Terima kasih telah mengunjungi Alam.com.Versi browser yang Anda gunakan memiliki dukungan CSS yang terbatas.Untuk pengalaman terbaik, kami menyarankan Anda menggunakan browser yang diperbarui (atau nonaktifkan Mode Kompatibilitas di Internet Explorer).Sementara itu, untuk memastikan dukungan yang berkelanjutan, kami akan merender situs tanpa gaya dan JavaScript.
Analisis jejak sampel cair memiliki berbagai aplikasi dalam ilmu kehidupan dan pemantauan lingkungan.Dalam karya ini, kami telah mengembangkan fotometer kompak dan murah berdasarkan kapiler pandu gelombang logam (MCC) untuk penentuan penyerapan ultrasensitif.Jalur optik dapat sangat ditingkatkan, dan lebih panjang dari panjang fisik MWC, karena cahaya yang tersebar oleh dinding samping logam halus bergelombang dapat terkandung di dalam kapiler terlepas dari sudut datangnya.Konsentrasi serendah 5,12 nM dapat dicapai dengan menggunakan reagen kromogenik umum karena amplifikasi optik nonlinier baru dan perpindahan sampel cepat serta deteksi glukosa.
Fotometri banyak digunakan untuk analisis jejak sampel cair karena banyaknya reagen kromogenik dan perangkat optoelektronik semikonduktor yang tersedia1,2,3,4,5.Dibandingkan dengan penentuan absorbansi berbasis kuvet tradisional, kapiler pandu gelombang cair (LWC) memantulkan (TIR) ​​​​dengan menjaga cahaya probe di dalam kapiler1,2,3,4,5.Namun, tanpa peningkatan lebih lanjut, jalur optik hanya mendekati panjang fisik LWC3.6, dan meningkatkan panjang LWC melebihi 1,0 m akan mengalami redaman cahaya yang kuat dan risiko gelembung yang tinggi, dll.3, 7. Sehubungan dengan sel multi-refleksi yang diusulkan untuk peningkatan jalur optik, batas deteksi hanya ditingkatkan dengan faktor 2,5-8,9.
Saat ini ada dua jenis utama LWC, yaitu kapiler Teflon AF (memiliki indeks bias hanya ~1,3, yang lebih rendah dari air) dan kapiler silika yang dilapisi dengan Teflon AF atau lapisan logam1,3,4.Untuk mencapai TIR pada antarmuka antara bahan dielektrik, diperlukan bahan dengan indeks bias rendah dan sudut datang cahaya tinggi.Sehubungan dengan kapiler Teflon AF, Teflon AF bernapas karena strukturnya yang berpori3,11 dan dapat menyerap sejumlah kecil zat dalam sampel air.Untuk kapiler kuarsa yang dilapisi bagian luarnya dengan Teflon AF atau logam, indeks bias kuarsa (1,45) lebih tinggi daripada kebanyakan sampel cair (misalnya 1,33 untuk air)3,6,12,13.Untuk kapiler yang dilapisi dengan film logam di dalamnya, sifat transportasi telah dipelajari14,15,16,17,18, tetapi proses pelapisannya rumit, permukaan film logam memiliki struktur yang kasar dan berpori4,19.
Selain itu, LWC komersial (AF Teflon Coated Capillaries dan AF Teflon Coated Silica Capillaries, World Precision Instruments, Inc.) memiliki beberapa kelemahan lain, seperti: untuk kesalahan..Volume mati yang besar dari konektor TIR3,10, (2) T (untuk menghubungkan kapiler, serat, dan tabung saluran masuk/keluar) dapat menjebak gelembung udara10.
Pada saat yang sama, penentuan kadar glukosa sangat penting untuk diagnosis diabetes, sirosis hati, dan penyakit mental20.dan banyak metode deteksi seperti fotometri (termasuk spektrofotometri 21, 22, 23, 24, 25 dan kolorimetri pada kertas 26, 27, 28), galvanometri 29, 30, 31, fluorometri 32, 33, 34, 35, polarimetri optik 36 , resonansi plasmon permukaan.37, rongga Fabry-Perot 38, elektrokimia 39 dan elektroforesis kapiler 40,41 dan seterusnya.Namun, sebagian besar metode ini memerlukan peralatan yang mahal, dan deteksi glukosa pada beberapa konsentrasi nanomolar tetap menjadi tantangan (misalnya, untuk pengukuran fotometrik21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, konsentrasi glukosa terendah).batasannya hanya 30 nM ketika nanopartikel biru Prusia digunakan sebagai mimik peroksidase).Analisis glukosa nanomolar seringkali diperlukan untuk studi seluler tingkat molekuler seperti penghambatan pertumbuhan kanker prostat manusia42 dan perilaku fiksasi CO2 dari Prochlorococcus di lautan.
