Анализът на следи от течни проби има широк спектър от приложения в науките за живота и мониторинга на околната среда.В тази работа ние разработихме компактен и евтин фотометър, базиран на метални вълноводни капиляри (MCC) за ултрачувствително определяне на абсорбцията.Оптичният път може да бъде значително увеличен и много по-дълъг от физическата дължина на MWC, тъй като светлината, разпръсната от гофрираните гладки метални странични стени, може да се съдържа в капиляра, независимо от ъгъла на падане.Концентрации до 5,12 nM могат да бъдат постигнати с помощта на обикновени хромогенни реагенти благодарение на новото нелинейно оптично усилване и бързото превключване на пробите и откриването на глюкоза.
Фотометрията се използва широко за анализ на следи от течни проби поради изобилието от налични хромогенни реагенти и полупроводникови оптоелектронни устройства 1,2,3,4,5.В сравнение с традиционното определяне на абсорбцията чрез кювета, капилярите на течния вълновод (LWC) отразяват (TIR), като задържат светлината на сондата вътре в капиляра 1,2,3,4,5.Въпреки това, без по-нататъшно подобрение, оптичният път е близо до физическата дължина на LWC3.6 и увеличаването на дължината на LWC над 1,0 m ще страда от силно затихване на светлината и висок риск от мехурчета и т.н.3, 7. По отношение към предложената клетка за многоотразяване за подобрения на оптичния път, границата на откриване се подобрява само с коефициент 2,5-8,9.
Понастоящем има два основни вида LWC, а именно тефлонови AF капиляри (с индекс на пречупване само ~1,3, което е по-ниско от този на водата) и силициеви капиляри, покрити с тефлон AF или метални филми 1,3,4.За да се постигне TIR на интерфейса между диелектрични материали, са необходими материали с нисък индекс на пречупване и високи ъгли на падане на светлината3,6,10.По отношение на Teflon AF капилярите, Teflon AF е дишащ поради своята пореста структура3,11 и може да абсорбира малки количества вещества във водни проби.За кварцови капиляри, покрити отвън с тефлон AF или метал, индексът на пречупване на кварца (1,45) е по-висок от повечето течни проби (напр. 1,33 за вода)3,6,12,13.За капиляри, покрити с метален филм отвътре, транспортните свойства са изследвани 14, 15, 16, 17, 18, но процесът на покриване е сложен, повърхността на металния филм има грапава и пореста структура 4, 19.
В допълнение, търговските LWC (AF капиляри с тефлоново покритие и капиляри с тефлоново покритие AF, World Precision Instruments, Inc.) имат някои други недостатъци, като например: за грешки..Големият мъртъв обем на TIR3,10, (2) Т-конектор (за свързване на капиляри, влакна и входящи/изходящи тръби) може да улови въздушни мехурчета10.
В същото време определянето на нивата на глюкозата е от голямо значение за диагностиката на диабет, цироза на черния дроб и психични заболявания20.и много методи за откриване като фотометрия (включително спектрофотометрия 21, 22, 23, 24, 25 и колориметрия върху хартия 26, 27, 28), галванометрия 29, 30, 31, флуорометрия 32, 33, 34, 35, оптична поляриметрия 36, повърхностен плазмонен резонанс.37, кухина на Фабри-Перо 38, електрохимия 39 и капилярна електрофореза 40,41 и т.н.Повечето от тези методи обаче изискват скъпо оборудване и откриването на глюкоза при няколко наномоларни концентрации остава предизвикателство (например за фотометрични измервания 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, най-ниската концентрация на глюкоза).ограничението беше само 30 nM, когато наночастиците от пруско синьо бяха използвани като имитатори на пероксидаза).Анализите на наномоларна глюкоза често са необходими за клетъчни изследвания на молекулярно ниво, като например инхибиране на растежа на рак на простатата при хора42 и поведението на фиксиране на CO2 на Prochlorococcus в океана.
Време на публикуване: 26 ноември 2022 г