorococcus CO2-megkötő viselkedéséhez az óceánban.
Ebben a cikkben egy kompakt, olcsó fotométert fejlesztettek ki, amely fém hullámvezető kapillárison (MWC), egy elektropolírozott belső felületű SUS316L rozsdamentes acél kapillárison alapul ultraérzékeny abszorpció meghatározásához.Mivel a fény a beesési szögtől függetlenül megragadhat a fémkapillárisok belsejében, az optikai út jelentősen megnövelhető a hullámos és sima fémfelületeken történő fényszóródással, és jóval hosszabb, mint az MWC fizikai hossza.Ezenkívül egy egyszerű T-csatlakozót terveztek az optikai csatlakozáshoz és a folyadék bemenetéhez/kimenetéhez a holttérfogat minimalizálása és a buborékok beszorulásának elkerülése érdekében.A 7 cm-es MWC fotométer esetében a nemlineáris optikai út új fejlesztése és a gyors mintaváltás miatt a kereskedelemben kapható, 1 cm-es küvettával rendelkező spektrofotométerhez képest mintegy 3000-szeresére javul a detektálási határ, valamint a glükóz detektálási koncentráció is elérhető.csak 5,12 nM szokásos kromogén reagensekkel.
Az 1. ábrán látható módon az MWC-alapú fotométer egy 7 cm hosszú MWC-ből, EP-minőségű elektropolírozott belső felülettel, egy 505 nm-es, lencsével ellátott LED-ből, egy állítható erősítésű fotodetektorból, valamint kettőből áll az optikai csatoláshoz és a folyadékbevitelhez.Kijárat.A Pike bemeneti csőhöz csatlakoztatott háromutas szelep a bejövő minta átkapcsolására szolgál.A Peek cső szorosan illeszkedik a kvarclemezhez és az MWC-hez, így a T-csatlakozó holttérfogata minimálisra csökken, hatékonyan megakadályozva a légbuborékok beszorulását.Ezenkívül a kollimált gerenda könnyen és hatékonyan bevezethető az MWC-be a T-idomú kvarclemezen keresztül.
A sugarat és a folyadékmintát egy T-darabon keresztül vezetik be az MCC-be, és az MCC-n áthaladó sugarat egy fotodetektor fogadja.A festett vagy vak minták bejövő oldatait felváltva vezettük be az ICC-be egy háromutas szelepen keresztül.A Beer-törvény szerint egy színes minta optikai sűrűsége kiszámítható az egyenletből.1.10
ahol a Vcolor és a Vblank a fotodetektor kimeneti jelei, amikor színes és üres mintákat visznek be az MCC-be, és a Vdark a fotodetektor háttérjelét, amikor a LED ki van kapcsolva.A ΔV = Vcolor–Vblank kimeneti jel változása minták váltásával mérhető.Az egyenlet szerint.Amint az 1. ábrán látható, ha a ΔV sokkal kisebb, mint a Vblank–Vdark, mintavételezési kapcsolási séma esetén a Vblank kis változásai (pl. drift) csekély hatással lehetnek az AMWC értékre.
Az MWC alapú fotométer és a küvetta alapú spektrofotométer teljesítményének összehasonlításához vörös festékoldatot használtunk színmintaként kiváló színstabilitása és jó koncentráció-abszorbancia linearitása miatt, vakmintaként a DI H2O-t..Amint az 1. táblázatban látható, egy sor vörösfesték-oldatot állítottunk elő sorozathígítási módszerrel, oldószerként DI H2O-t használva.Az 1. minta (S1), hígítatlan eredeti vörös festék relatív koncentrációját 1,0-nak határoztuk meg.ábrán.A 2. ábra 11 vörös tintaminta (S4–S14) optikai fényképeit mutatja, amelyek relatív koncentrációja (az 1. táblázatban felsorolva) 8,0 × 10–3 (balra) és 8,2 × 10–10 (jobbra) között van.
A 6. minta mérési eredményeit az 1-1.3. a) pont.A festett és vak minták közötti váltási pontokat az ábrán kettős „↔” nyíl jelzi.Látható, hogy a kimeneti feszültség gyorsan növekszik, amikor színmintáról üres mintára váltunk és fordítva.Vcolor, Vblank és a megfelelő ΔV az ábrán látható módon kapható meg.