Dalam artikel ini, sebuah fotometer kompak dan murah berdasarkan kapiler pandu gelombang logam (MWC), sebuah kapiler stainless steel SUS316L dengan permukaan bagian dalam yang dipoles secara elektro, dikembangkan untuk penentuan penyerapan ultrasensitif.Karena cahaya dapat terperangkap di dalam kapiler logam terlepas dari sudut datangnya, jalur optik dapat sangat ditingkatkan dengan hamburan cahaya pada permukaan logam bergelombang dan halus, dan jauh lebih panjang daripada panjang fisik MWC.Selain itu, konektor-T sederhana dirancang untuk koneksi optik dan saluran masuk/keluar cairan untuk meminimalkan volume mati dan menghindari jebakan gelembung.Untuk fotometer MWC 7 cm, batas deteksi ditingkatkan sekitar 3000 kali dibandingkan dengan spektrofotometer komersial dengan kuvet 1 cm karena peningkatan baru jalur optik nonlinier dan perpindahan sampel cepat, dan konsentrasi deteksi glukosa juga dapat dicapai.hanya 5,12 nM menggunakan reagen kromogenik umum.
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, fotometer berbasis MWC terdiri dari MWC sepanjang 7 cm dengan permukaan bagian dalam elektropolishing kelas EP, LED 505 nm dengan lensa, fotodetektor gain yang dapat disesuaikan, dan dua untuk kopling optik dan input cairan.KELUAR.Katup tiga arah yang terhubung ke tabung saluran masuk Pike digunakan untuk mengganti sampel yang masuk.Tabung Peek pas dengan pelat kuarsa dan MWC, sehingga volume mati di konektor-T dijaga seminimal mungkin, secara efektif mencegah gelembung udara terperangkap.Selain itu, sinar terkolimasi dapat dengan mudah dan efisien dimasukkan ke dalam MWC melalui pelat kuarsa T-piece.
Sampel berkas dan cairan dimasukkan ke dalam MCC melalui potongan-T, dan berkas yang melewati MCC diterima oleh fotodetektor.Solusi yang masuk dari sampel bernoda atau kosong secara bergantian dimasukkan ke dalam ICC melalui katup tiga arah.Menurut hukum Beer, kerapatan optik sampel berwarna dapat dihitung dari persamaan.1.10
di mana Vcolor dan Vblank masing-masing adalah sinyal keluaran dari photodetector ketika sampel warna dan kosong dimasukkan ke dalam MCC, dan Vdark adalah sinyal latar belakang dari photodetector ketika LED dimatikan.Perubahan sinyal keluaran ΔV = Vcolor–Vblank dapat diukur dengan mengalihkan sampel.Menurut persamaan.Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, jika ΔV jauh lebih kecil dari Vblank–Vdark, saat menggunakan skema sampling switching, perubahan kecil pada Vblank (misalnya drift) dapat berdampak kecil pada nilai AMWC.
Untuk membandingkan kinerja fotometer berbasis MWC dengan spektrofotometer berbasis kuvet, larutan tinta merah digunakan sebagai sampel warna karena stabilitas warnanya yang sangat baik dan linieritas serapan konsentrasi yang baik, DI H2O sebagai sampel kosong..Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1, serangkaian larutan tinta merah dibuat dengan metode pengenceran serial menggunakan DI H2O sebagai pelarut.Konsentrasi relatif sampel 1 (S1), cat merah asli yang tidak diencerkan, ditentukan sebagai 1,0.Pada ara.Gambar 2 menunjukkan foto optik dari 11 sampel tinta merah (S4 hingga S14) dengan konsentrasi relatif (tercantum dalam Tabel 1) mulai dari 8,0 × 10–3 (kiri) hingga 8,2 × 10–10 (kanan).
Hasil pengukuran untuk sampel 6 ditunjukkan pada Gambar.3(a).Titik peralihan antara sampel bernoda dan kosong ditandai pada gambar dengan panah ganda “↔”.Dapat dilihat bahwa tegangan keluaran meningkat dengan cepat saat beralih dari sampel berwarna ke sampel kosong dan sebaliknya.Vcolor, Vblank dan ΔV yang sesuai dapat diperoleh seperti yang ditunjukkan pada gambar.
(a) Hasil pengukuran sampel 6, (b) sampel 9, (c) sampel 13, dan (d) sampel 14 menggunakan fotometer berbasis MWC.
Hasil pengukuran untuk sampel 9, 13, dan 14 ditunjukkan pada Gambar.3(b)-(d), masing-masing.Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3(d), ΔV terukur hanya 5 nV, yang hampir 3 kali lipat dari nilai noise (2 nV).ΔV kecil sulit dibedakan dari kebisingan.Dengan demikian, batas deteksi mencapai konsentrasi relatif 8,2×10-10 (sampel 14).Dengan bantuan persamaan.1. Absorbansi AMWC dapat dihitung dari nilai Vcolor, Vblank dan Vdark yang diukur.Untuk photodetector dengan gain 104 Vdark adalah -0,68 μV.Hasil pengukuran untuk semua sampel dirangkum dalam Tabel 1 dan dapat dilihat pada bahan pelengkap.Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1, absorbansi ditemukan pada konsentrasi tinggi jenuh, sehingga absorbansi di atas 3,7 tidak dapat diukur dengan spektrometer berbasis MWC.
