Sporenanalyse van vloeistofmonsters heeft een breed scala aan toepassingen in de levenswetenschappen en milieumonitoring.In dit werk hebben we een compacte en goedkope fotometer ontwikkeld op basis van metalen golfgeleidercapillairen (MCC's) voor ultragevoelige bepaling van de absorptie.Het optische pad kan aanzienlijk worden vergroot, en veel langer dan de fysieke lengte van de MWC, omdat licht dat wordt verstrooid door de gegolfde, gladde metalen zijwanden in het capillair kan worden opgesloten, ongeacht de invalshoek.Concentraties zo laag als 5,12 nM kunnen worden bereikt met behulp van gewone chromogene reagentia dankzij nieuwe niet-lineaire optische amplificatie en snelle monsterwisseling en glucosedetectie.
Fotometrie wordt veel gebruikt voor sporenanalyse van vloeistofmonsters vanwege de overvloed aan beschikbare chromogene reagentia en opto-elektronische halfgeleiderapparaten1,2,3,4,5.Vergeleken met traditionele op cuvetten gebaseerde absorptiebepaling reflecteren capillairen met vloeibare golfgeleiders (LWC) (TIR) door het sondelicht in het capillair te houden1,2,3,4,5.Zonder verdere verbeteringen ligt het optische pad echter slechts dichtbij de fysieke lengte van LWC3.6, en het vergroten van de LWC-lengte boven 1,0 m zal te lijden hebben onder sterke lichtverzwakking en een hoog risico op luchtbellen, enz.3, 7. Met betrekking tot vergeleken met de voorgestelde multi-reflectiecel voor optische padverbeteringen wordt de detectielimiet slechts met een factor 2,5-8,9 verbeterd.
Er zijn momenteel twee hoofdtypen LWC, namelijk Teflon AF-capillairen (met een brekingsindex van slechts ~1,3, wat lager is dan die van water) en silica-capillairen bekleed met Teflon AF of metaalfilms1,3,4.Om TIR op het grensvlak tussen diëlektrische materialen te bereiken, zijn materialen met een lage brekingsindex en hoge lichtinvalshoeken vereist3,6,10.Wat de Teflon AF-capillairen betreft: Teflon AF is ademend vanwege de poreuze structuur3,11 en kan kleine hoeveelheden stoffen in watermonsters opnemen.Voor kwartscapillairen die aan de buitenkant zijn gecoat met Teflon AF of metaal, is de brekingsindex van kwarts (1,45) hoger dan die van de meeste vloeistofmonsters (bijvoorbeeld 1,33 voor water)3,6,12,13.Voor capillairen die zijn gecoat met een metalen film aan de binnenkant zijn de transporteigenschappen onderzocht 14,15,16,17,18, maar het coatingproces is ingewikkeld; het oppervlak van de metaalfilm heeft een ruwe en poreuze structuur 4,19.
Bovendien hebben commerciële LWC's (AF Teflon Coated Capillaries en AF Teflon Coated Silica Capillaries, World Precision Instruments, Inc.) nog enkele andere nadelen, zoals: voor fouten..Het grote dode volume van de TIR3,10, (2) T-connector (om capillairen, vezels en inlaat-/uitlaatbuizen aan te sluiten) kan luchtbellen opvangen10.
Tegelijkertijd is de bepaling van de glucosespiegels van groot belang voor de diagnose van diabetes, levercirrose en psychische aandoeningen20.en vele detectiemethoden zoals fotometrie (waaronder spectrofotometrie 21, 22, 23, 24, 25 en colorimetrie op papier 26, 27, 28), galvanometrie 29, 30, 31, fluorometrie 32, 33, 34, 35, optische polarimetrie 36, oppervlakte plasmon resonantie.37, Fabry-Perot-holte 38, elektrochemie 39 en capillaire elektroforese 40,41 enzovoort.De meeste van deze methoden vereisen echter dure apparatuur, en de detectie van glucose bij verschillende nanomolaire concentraties blijft een uitdaging (bijvoorbeeld voor fotometrische metingen21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, de laagste glucoseconcentratie).de beperking was slechts 30 nM wanneer Pruisisch-blauwe nanodeeltjes werden gebruikt als peroxidase-nabootsers).Nanomolaire glucoseanalyses zijn vaak nodig voor cellulair onderzoek op moleculair niveau, zoals de remming van de groei van prostaatkanker bij de mens42 en het CO2-fixatiegedrag van Prochlorococcus in de oceaan.
Posttijd: 26 november 2022