(a) Mérési eredmények a 6. mintához, (b) a 9. mintához, (c) a 13. mintához és (d) a 14. mintához MWC-alapú fotométerrel.
A 9., 13. és 14. minták mérési eredményeit a 1-1.3. b)-d), ill.Amint a 3(d) ábrán látható, a mért ΔV mindössze 5 nV, ami közel háromszorosa a zajértéknek (2 nV).A kis ΔV-t nehéz megkülönböztetni a zajtól.Így a kimutatási határ elérte a 8,2×10-10 relatív koncentrációt (14. minta).Egyenletek segítségével.1. Az AMWC abszorbancia a mért Vcolor, Vblank és Vdark értékekből számítható ki.Egy 104 V-os erősítésű fotodetektornál a sötétség -0,68 μV.Az összes minta mérési eredményeit az 1. táblázat foglalja össze, és a kiegészítő anyagban is megtalálható.Amint az 1. táblázatban látható, a magas koncentrációknál talált abszorbancia telít, így 3,7 feletti abszorbancia nem mérhető MWC alapú spektrométerekkel.
Összehasonlításképpen egy vörös tintamintát is mértünk spektrofotométerrel, és az akuvetta mért abszorbanciáját a 4. ábra mutatja. Az akuvetta 505 nm-en mért értékeit (az 1. táblázat szerint) a 10., 11. vagy 12. minták görbéire hivatkozva kaptuk (ahogy a beillesztésben látható).a 4. ábrához) mint alapvonalat.Amint látható, a kimutatási határ 2,56 x 10-6 relatív koncentrációt ért el (9. minta), mivel a 10., 11. és 12. minták abszorpciós görbéi nem különböztek egymástól.Így az MWC alapú fotométer használatakor a detektálási határ 3125-szörösére javult a küvetta alapú spektrofotométerhez képest.
A függőségi abszorpció-koncentrációt az 5. ábra mutatja be.Küvetta méréseknél az abszorbancia arányos a tintakoncentrációval 1 cm-es úthosszon.Míg az MWC-alapú méréseknél az abszorbancia nem lineáris növekedését figyelték meg alacsony koncentrációknál.Beer törvénye szerint az abszorbancia arányos az optikai út hosszával, így az abszorpciós nyereség AEF (definíció szerint AEF = AMWC/Acuvette azonos tintakoncentrációnál) az MWC és a küvetta optikai úthosszának aránya.Amint az 5. ábrán látható, magas koncentrációknál az állandó AEF 7,0 körül van, ami ésszerű, mivel az MWC hossza pontosan hétszerese egy 1 cm-es küvetta hosszának. Alacsony koncentrációknál azonban (kapcsolódó koncentráció <1,28 × 10-5) az AEF a koncentráció csökkenésével növekszik, és a küvetta-alapú mérés görbéjének extrapolálásával elérné a 803-as értéket a kapcsolódó 8,2 × 10-10 koncentráció mellett. Alacsony koncentrációknál azonban (kapcsolódó koncentráció <1,28 × 10-5) az AEF a koncentráció csökkenésével növekszik, és a küvetta-alapú mérés görbéjének extrapolálásával elérné a 803-as értéket a kapcsolódó 8,2 × 10-10 koncentráció mellett. 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 основекы. Alacsony koncentrációknál azonban (relatív koncentráció <1,28 × 10–5) az AEF a koncentráció csökkenésével növekszik, és 8,2 × 10–10 relatív koncentrációnál elérheti a 803 értéket, ha küvetta alapú mérési görbéről extrapolálják.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 低 降低 而 伔 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) экстраполяции кривой измерения на основе кюветы она достигает значения относительной концентрации 8,2 × 803–1. Alacsony koncentrációknál (releváns koncentrációk < 1,28 × 10-5) azonban az AED a koncentráció csökkenésével növekszik, és küvetta alapú mérési görbéről extrapolálva eléri a 8,2 × 10-10 803 relatív koncentrációértéket.Ez 803 cm-es (AEF × 1 cm) megfelelő optikai utat eredményez, amely sokkal hosszabb, mint az MWC fizikai hossza, és még hosszabb, mint a kereskedelmi forgalomban kapható leghosszabb LWC (500 cm a World Precision Instruments, Inc.-től).A Doko Engineering LLC hossza 200 cm).Korábban nem számoltak be erről a nem lineáris abszorpciónövekedésről az LWC-ben.