Sebagai perbandingan, sampel tinta merah juga diukur dengan spektrofotometer dan absorbansi Acuvette yang diukur ditunjukkan pada Gambar 4. Nilai Acuvette pada 505 nm (seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1) diperoleh dengan mengacu pada kurva sampel 10, 11, atau 12 (seperti yang ditunjukkan pada inset).ke Gambar. 4) sebagai garis dasar.Seperti yang ditunjukkan, batas deteksi mencapai konsentrasi relatif 2,56 x 10-6 (sampel 9) karena kurva penyerapan sampel 10, 11 dan 12 tidak dapat dibedakan satu sama lain.Dengan demikian, ketika menggunakan fotometer berbasis MWC, batas deteksi ditingkatkan dengan faktor 3125 dibandingkan dengan spektrofotometer berbasis kuvet.
Ketergantungan penyerapan-konsentrasi disajikan pada Gambar.5.Untuk pengukuran kuvet, absorbansi sebanding dengan konsentrasi tinta pada panjang lintasan 1 cm.Sedangkan untuk pengukuran berbasis MWC, peningkatan absorbansi non-linier diamati pada konsentrasi rendah.Menurut hukum Beer, absorbansi sebanding dengan panjang jalur optik, sehingga perolehan absorpsi AEF (didefinisikan sebagai AEF = AMWC/Acuvette pada konsentrasi tinta yang sama) adalah rasio MWC terhadap panjang jalur optik kuvet.Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5, pada konsentrasi tinggi, AEF konstan sekitar 7,0, yang masuk akal karena panjang MWC tepat 7 kali panjang kuvet 1 cm. Namun, pada konsentrasi rendah (konsentrasi terkait <1,28 × 10-5 ), AEF meningkat dengan penurunan konsentrasi dan akan mencapai nilai 803 pada konsentrasi terkait 8,2 × 10-10 dengan mengekstrapolasi kurva pengukuran berbasis kuvet. Namun, pada konsentrasi rendah (konsentrasi terkait <1,28 × 10-5 ), AEF meningkat dengan penurunan konsentrasi dan akan mencapai nilai 803 pada konsentrasi terkait 8,2 × 10-10 dengan mengekstrapolasi kurva pengukuran berbasis kuvet. AEF увеличивается с уменьшением концентрации и может достигать значения 803 при относительной концентрации 8,2 × 10–10 при экстраполяции кривой измерения на основе кюветы. Namun, pada konsentrasi rendah (konsentrasi relatif <1,28 × 10–5), AEF meningkat dengan penurunan konsentrasi dan dapat mencapai nilai 803 pada konsentrasi relatif 8,2 × 10–10 ketika diekstrapolasi dari kurva pengukuran berbasis kuvet.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 值。 Однако при низких концентрациях (релевантные концентрации < 1,28 × 10-5) АЭП увеличивается с уменьшение м концентрации, и при экстраполяции кривой измерения на основе кюветы она достигает значения относительн ой концентрации 8,2 × 10–10 803 . Namun, pada konsentrasi rendah (konsentrasi yang relevan < 1,28 × 10-5) AED meningkat dengan penurunan konsentrasi, dan ketika diekstrapolasi dari kurva pengukuran berbasis kuvet, mencapai nilai konsentrasi relatif 8,2 × 10–10 803 .Ini menghasilkan jalur optik yang sesuai 803 cm (AEF × 1 cm), yang jauh lebih panjang dari panjang fisik MWC, dan bahkan lebih panjang dari LWC terpanjang yang tersedia secara komersial (500 cm dari World Precision Instruments, Inc.).Doko Engineering LLC memiliki panjang 200 cm).Peningkatan penyerapan non-linier di LWC ini belum pernah dilaporkan sebelumnya.
