Анализ следов жидких проб имеет широкий спектр применений в науках о жизни и мониторинге окружающей среды.В данной работе нами разработан компактный и недорогой фотометр на основе металлических волноводных капилляров (МКК) для сверхчувствительного определения поглощения.Оптический путь может быть значительно увеличен и намного длиннее, чем физическая длина MWC, поскольку свет, рассеянный гофрированными гладкими металлическими боковыми стенками, может удерживаться внутри капилляра независимо от угла падения.Концентрации всего 5,12 нМ могут быть достигнуты с использованием обычных хромогенных реагентов благодаря новому нелинейному оптическому усилению, быстрому переключению образца и обнаружению глюкозы.
Фотометрия широко используется для анализа следов жидких проб из-за обилия доступных хромогенных реагентов и полупроводниковых оптоэлектронных устройств1,2,3,4,5.По сравнению с традиционным определением поглощения на основе кюветы, капилляры жидкостных волноводов (LWC) отражают (TIR), удерживая свет зонда внутри капилляра1,2,3,4,5.Однако без дальнейшего улучшения оптический путь лишь близок к физической длине LWC3.6, а увеличение длины LWC сверх 1,0 м приведет к сильному ослаблению света и высокому риску образования пузырей и т. д. 3, 7. Что касается с предлагаемой многоотражательной ячейкой для улучшения оптического пути предел обнаружения улучшается только в 2,5–8,9 раза.
В настоящее время существует два основных типа LWC, а именно капилляры из тефлона AF (имеющие показатель преломления всего ~1,3, что ниже, чем у воды) и кварцевые капилляры, покрытые тефлоном AF или металлическими пленками1,3,4.Для достижения TIR на границе раздела диэлектрических материалов необходимы материалы с низким показателем преломления и большими углами падения света3,6,10.Что касается капилляров Teflon AF, Teflon AF воздухопроницаем благодаря своей пористой структуре3,11 и может поглощать небольшие количества веществ в пробах воды.Для кварцевых капилляров, покрытых снаружи тефлоном AF или металлом, показатель преломления кварца (1,45) выше, чем у большинства жидких образцов (например, 1,33 для воды)3,6,12,13.Для капилляров, покрытых изнутри металлической пленкой, изучены транспортные свойства14,15,16,17,18, но процесс покрытия сложен, поверхность металлической пленки имеет шероховатую и пористую структуру4,19.
Кроме того, коммерческие LWC (капилляры с тефлоновым покрытием AF и кварцевые капилляры с тефлоновым покрытием AF, World Precision Instruments, Inc.) имеют некоторые другие недостатки, такие как: неисправности..Большой мертвый объем Т-образного соединителя TIR3,10, (2) (для соединения капилляров, волокон и впускных/выпускных трубок) может задерживать пузырьки воздуха10.
В то же время определение уровня глюкозы имеет большое значение для диагностики сахарного диабета, цирроза печени и психических заболеваний20.и многие методы обнаружения, такие как фотометрия (включая спектрофотометрию 21, 22, 23, 24, 25 и колориметрию на бумаге 26, 27, 28), гальванометрию 29, 30, 31, флуорометрию 32, 33, 34, 35, оптическую поляриметрию 36, поверхностный плазмонный резонанс.37, полость Фабри-Перо 38, электрохимия 39 и капиллярный электрофорез 40,41 и так далее.Однако большинство этих методов требуют дорогостоящего оборудования, а обнаружение глюкозы при нескольких наномолярных концентрациях остается проблемой (например, для фотометрических измерений21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 — самая низкая концентрация глюкозы).ограничение составляло всего 30 нМ, когда наночастицы берлинской лазури использовались в качестве имитаторов пероксидазы).Наномолярный анализ глюкозы часто требуется для клеточных исследований на молекулярном уровне, таких как ингибирование роста рака простаты человека42 и поведение прохлорококка при фиксации CO2 в океане.
Время публикации: 26 ноября 2022 г.