ábrán.A 6(a)-(c) ábrák egy optikai képet, egy mikroszkópos képet és egy optikai profilképet mutatnak be az MWC szakasz belső felületéről.ábrán látható módon.A 6(a) ábra szerint a belső felület sima és fényes, visszaveri a látható fényt, és erősen tükröződik.ábrán látható módon.A 6(b) ábrán látható, hogy a fém deformálhatósága és kristályos jellege miatt a sima felületen kis hézagok és egyenetlenségek jelennek meg. Kis területre (<5 μm × 5 μm) tekintve a legtöbb felület érdessége kisebb, mint 1,2 nm (6(c) ábra). Kis területet tekintve (<5 μm × 5 μm) a legtöbb felület érdessége kisebb, mint 1,2 nm (6(c) ábra). Ввиду малой площади (<5 мкм×5 мкм) шероховатость большей части поверхности составляет менее 1,2 нм (ври) нм (). A kis terület miatt (<5 µm×5 µm) a felület nagy részének érdessége kisebb, mint 1,2 nm (6(c) ábra).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（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（c)） Учитывая небольшую площадь (<5 мкм × 5 мкм), шероховатость большинства поверхностей составляет менеем (1,2нет менри). Figyelembe véve a kis területet (<5 µm × 5 µm), a legtöbb felület érdessége kisebb, mint 1,2 nm (6(c) ábra).
(a) optikai kép, (b) mikroszkóp kép és (c) optikai kép az MWC vágás belső felületéről.
ábrán látható módon.A 7(a) ábra szerint a LOP optikai utat a kapillárisban a θ beesési szög határozza meg (LOP = LC/sinθ, ahol LC a kapilláris fizikai hossza).A DI H2O-val töltött teflon AF kapillárisoknál a beesési szögnek nagyobbnak kell lennie, mint a 77,8°-os kritikus szög, így a LOP kisebb, mint 1,02 × LC további fejlesztés nélkül3.6.Míg az MWC-nél a fény kapillárison belüli bezárása független a törésmutatótól vagy a beesési szögtől, így a beesési szög csökkenésével a fény útja sokkal hosszabb lehet, mint a kapilláris hossza (LOP » LC).ábrán látható módon.A 7(b) ábra szerint a hullámos fémfelület fényszórást idézhet elő, ami nagymértékben növelheti az optikai utat.
Ezért az MWC számára két fényút létezik: közvetlen fény visszaverődés nélkül (LOP = LC) és fűrészfogú fény többszörös visszaverődéssel az oldalfalak között (LOP » LC).A Beer-törvény szerint az áteresztett direkt és cikk-cakk fény intenzitása PS×exp(-α×LC) illetve PZ×exp(-α×LOP) formában fejezhető ki, ahol az állandó α az abszorpciós együttható, ami teljes mértékben a tintakoncentrációtól függ.