Pada ara.6(a)-(c) masing-masing menunjukkan gambar optik, gambar mikroskop, dan gambar profiler optik dari permukaan bagian dalam bagian MWC.Seperti yang ditunjukkan pada gambar.6(a), permukaan bagian dalam halus dan berkilau, dapat memantulkan cahaya tampak, dan sangat reflektif.Seperti yang ditunjukkan pada gambar.6(b), karena sifat deformasi dan sifat kristal logam, mesa kecil dan ketidakteraturan muncul pada permukaan halus. Mengingat area kecil (<5 μm×5 μm), kekasaran sebagian besar permukaan kurang dari 1,2 nm (Gbr. 6(c)). Mengingat area kecil (<5 μm×5 μm), kekasaran sebagian besar permukaan kurang dari 1,2 nm (Gbr. 6(c)). Ввиду малой площади (<5 мкм×5 мкм) шероховатость большей части поверхности составляет 1,2 нм (disebut.6(в)). Karena area yang kecil (<5 µm×5 µm), kekasaran sebagian besar permukaan kurang dari 1,2 nm (Gbr. 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 поверхностей составляет ме kurang dari 1,2 hari (sekitar 6(в)). Mempertimbangkan area kecil (<5 µm × 5 µm), kekasaran sebagian besar permukaan kurang dari 1,2 nm (Gbr. 6(c)).
(a) Gambar optik, (b) gambar mikroskop, dan (c) gambar optik permukaan bagian dalam potongan MWC.
Seperti yang ditunjukkan pada gambar.7(a), jalur optik LOP dalam kapiler ditentukan oleh sudut datang θ (LOP = LC/sinθ, di mana LC adalah panjang fisik kapiler).Untuk kapiler Teflon AF yang diisi dengan DI H2O, sudut datang harus lebih besar dari sudut kritis 77,8°, sehingga LOP kurang dari 1,02 × LC tanpa perbaikan lebih lanjut3.6.Sedangkan dengan MWC, pengurungan cahaya di dalam kapiler tidak bergantung pada indeks bias atau sudut datang, sehingga sudut datang berkurang, jalur cahaya bisa lebih panjang dari panjang kapiler (LOP »LC).Seperti yang ditunjukkan pada gambar.7 (b), permukaan logam bergelombang dapat menyebabkan hamburan cahaya, yang dapat sangat meningkatkan jalur optik.
Oleh karena itu, ada dua jalur cahaya untuk MWC: cahaya langsung tanpa pantulan (LOP = LC) dan cahaya gigi gergaji dengan banyak pantulan antara dinding samping (LOP » LC).Menurut hukum Beer, intensitas cahaya langsung dan zigzag yang ditransmisikan dapat dinyatakan masing-masing sebagai PS×exp(-α×LC) dan PZ×exp(-α×LOP), di mana konstanta α adalah koefisien penyerapan, yang bergantung sepenuhnya pada konsentrasi tinta.
Untuk tinta dengan konsentrasi tinggi (misalnya, konsentrasi terkait >1,28 × 10-5), cahaya zigzag sangat dilemahkan dan intensitasnya jauh lebih rendah daripada cahaya lurus, karena koefisien penyerapan yang besar dan jalur optiknya yang lebih panjang. Untuk tinta dengan konsentrasi tinggi (misalnya, konsentrasi terkait >1,28 × 10-5), cahaya zigzag sangat dilemahkan dan intensitasnya jauh lebih rendah daripada cahaya lurus, karena koefisien absorpsi yang besar dan jalur optiknya yang jauh lebih panjang. Для чернил с высокой концентрацией (например, относительная концентрация >1,28 × 10-5) зигзагообразны й свет сильно затухает, а его интенсивность намного ниже, у прямого света, из-за большого коэффи циента поглощения dan гораздо более длинного оптического излучения. Untuk tinta dengan konsentrasi tinggi (misalnya konsentrasi relatif >1,28×10-5), cahaya zigzag sangat dilemahkan dan intensitasnya jauh lebih rendah daripada cahaya langsung karena koefisien penyerapan yang besar dan pancaran optik yang lebih lama.melacak.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Для чернил с высокой концентрацией (например, релевантные концентрации >1,28×10-5) зигзагообразный све т значительно ослабляется, dan его интенсивность намного ниже, чем у прямого света из-за большого коэ ффициента поглощения dan более длительного оптического времени. Untuk tinta dengan konsentrasi tinggi (misalnya, konsentrasi yang relevan >1,28×10-5), cahaya zigzag secara signifikan dilemahkan dan intensitasnya jauh lebih rendah daripada cahaya langsung karena koefisien penyerapan yang besar dan waktu optik yang lebih lama.jalan kecil.Dengan demikian, cahaya langsung mendominasi penentuan absorbansi (LOP=LC) dan AEF dijaga konstan pada ~7.0. Sebaliknya, ketika koefisien penyerapan menurun dengan penurunan konsentrasi tinta (misalnya, konsentrasi terkait <1,28 × 10-5), intensitas cahaya zigzag meningkat lebih cepat daripada cahaya lurus dan kemudian cahaya zigzag mulai memainkan peran yang lebih penting. Sebaliknya, ketika koefisien penyerapan menurun dengan penurunan konsentrasi tinta (misalnya, konsentrasi terkait <1,28 × 10-5), intensitas cahaya zigzag meningkat lebih cepat daripada cahaya lurus dan kemudian cahaya zigzag mulai memainkan peran yang lebih penting. Напротив, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил (например, о тносительная концентрация <1,28 × 10-5), интенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее, чем у прямого света, и затем начинает играть зигзагообразный свет. Sebaliknya, ketika koefisien penyerapan berkurang dengan penurunan konsentrasi tinta (misalnya, konsentrasi relatif <1,28 × 10-5), intensitas cahaya zigzag meningkat lebih cepat daripada cahaya langsung, dan kemudian cahaya zigzag mulai diputar.peran yang lebih penting.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。 Jika Anda tidak tahu, Anda akan menemukan banyak uang di sini dengan концентрации чернил (например, соответствующая концентрация < 1,28×10-5), интенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее, че м прямого, dan тогда зигзагообразный свет начинает играть более важную роль. Sebaliknya, ketika koefisien penyerapan menurun dengan penurunan konsentrasi tinta (misalnya, konsentrasi yang sesuai <1,28 × 10-5), intensitas cahaya zigzag meningkat lebih cepat daripada cahaya langsung, dan kemudian cahaya zigzag mulai memainkan peran yang lebih penting.karakter peran.Oleh karena itu, karena jalur optik gigi gergaji (LOP » LC), AEF dapat ditingkatkan lebih dari 7,0.Karakteristik transmisi cahaya yang tepat dari MWC dapat diperoleh dengan menggunakan teori mode pandu gelombang.
