Stopová analýza kvapalných vzoriek má širokú škálu aplikácií v biologických vedách a monitorovaní životného prostredia.V tejto práci sme vyvinuli kompaktný a lacný fotometer založený na kovových vlnovodných kapilárach (MCC) na ultrasenzitívne stanovenie absorpcie.Optická dráha môže byť značne zväčšená a oveľa dlhšia ako fyzická dĺžka MWC, pretože svetlo rozptýlené vlnitými hladkými kovovými bočnými stenami môže byť obsiahnuté v kapiláre bez ohľadu na uhol dopadu.Vďaka novej nelineárnej optickej amplifikácii a rýchlemu prepínaniu vzoriek a detekcii glukózy je možné dosiahnuť koncentrácie tak nízke ako 5,12 nM pomocou bežných chromogénnych činidiel.
Fotometria sa široko používa na stopovú analýzu kvapalných vzoriek vďaka množstvu dostupných chromogénnych činidiel a polovodičových optoelektronických zariadení1,2,3,4,5.V porovnaní s tradičným stanovením absorbancie na báze kyviet, kapiláry kvapalného vlnovodu (LWC) odrážajú (TIR) tak, že držia svetlo sondy vo vnútri kapiláry1,2,3,4,5.Bez ďalšieho zlepšenia je však optická dráha len blízka fyzickej dĺžke LWC3.6 a zvýšenie dĺžky LWC nad 1,0 m bude trpieť silným útlmom svetla a vysokým rizikom bublín atď.3, 7. k navrhovanej multireflexnej cele na zlepšenie optickej dráhy sa detekčný limit zlepší len o faktor 2,5-8,9.
V súčasnosti existujú dva hlavné typy LWC, a to teflónové AF kapiláry (s indexom lomu iba ~1,3, čo je nižší ako index lomu vody) a kremičité kapiláry potiahnuté teflónovým AF alebo kovovými filmami1,3,4.Na dosiahnutie TIR na rozhraní medzi dielektrickými materiálmi sú potrebné materiály s nízkym indexom lomu a vysokými uhlami dopadu svetla3,6,10.Čo sa týka kapilár Teflon AF, Teflon AF je priedušný vďaka svojej poréznej štruktúre3,11 a dokáže absorbovať malé množstvá látok vo vzorkách vody.Pre kremenné kapiláry potiahnuté na vonkajšej strane teflónom AF alebo kovom je index lomu kremeňa (1,45) vyšší ako u väčšiny kvapalných vzoriek (napr. 1,33 pre vodu)3,6,12,13.Pre kapiláry potiahnuté kovovým filmom vo vnútri sa skúmali transportné vlastnosti14,15,16,17,18, ale proces poťahovania je komplikovaný, povrch kovového filmu má drsnú a poréznu štruktúru4,19.
Okrem toho komerčné LWC (AF Teflon Coated Capillaries a AF Teflón Coated Silica Capillaries, World Precision Instruments, Inc.) majú niektoré ďalšie nevýhody, ako napríklad: pre poruchy..Veľký mŕtvy objem TIR3,10, (2) T-konektora (na pripojenie kapilár, vlákien a prívodných/výstupných rúrok) môže zachytiť vzduchové bubliny10.
Stanovenie hladín glukózy má zároveň veľký význam pre diagnostiku cukrovky, cirhózy pečene a duševných chorôb20.a mnoho metód detekcie, ako je fotometria (vrátane spektrofotometrie 21, 22, 23, 24, 25 a kolorimetrie na papieri 26, 27, 28), galvanometria 29, 30, 31, fluorometria 32, 33, 34, 35, optická polarimetria 36, povrchová plazmónová rezonancia.37, Fabry-Perotova dutina 38, elektrochémia 39 a kapilárna elektroforéza 40, 41 a tak ďalej.Väčšina týchto metód však vyžaduje drahé vybavenie a detekcia glukózy pri niekoľkých nanomolárnych koncentráciách zostáva výzvou (napríklad pre fotometrické merania21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, najnižšia koncentrácia glukózy).obmedzenie bolo len 30 nM, keď sa nanočastice pruskej modrej použili ako napodobeniny peroxidázy).Nanomolárne analýzy glukózy sú často potrebné pre bunkové štúdie na molekulárnej úrovni, ako je inhibícia rastu ľudskej rakoviny prostaty42 a správanie sa Prochlorococcus pri fixácii CO2 v oceáne.
Čas odoslania: 26. novembra 2022