Nagy koncentrációjú tinta esetén (pl. kapcsolódó koncentráció > 1,28 × 10-5) a cikk-cakk fény erősen csillapodik, és intenzitása sokkal kisebb, mint az egyenes fényé, a nagy abszorpciós együttható és a sokkal hosszabb optikai út miatt. Nagy koncentrációjú tinta esetén (pl. kapcsolódó koncentráció > 1,28 × 10-5) a cikk-cakk fény erősen csillapodik, és intenzitása sokkal kisebb, mint az egyenes fényé, a nagy abszorpciós együttható és a sokkal hosszabb optikai út miatt. Для чернил с высокой концентрацией (например, относительная концентрация >1,28 × 10-5) зигзагообразный тугаи тухагобразный a злучения. Nagy koncentrációjú tinta esetén (pl. relatív koncentráció >1,28×10-5) a cikk-cakk fény erősen csillapodik, intenzitása pedig jóval kisebb, mint a közvetlen fényé a nagy abszorpciós együttható és a jóval hosszabb optikai emisszió miatt.nyomon követni.对于高浓度墨水（例如，相关浓度>1,28×10-5），Z字形光衰减弯蛿晜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）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 светрация его интенсивность намного ниже, чем у прямого света из-за большого коэффициента поглощения интенсивность поглощения и блолопельения мени. Nagy koncentrációjú tintáknál (pl. releváns koncentráció > 1,28×10-5) a cikkcakk fény jelentősen gyengül, intenzitása pedig jóval kisebb, mint a közvetlen fényé a nagy abszorpciós együttható és a hosszabb optikai idő miatt.kis út.Így a közvetlen fény dominált az abszorbancia meghatározásában (LOP=LC), és az AEF értéke ~7,0 állandó volt. Ezzel szemben, ha az abszorpciós együtthatót a tintakoncentráció csökkenésével csökkentjük (pl. kapcsolódó koncentráció <1,28 × 10-5), a cikk-cakk-fény intenzitása gyorsabban növekszik, mint az egyenes fényé, majd a cikk-cakk-fény kezd fontosabb szerepet játszani. Ezzel szemben, ha az abszorpciós együtthatót a tintakoncentráció csökkenésével csökkentjük (pl. kapcsolódó koncentráció <1,28 × 10-5), a cikk-cakk-fény intenzitása gyorsabban növekszik, mint az egyenes fényé, majd a cikk-cakk-fény kezd fontosabb szerepet játszani. Напротив, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил (напримноясии чернил, когда коэффициент, 28 × 10-5) свет. Ellenkezőleg, amikor az abszorpciós együttható csökken a tintakoncentráció csökkenésével (például a relatív koncentráció <1,28 × 10-5), a cikk-cakk fény intenzitása gyorsabban növekszik, mint a közvetlen fényé, majd a cikk-cakk fény játszani kezd.fontosabb szerepet.相反，当吸收系数随着墨水浓度的降低而降低时（例如，盭弓浓度<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 ， 相度 概 ， 相度 浓 8 浓 2. ， 字形光 的 强度 比 增加 得 更 ， 然后 z 字形光 发挥 作用 曁 曦 曦 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 тогденый зигзагозаго ть более важную роль. Ezzel szemben, amikor az abszorpciós együttható a festékkoncentráció csökkenésével csökken (például a megfelelő koncentráció < 1,28 × 10-5), a cikk-cakk fény intenzitása gyorsabban növekszik, mint a közvetlen fény, és ekkor a cikk-cakk fény kezd fontosabb szerepet játszani.szerep karakter.Ezért a fűrészfog optikai út (LOP » LC) miatt az AEF sokkal többel növelhető, mint 7,0.Az MWC pontos fényáteresztési karakterisztikáját a hullámvezető módus elmélet segítségével kaphatjuk meg.
Az optikai út javítása mellett a gyors mintaváltás is hozzájárul az ultraalacsony érzékelési határértékekhez.Az MCC kis térfogata (0,16 ml) miatt az MCC-ben az oldatváltáshoz és -cseréhez szükséges idő kevesebb, mint 20 másodperc.Amint az 5. ábrán látható, az AMWC minimális kimutatható értéke (2,5 × 10–4) négyszer alacsonyabb, mint az Acuvetteé (1,0 × 10–3).Az áramló oldat gyors váltása a kapillárisban csökkenti a rendszerzaj (pl. sodródás) hatását az abszorbancia különbség pontosságára a küvettában lévő retenciós oldathoz képest.Például, amint az ábra mutatja.A 3(b)-(d) ábrákon a ΔV könnyen megkülönböztethető a drift jeltől a kis térfogatú kapillárisban történő gyors mintaváltás miatt.
Amint a 2. táblázat mutatja, különböző koncentrációjú glükózoldatokat állítottunk elő DI H2O oldószerrel.A festett vagy vakmintákat úgy állítottuk elő, hogy glükózoldatot vagy ionmentesített vizet glükóz-oxidáz (GOD) és peroxidáz (POD) 37 kromogén oldataival kevertek össze 3:1 rögzített térfogatarányban.ábrán.A 8. ábra kilenc festett minta (S2-S10) optikai fényképeit mutatja, amelyek glükózkoncentrációja 2,0 mM (bal) és 5,12 nM (jobb oldali) között van.A vörösség a glükózkoncentráció csökkenésével csökken.