Selain meningkatkan jalur optik, perpindahan sampel cepat juga berkontribusi pada batas deteksi yang sangat rendah.Karena volume MCC yang kecil (0,16 ml), waktu yang diperlukan untuk beralih dan mengubah larutan dalam MCC bisa kurang dari 20 detik.Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5, nilai minimum AMWC yang dapat dideteksi (2,5 × 10–4) adalah 4 kali lebih rendah daripada Acuvette (1,0 × 10–3).Pergantian cepat dari larutan yang mengalir dalam kapiler mengurangi efek kebisingan sistem (misalnya penyimpangan) pada keakuratan perbedaan absorbansi dibandingkan dengan larutan retensi dalam kuvet.Misalnya, seperti yang ditunjukkan pada gambar.3(b)-(d), ΔV dapat dengan mudah dibedakan dari sinyal drift karena pergantian sampel yang cepat dalam kapiler volume kecil.
Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2, berbagai larutan glukosa pada berbagai konsentrasi disiapkan menggunakan DI H2O sebagai pelarut.Sampel bernoda atau kosong disiapkan dengan mencampurkan larutan glukosa atau air deionisasi dengan larutan kromogenik oksidase glukosa (GOD) dan peroksidase (POD) 37 dalam rasio volume tetap masing-masing 3:1.Pada ara.Gambar 8 menunjukkan foto optik dari sembilan sampel yang diwarnai (S2-S10) dengan konsentrasi glukosa mulai dari 2,0 mM (kiri) hingga 5,12 nM (kanan).Kemerahan berkurang dengan penurunan konsentrasi glukosa.
Hasil pengukuran sampel 4, 9, dan 10 dengan fotometer berbasis MWC ditunjukkan pada Gambar.9(a)-(c), masing-masing.Seperti yang ditunjukkan pada gambar.9 (c), ΔV terukur menjadi kurang stabil dan perlahan meningkat selama pengukuran karena warna reagen GOD-POD itu sendiri (bahkan tanpa menambahkan glukosa) perlahan berubah dalam cahaya.Dengan demikian, pengukuran ΔV berturut-turut tidak dapat diulangi untuk sampel dengan konsentrasi glukosa kurang dari 5,12 nM (sampel 10), karena ketika ΔV cukup kecil, ketidakstabilan reagen GOD-POD tidak dapat lagi diabaikan.Oleh karena itu, batas deteksi untuk larutan glukosa adalah 5,12 nM, meskipun nilai ΔV yang sesuai (0,52 µV) jauh lebih besar daripada nilai noise (0,03 µV), menunjukkan bahwa ΔV kecil masih dapat dideteksi.Batas deteksi ini dapat ditingkatkan lebih lanjut dengan menggunakan reagen kromogenik yang lebih stabil.
(a) Hasil pengukuran sampel 4, (b) sampel 9, dan (c) sampel 10 menggunakan fotometer berbasis MWC.
Absorbansi AMWC dapat dihitung menggunakan nilai Vcolor, Vblank dan Vdark yang diukur.Untuk photodetector dengan gain 105 Vdark adalah -0,068 μV.Pengukuran untuk semua sampel dapat diatur dalam bahan pelengkap.Sebagai perbandingan, sampel glukosa juga diukur dengan spektrofotometer dan absorbansi Acuvette yang diukur mencapai batas deteksi 0,64 µM (sampel 7) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10.
Hubungan antara absorbansi dan konsentrasi disajikan pada Gambar 11. Dengan fotometer berbasis MWC, peningkatan 125 kali lipat dalam batas deteksi dicapai dibandingkan dengan spektrofotometer berbasis kuvet.Peningkatan ini lebih rendah daripada uji tinta merah karena stabilitas reagen GOD-POD yang buruk.Peningkatan absorbansi non-linear pada konsentrasi rendah juga diamati.
Fotometer berbasis MWC telah dikembangkan untuk deteksi sampel cairan yang sangat sensitif.Jalur optik dapat sangat ditingkatkan, dan lebih panjang dari panjang fisik MWC, karena cahaya yang tersebar oleh dinding samping logam halus bergelombang dapat terkandung di dalam kapiler terlepas dari sudut datangnya.Konsentrasi serendah 5,12 nM dapat dicapai dengan menggunakan reagen GOD-POD konvensional berkat amplifikasi optik nonlinier baru dan peralihan sampel cepat serta deteksi glukosa.Fotometer yang ringkas dan murah ini akan digunakan secara luas dalam ilmu hayati dan pemantauan lingkungan untuk analisis jejak.
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, fotometer berbasis MWC terdiri dari MWC sepanjang 7 cm (diameter dalam 1,7 mm, diameter luar 3,18 mm, permukaan bagian dalam yang dipoles elektro kelas EP, kapiler stainless steel SUS316L), panjang gelombang LED 505 nm (Thorlabs M505F1), dan lensa (penyebaran sinar sekitar 6,6 derajat), photodetector gain variabel (Thorlabs PDB450C) dan dua konektor T untuk komunikasi optik dan cairan masuk/keluar.Konektor-T dibuat dengan mengikat pelat kuarsa transparan ke tabung PMMA di mana tabung MWC dan Peek (ID 0,72 mm, OD 1,6 mm, Vici Valco Corp.) dimasukkan dan direkatkan dengan erat.Katup tiga arah yang terhubung ke tabung saluran masuk Pike digunakan untuk mengganti sampel yang masuk.Fotodetektor dapat mengubah daya optik P yang diterima menjadi sinyal tegangan yang diperkuat N×V (di mana V/P = 1,0 V/W pada 1550 nm, penguatan N dapat disesuaikan secara manual dalam kisaran 103-107).Untuk singkatnya, V digunakan sebagai pengganti N×V sebagai sinyal output.
Sebagai perbandingan, spektrofotometer komersial (seri Agilent Technologies Cary 300 dengan R928 High Efficiency Photomultiplier) dengan sel kuvet 1,0 cm juga digunakan untuk mengukur absorbansi sampel cairan.
Permukaan bagian dalam potongan MWC diperiksa menggunakan profiler permukaan optik (ZYGO New View 5022) dengan resolusi vertikal dan lateral masing-masing 0,1 nm dan 0,11 µm.
Semua bahan kimia (tingkat analitik, tanpa pemurnian lebih lanjut) dibeli dari Sichuan Chuangke Biotechnology Co., Ltd. Alat uji glukosa meliputi glukosa oksidase (GOD), peroksidase (POD), 4-aminoantipyrine dan fenol, dll. Larutan kromogenik disiapkan dengan metode GOD-POD 37 biasa.
Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2, berbagai larutan glukosa pada berbagai konsentrasi disiapkan menggunakan DI H2O sebagai pengencer menggunakan metode pengenceran serial (lihat Bahan Pelengkap untuk detailnya).Siapkan sampel yang diwarnai atau kosong dengan mencampurkan larutan glukosa atau air deionisasi dengan larutan kromogenik dalam rasio volume tetap masing-masing 3:1.Semua sampel disimpan pada suhu 37°C terlindung dari cahaya selama 10 menit sebelum pengukuran.Pada metode GOD-POD, sampel yang diwarnai menjadi merah dengan serapan maksimum pada 505 nm, dan serapannya hampir sebanding dengan konsentrasi glukosa.
Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1, serangkaian larutan tinta merah (Ostrich Ink Co., Ltd., Tianjin, China) dibuat dengan metode pengenceran serial menggunakan DI H2O sebagai pelarut.
Cara mengutip artikel ini: Bai, M. et al.Fotometer kompak berdasarkan kapiler pandu gelombang logam: untuk penentuan konsentrasi nanomolar glukosa.ilmu.5, 10476. doi: 10.1038/srep10476 (2015).
Dress, P. & Franke, H. Meningkatkan akurasi analisis cairan dan kontrol nilai pH menggunakan pandu gelombang inti cair. Dress, P. & Franke, H. Meningkatkan akurasi analisis cairan dan kontrol nilai pH menggunakan pandu gelombang inti cair.Dress, P. dan Franke, H. Meningkatkan akurasi analisis cairan dan kontrol pH dengan pandu gelombang inti cair. 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. dan Franke, H. Meningkatkan akurasi analisis cairan dan kontrol pH menggunakan pandu gelombang inti cair.Beralih ke sains.meter.68, 2167–2171 (1997).
Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA Penentuan kolorimetri berkelanjutan dari jejak amonium dalam air laut dengan sel kapiler pandu gelombang cair jalur panjang. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA Penentuan kolorimetri berkelanjutan dari jejak amonium dalam air laut dengan sel kapiler pandu gelombang cair jalur panjang.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ and Hansel, DA Penentuan kolorimetri berkelanjutan dari jumlah jejak amonium dalam air laut menggunakan sel kapiler dengan pandu gelombang cair. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ dan Hansel, DA Penentuan kolorimetri berkelanjutan dari jumlah jejak amonium dalam air laut menggunakan kapiler pandu gelombang cair jarak jauh.Kimia di bulan Maret.96, 73–85 (2005).
Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Meninjau aplikasi terbaru sel kapiler pandu gelombang cair dalam teknik analisis berbasis aliran untuk meningkatkan sensitivitas metode deteksi spektroskopi. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Meninjau aplikasi terbaru sel kapiler pandu gelombang cair dalam teknik analisis berbasis aliran untuk meningkatkan sensitivitas metode deteksi spektroskopi.Pascoa, RNMJ, Toth, IV dan Rangel, AOSS Tinjauan aplikasi terbaru sel kapiler pandu gelombang cair dalam teknik analisis aliran untuk meningkatkan sensitivitas metode deteksi spektroskopi. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS检测方法的灵敏度。 Páscoa, rnmj, tóth, IV & rangel, aoss 液体 毛细管 单元 在 基于 的 分析 技术 中 的 最新Apa yang Harus Dilakukan?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 dan Rangel, AOSS Tinjauan aplikasi terbaru sel kapiler pandu gelombang cair dalam metode analitik berbasis aliran untuk meningkatkan sensitivitas metode deteksi spektroskopi.dubur.Chim.UU 739, 1-13 (2012).
Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Investigasi ketebalan film Ag, AgI di kapiler untuk pandu gelombang berongga. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Investigasi ketebalan film Ag, AgI di kapiler untuk pandu gelombang berongga.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. dan Shen J. Investigasi ketebalan film Ag, AgI dalam kapiler untuk pandu gelombang berongga. 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. Penelitian tentang ketebalan lapisan tipis Ag dan AgI pada saluran udara.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. dan Shen J. Investigasi ketebalan film tipis Ag, AgI dalam kapiler pandu gelombang berongga.Fisika inframerah.teknologi 42, 501–508 (2001).
Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Penentuan konsentrasi nanomolar fosfat di perairan alami menggunakan injeksi aliran dengan sel kapiler pandu gelombang cairan panjang jalur panjang dan deteksi spektrofotometri keadaan padat. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Penentuan konsentrasi nanomolar fosfat di perairan alami menggunakan injeksi aliran dengan sel kapiler pandu gelombang cairan panjang jalur panjang dan deteksi spektrofotometri keadaan padat.Gimbert, LJ, Haygarth, PM dan Worsfold, PJ Penentuan konsentrasi fosfat nanomolar di perairan alami menggunakan injeksi aliran dengan sel kapiler pandu gelombang cair dan deteksi spektrofotometri keadaan padat. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ 使用流动注射, Haygarth, PM & Worsfold, PJ摩尔浓度的磷酸盐。 Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Penentuan konsentrasi fosfat dalam air alami menggunakan jarum suntik cair dan tabung kapiler pandu gelombang cair jarak jauh.Gimbert, LJ, Haygarth, PM dan Worsfold, PJ Penentuan nanomolar fosfat dalam air alami menggunakan aliran injeksi dan pandu gelombang kapiler dengan jalur optik panjang dan deteksi spektrofotometri keadaan padat.Taranta 71, 1624–1628 (2007).
Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Linearitas dan panjang jalur optik efektif sel kapiler pandu gelombang cair. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Linearitas dan panjang jalur optik efektif sel kapiler pandu gelombang cair.Belz M., Dress P., Suhitsky A. dan Liu S. Linearitas dan panjang jalur optik efektif dalam pandu gelombang cair dalam sel kapiler. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Linearitas dan panjang efektif air cair.Belz M., Dress P., Suhitsky A. dan Liu S. Linear dan panjang jalur optik efektif dalam gelombang cairan sel kapiler.SPIE 3856, 271–281 (1999).