A 4., 9. és 10. minták MWC alapú fotométerrel végzett mérési eredményeit a 1-1.9. a)-c), ill.ábrán látható módon.A 9(c) ábrán látható, hogy a mért ΔV kevésbé stabil lesz, és lassan növekszik a mérés során, ahogy magának a GOD-POD reagensnek a színe (még glükóz hozzáadása nélkül is) lassan változik a fényben.Így az 5,12 nM-nál kisebb glükózkoncentrációjú mintáknál (10. minta) az egymást követő ΔV méréseket nem lehet megismételni, mert ha a ΔV elég kicsi, a GOD-POD reagens instabilitása már nem elhanyagolható.Ezért a glükózoldat kimutatási határa 5,12 nM, bár a megfelelő ΔV érték (0,52 µV) sokkal nagyobb, mint a zajérték (0,03 µV), ami azt jelzi, hogy egy kis ΔV még mindig kimutatható.Ez a kimutatási határ tovább javítható stabilabb kromogén reagensek használatával.
(a) A 4. minta, (b) a 9. minta és (c) a 10. minta mérési eredményei MWC-alapú fotométerrel.
Az AMWC abszorbancia a mért Vcolor, Vblank és Vdark értékek segítségével számítható ki.Egy 105 V-os erősítésű fotodetektornál a sötétség -0,068 μV.Az összes minta mérését a kiegészítő anyagban lehet beállítani.Összehasonlításképpen a glükózmintákat spektrofotométerrel is mértük, és az Acuvette mért abszorbanciája elérte a 0,64 µM-os kimutatási határt (7. minta), amint az a 10. ábrán látható.
Az abszorbancia és a koncentráció közötti összefüggést a 11. ábra mutatja be. Az MWC alapú fotométerrel a küvetta alapú spektrofotométerhez képest 125-szörös javulást értek el a kimutatási határban.A GOD-POD reagens gyenge stabilitása miatt ez a javulás alacsonyabb, mint a vörös tinta teszté.Alacsony koncentrációknál az abszorbancia nem lineáris növekedését is megfigyelték.
Az MWC alapú fotométert folyadékminták ultra-érzékeny detektálására fejlesztették ki.Az optikai út nagymértékben növelhető, és sokkal hosszabb, mint az MWC fizikai hossza, mivel a hullámos sima fém oldalfalak által szórt fény a beesési szögtől függetlenül a kapillárison belül tartható.A hagyományos GOD-POD reagensekkel akár 5,12 nM koncentráció is elérhető az új, nemlineáris optikai erősítésnek, valamint a gyors mintaváltásnak és glükózdetektálásnak köszönhetően.Ezt a kompakt és olcsó fotométert széles körben használják majd az élettudományokban és a környezeti monitoringban nyomelemzés céljából.
Az 1. ábrán látható módon az MWC alapú fotométer egy 7 cm hosszú MWC-ből (belső átmérő 1,7 mm, külső átmérő 3,18 mm, EP osztályú elektropolírozott belső felület, SUS316L rozsdamentes acél kapilláris), egy 505 nm-es hullámhosszú LED-ből (Thorlabs M505F16am, variate fokos lenses5F1), és egy variate fokos lenses5F1. labs PDB450C) és két T-csatlakozó az optikai kommunikációhoz és a folyadék be-/kimenetéhez.A T-csatlakozó egy átlátszó kvarclemez PMMA csőhöz való ragasztásával készül, amelybe az MWC és Peek csöveket (0,72 mm átmérőjű, 1,6 mm külső átmérőjű, Vici Valco Corp.) szorosan beillesztik és ragasztják.A Pike bemeneti csőhöz csatlakoztatott háromutas szelep a bejövő minta átkapcsolására szolgál.A fotodetektor a vett P optikai teljesítményt N×V erősített feszültségjellé tudja alakítani (ahol V/P = 1,0 V/W 1550 nm-en, az N erősítés manuálisan állítható 103-107 tartományban).A rövidség kedvéért az N×V helyett V-t használunk kimeneti jelként.