Dallas, T. & Dasgupta, PK Light di ujung terowongan: aplikasi analitik terbaru dari pandu gelombang inti cair. Dallas, T. & Dasgupta, PK Light di ujung terowongan: aplikasi analitik terbaru dari pandu gelombang inti cair.Dallas, T. dan Dasgupta, PK Light di ujung terowongan: aplikasi analitik terbaru dari pandu gelombang inti cair. Dallas, T. & Dasgupta, PK Light di ujung terowongan：液芯波导的最新分析应用。 Dallas, T. & Dasgupta, PK Light di ujung terowongan：液芯波导的最新分析应用。Dallas, T. dan Dasgupta, PK Light di ujung terowongan: aplikasi analitik terbaru dari pandu gelombang inti cair.TrAC, analisis tren.Bahan kimia.23, 385–392 (2004).
Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID Sel deteksi fotometrik refleksi total internal serbaguna untuk analisis aliran. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID Sel deteksi fotometrik refleksi total internal serbaguna untuk analisis aliran.Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR dan McKelvey, ID Sel refleksi internal total fotometrik universal untuk analisis aliran. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, IDEllis, PS, Gentle, BS, Grace, MR dan McKelvey, ID Sel fotometrik Universal TIR untuk analisis aliran.Taranta 79, 830–835 (2009).
Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Sel aliran fotometrik multi-refleksi untuk digunakan dalam analisis aliran injeksi perairan muara. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Sel aliran fotometrik multi-refleksi untuk digunakan dalam analisis aliran injeksi perairan muara.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ dan McKelvey, ID Sel aliran fotometri multi-reflektansi untuk digunakan dalam analisis aliran perairan muara. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ dan McKelvey, ID Sel aliran fotometrik multi-reflektansi untuk analisis injeksi aliran di perairan muara.anus Chim.UU 499, 81-89 (2003).
Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Fotometer genggam berdasarkan deteksi penyerapan pandu gelombang inti cair untuk sampel berskala nanoliter. Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Fotometer genggam berdasarkan deteksi penyerapan pandu gelombang inti cair untuk sampel berskala nanoliter.Pan, J.-Z., Yao, B. dan Fang, K. Sebuah fotometer genggam berdasarkan deteksi penyerapan panjang gelombang inti cair untuk sampel berskala nanoliter. Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Berdasarkan 液芯波波水水水油法的纳法手手手持光度计。Pan, J.-Z., Yao, B. dan Fang, K. Fotometer genggam dengan sampel skala nano berdasarkan deteksi penyerapan dalam gelombang inti cair.kimia anus.82, 3394–3398 (2010).
Zhang, J.-Z.Tingkatkan sensitivitas analisis aliran injeksi dengan menggunakan sel aliran kapiler dengan jalur optik panjang untuk deteksi spektrofotometri.dubur.ilmu.22, 57–60 (2006).
D'Sa, EJ & Steward, aplikasi pandu gelombang kapiler cair RG dalam spektroskopi absorbansi (Balas komentar oleh Byrne dan Kaltenbacher). D'Sa, EJ & Steward, aplikasi pandu gelombang kapiler cair RG dalam spektroskopi absorbansi (Balas komentar oleh Byrne dan Kaltenbacher).D'Sa, EJ dan Steward, RG Aplikasi pandu gelombang kapiler cair dalam spektroskopi serapan (Balas komentar oleh Byrne dan 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 dan Kaltenbacher 的评论）。 D'Sa, EJ & Steward, RG Penerapan spektrum serapan 毛绿波波对在（回复Byrne dan Kaltenbacher的评论）.D'Sa, EJ dan Steward, pandu gelombang kapiler cair RG untuk spektroskopi serapan (menanggapi komentar oleh Byrne dan Kaltenbacher).limonol.Ahli kelautan.46, 742–745 (2001).
Khijwania, SK & Gupta, BD Sensor penyerapan medan serat optik cepat berlalu dr ingatan: Pengaruh parameter serat dan geometri probe. Khijwania, SK & Gupta, BD Sensor penyerapan medan serat optik cepat berlalu dr ingatan: Pengaruh parameter serat dan geometri probe.Hijvania, SK dan Gupta, BD Sensor Penyerapan Bidang Serat Optik Evanescent: Pengaruh Parameter Serat dan Geometri Probe. Khijwania, SK & Gupta, BD Khijwania, SK & Gupta, BDHijvania, SK dan Gupta, BD Evanescent bidang sensor serat optik penyerapan: pengaruh parameter serat dan geometri probe.Optik dan Elektronik Kuantum 31, 625–636 (1999).
Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Keluaran sudut dari sensor Raman pandu gelombang berongga, berlapis logam. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Keluaran sudut dari sensor Raman pandu gelombang berongga, berlapis logam.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. dan Woodruff, SD Keluaran sudut dari sensor Raman pandu gelombang berongga dengan lapisan logam. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. dan Woodruff, SD Keluaran sudut dari sensor Raman dengan pandu gelombang logam kosong.aplikasi untuk memilih 51, 2023-2025 (2012).
Harrington, JA Tinjauan pandu gelombang berongga untuk transmisi IR.integrasi serat.untuk memilih.19, 211–227 (2000).