Összehasonlításképpen a folyékony minták abszorbanciájának mérésére egy kereskedelmi forgalomban lévő spektrofotométert (Agilent Technologies Cary 300 sorozat R928 High Efficiency Photomultiplierrel) 1,0 cm-es küvettacellával is használtak.
Az MWC vágás belső felületét optikai felületprofilozóval (ZYGO New View 5022) vizsgáltuk 0,1 nm, illetve 0,11 µm függőleges és oldalirányú felbontással.
Az összes vegyszert (analitikai minőségű, további tisztítás nélkül) a Sichuan Chuangke Biotechnology Co., Ltd.-től vásároltuk. A glükóz tesztkészletek tartalmazzák a glükóz-oxidázt (GOD), a peroxidázt (POD), a 4-aminoantipirint és a fenolt stb. A kromogén oldatot a szokásos GOD-POD 37 módszerrel állítottuk elő.
Amint az a 2. táblázatban látható, különféle koncentrációjú glükózoldatokat készítettek DI H2O-val hígítószerként, sorozathígítási módszerrel (a részletekért lásd a Kiegészítő anyagokat).Készítsen festett vagy vakmintákat glükózoldat vagy ionmentesített víz kromogén oldattal 3:1 rögzített térfogatarányban.Minden mintát 37 °C-on, fénytől védve tároltunk 10 percig a mérés előtt.A GOD-POD módszerben a festett minták vörösre válnak, abszorpciós maximumuk 505 nm-en van, és az abszorpció szinte arányos a glükózkoncentrációval.
Amint az 1. táblázatban látható, egy sor vörös tintaoldatot (Ostrich Ink Co., Ltd., Tianjin, Kína) állítottunk elő sorozathígítási módszerrel, oldószerként DI H2O-t használva.
Hogyan idézzük ezt a cikket: Bai, M. et al.Fém hullámvezető kapillárisokon alapuló kompakt fotométer: glükóz nanomoláris koncentrációjának meghatározására.a tudomány.5, 10476. doi: 10.1038/srep10476 (2015).
Dress, P. & Franke, H. Folyadékanalízis és pH-érték-szabályozás pontosságának növelése folyadékmagos hullámvezető segítségével. Dress, P. & Franke, H. Folyadékanalízis és pH-érték-szabályozás pontosságának növelése folyadékmagos hullámvezető segítségével.Dress, P. és Franke, H. Folyadékanalízis és pH-szabályozás pontosságának javítása folyékony maghullámvezetővel. 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. és Franke, H. Folyadékelemzés és pH-szabályozás pontosságának javítása folyékony maghullámvezetők segítségével.Váltson a tudományra.méter.68, 2167-2171 (1997).
Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ és Hansell, DA Nyomnyi ammónium folyamatos kolorimetriás meghatározása tengervízben hosszú útú folyadék hullámvezető kapilláris cellával. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA Nyomnyi ammónium folyamatos kolorimetriás meghatározása tengervízben hosszú útú folyadék hullámvezető kapilláris cellával.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ és Hansel, DA Nyomnyi mennyiségű ammónium folyamatos kolorimetriás meghatározása tengervízben, folyadékhullámvezetővel ellátott kapilláris cellával. 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 és Hansell, DA.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ és Hansel, DA Nyomnyi mennyiségű ammónium folyamatos kolorimetriás meghatározása tengervízben nagy hatótávolságú folyadék hullámvezető kapillárisok segítségével.Kémia márciusban.96, 73–85 (2005).
Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Áttekintés a folyadék hullámvezető kapilláris cellájának legújabb alkalmazásairól áramlás alapú elemzési technikákban a spektroszkópiai detektálási módszerek érzékenységének növelésére. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Áttekintés a folyadék hullámvezető kapilláris cellájának legújabb alkalmazásairól áramlás alapú elemzési technikákban a spektroszkópiai detektálási módszerek érzékenységének növelésére.Pascoa, RNMJ, Toth, IV és Rangel, AOSS A folyékony hullámvezető kapilláriscella legújabb alkalmazásainak áttekintése az áramláselemzési technikákban a spektroszkópiai detektálási módszerek érzékenységének javítására. 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 揁 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 敏底 灦 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 és Rangel, AOSS Folyékony hullámvezető kapilláriscellák legújabb alkalmazásainak áttekintése áramlás-alapú analitikai módszerekben a spektroszkópiai detektálási módszerek érzékenységének növelésére.végbélnyílás.Chim.törvény 739, 1-13 (2012).
Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Ag, AgI filmek vastagságának vizsgálata üreges hullámvezetők kapillárisában. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Ag, AgI filmek vastagságának vizsgálata üreges hullámvezetők kapillárisában.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. és Shen J. Ag, AgI filmek vastagságának vizsgálata üreges hullámvezetők kapillárisában. 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 és AgI vékonyrétegének vastagságára vonatkozó kutatás a légcsatornában.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. és Shen J. Vékonyrétegvastagság Ag, AgI vizsgálata üreges hullámvezető kapillárisokban.Infravörös fizika.technológia 42, 501–508 (2001).
Gimbert, LJ, Haygarth, PM és Worsfold, PJ Foszfát nanomoláris koncentrációjának meghatározása természetes vizekben áramlási injekcióval, hosszú úthosszú folyadékhullámvezető kapilláris cellával és szilárdtest spektrofotometriás detektálással. Gimbert, LJ, Haygarth, PM és Worsfold, PJ Foszfát nanomoláris koncentrációjának meghatározása természetes vizekben áramlási injekcióval, hosszú úthosszú folyadékhullámvezető kapilláris cellával és szilárdtest spektrofotometriás detektálással.Gimbert, LJ, Haygarth, PM és Worsfold, PJ Nanomoláris foszfátkoncentrációk meghatározása természetes vizekben folyadékhullámvezető kapilláris cellával történő áramlási injekcióval és szilárdtest-spektrofotometriás detektálással. Gimbert, LJ, Haygarth, PM és 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 Foszfátkoncentráció meghatározása természetes vízben folyékony fecskendővel és nagy hatótávolságú folyadék hullámvezető kapilláriscsővel.Gimbert, LJ, Haygarth, PM és Worsfold, PJ Namoláris foszfát meghatározása természetes vízben injekciós áramlással és kapilláris hullámvezetővel, hosszú optikai úttal és szilárdtest-spektrofotometriás detektálással.Taranta 71, 1624–1628 (2007).
Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Linearitás és effektív optikai úthossz folyadék hullámvezető kapilláris cellákban. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Linearitás és effektív optikai úthossz folyadék hullámvezető kapilláris cellákban.Belz M., Dress P., Suhitsky A. és Liu S. Linearitás és effektív optikai úthossz folyadékhullámvezetőkben kapilláris sejtekben. 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 folyékony víz linearitása és effektív hossza.Belz M., Dress P., Suhitsky A. és Liu S. Lineáris és effektív optikai úthossz a kapilláris sejt folyadékhullámában.SPIE 3856, 271–281 (1999).
Dallas, T. & Dasgupta, PK Fény az alagút végén: folyadékmagos hullámvezetők legújabb analitikai alkalmazásai. Dallas, T. & Dasgupta, PK Fény az alagút végén: folyadékmagos hullámvezetők legújabb analitikai alkalmazásai.Dallas, T. és Dasgupta, PK Fény az alagút végén: folyadékmagos hullámvezetők legújabb analitikai alkalmazásai. Dallas, T. & Dasgupta, PK Fény az alagút végén:液芯波导的最新分析应用. Dallas, T. & Dasgupta, PK Fény az alagút végén:液芯波导的最新分析应用.Dallas, T. és Dasgupta, PK Fény az alagút végén: a folyadékmagos hullámvezetők legújabb analitikai alkalmazása.TAC, trendelemzés.Kémiai.23, 385–392 (2004).
Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR és McKelvie, ID Sokoldalú, teljes belső reflexiós fotometriás érzékelő cella áramlási elemzéshez. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR és McKelvie, ID Sokoldalú, teljes belső reflexiós fotometriás érzékelő cella áramlási elemzéshez.Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR és McKelvey, ID Univerzális fotometriás teljes belső reflexiós cella áramlási elemzéshez. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR és 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 és McKelvie, IDEllis, PS, Gentle, BS, Grace, MR és McKelvey, ID univerzális TIR fotometriai cella áramlási elemzéshez.Taranta 79, 830–835 (2009).
Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ és McKelvie, ID Többreflexiós fotometriás áramlási cella torkolati vizek áramlási injektálási elemzéséhez. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ és McKelvie, ID Többreflexiós fotometriás áramlási cella torkolati vizek áramlási injektálási elemzéséhez.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ és McKelvey, ID Többreflexiós fotometriás áramlási cella torkolati vizek áramlási elemzéséhez. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ és 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 és McKelvie, ID.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ és McKelvey, ID Többreflexiós fotometriás áramlási cella áramlási injektálás elemzéséhez torkolati vizekben.végbélnyílás Chim.Acta 499, 81-89 (2003).
Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Folyadékmagos hullámvezető abszorpciós detektáláson alapuló kézi fotométer nanoliteres méretű mintákhoz. Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Folyadékmagos hullámvezető abszorpciós detektáláson alapuló kézi fotométer nanoliteres méretű mintákhoz.Pan, J.-Z., Yao, B. és Fang, K. Folyadékmag hullámhossz-abszorpciós detektáláson alapuló kézi fotométer nanoliteres méretű mintákhoz. 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. 液芯波波水水水油法的纳法手手手持光度计.Pan, J.-Z., Yao, B. és Fang, K. Egy kézi fotométer nanoméretű mintával, amely a folyékony maghullámban való abszorpció kimutatásán alapul.végbélnyílás Vegyi.82, 3394–3398 (2010).
Zhang, J.-Z.Növelje az injektálási áramlás analízisének érzékenységét egy hosszú optikai úttal rendelkező kapilláris áramlási cella használatával a spektrofotometriás detektáláshoz.végbélnyílás.a tudomány.22, 57–60 (2006).
D'Sa, EJ & Steward, RG Folyadékkapilláris hullámvezető alkalmazása abszorbancia spektroszkópiában (Válasz Byrne és Kaltenbacher megjegyzésére). D'Sa, EJ & Steward, RG Folyadékkapilláris hullámvezető alkalmazása abszorbancia spektroszkópiában (Válasz Byrne és Kaltenbacher megjegyzésére).D'Sa, EJ és Steward, RG Folyékony kapilláris hullámvezetők alkalmazása az abszorpciós spektroszkópiában (Válasz Byrne és Kaltenbacher megjegyzéseire). 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 Folyadék alkalmazása 毛绿波波对在abszorpciós spektrum（回复Byrne和Kaltenbacher的评论）.D'Sa, EJ és Steward, RG Folyadékkapilláris hullámvezetők abszorpciós spektroszkópiához (válaszként Byrne és Kaltenbacher megjegyzéseire).limonol.Oceanográfus.46, 742–745 (2001).
Khijwania, SK & Gupta, BD Száloptikai evescens mezőabszorpciós érzékelő: A szálparaméterek és a szonda geometriájának hatása. Khijwania, SK & Gupta, BD Száloptikai evescens mezőabszorpciós érzékelő: A szálparaméterek és a szonda geometriájának hatása.Hijvania, SK és Gupta, BD Fiber Optic Evanescent Field Absorption Sensor: A szálparaméterek és a szonda geometriájának hatása. 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 és Gupta, BD Evanescent mezőabszorpciós száloptikai érzékelők: a szálparaméterek és a szonda geometriájának hatása.Optics and Quantum Electronics 31, 625–636 (1999).
Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Üreges, fémbevonatú, hullámvezető Raman-érzékelők szögletes kimenete. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Üreges, fémbevonatú, hullámvezető Raman-érzékelők szögletes kimenete.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. és Woodruff, SD Üreges hullámvezető Raman érzékelők szögletes kimenete fém béléssel. 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. és Woodruff, SD Raman érzékelő szögkimenete csupasz fém hullámvezetővel.jelentkezés 51, 2023-2025 (2012) kiválasztására.
Harrington, JA Az infravörös átvitelhez használt üreges hullámvezetők áttekintése.szálas integráció.választani.19, 211–227 (2000).