Sporanalyse av væskeprøver har et bredt spekter av bruksområder innen biovitenskap og miljøovervåking

Sporanalyse av væskeprøver har et bredt spekter av bruksområder innen biovitenskap og miljøovervåking.I dette arbeidet har vi utviklet et kompakt og rimelig fotometer basert på metallbølgelederkapillærer (MCC) for ultrasensitiv bestemmelse av absorpsjon.Den optiske banen kan økes kraftig, og mye lengre enn den fysiske lengden til MWC, fordi lys spredt av de korrugerte glatte metallsideveggene kan holdes inne i kapillæren uavhengig av innfallsvinkelen.Konsentrasjoner så lave som 5,12 nM kan oppnås ved bruk av vanlige kromogene reagenser på grunn av ny ikke-lineær optisk forsterkning og rask prøvebytte og glukosedeteksjon.

Fotometri er mye brukt for sporanalyse av væskeprøver på grunn av overfloden av tilgjengelige kromogene reagenser og optoelektroniske halvlederenheter1,2,3,4,5.Sammenlignet med tradisjonell kyvettebasert absorbansbestemmelse, reflekterer væskebølgeleder (LWC) kapillærer (TIR) ​​ved å holde sondelyset inne i kapillæren1,2,3,4,5.Men uten ytterligere forbedring er den optiske banen kun nær den fysiske lengden til LWC3.6, og å øke LWC-lengden utover 1,0 m vil lide av sterk lysdemping og høy risiko for bobler osv.3, 7. Mht. til den foreslåtte multirefleksjonscellen for forbedringer av optisk bane, er deteksjonsgrensen bare forbedret med en faktor på 2,5-8,9.

Det er for tiden to hovedtyper av LWC, nemlig Teflon AF-kapillærer (som har en brytningsindeks på bare ~1,3, som er lavere enn for vann) og silikakapillærer belagt med Teflon AF eller metallfilmer1,3,4.For å oppnå TIR i grensesnittet mellom dielektriske materialer, kreves materialer med lav brytningsindeks og høye lysinnfallsvinkler3,6,10.Med hensyn til Teflon AF-kapillærer er Teflon AF pustende på grunn av sin porøse struktur3,11 og kan absorbere små mengder stoffer i vannprøver.For kvartskapillærer belagt på utsiden med Teflon AF eller metall, er brytningsindeksen til kvarts (1,45) høyere enn de fleste væskeprøver (f.eks. 1,33 for vann)3,6,12,13.For kapillærer belagt med en metallfilm inni er transportegenskaper studert14,15,16,17,18, men belegningsprosessen er komplisert, overflaten av metallfilmen har en grov og porøs struktur4,19.

I tillegg har kommersielle LWC-er (AF Teflon Coated Capillaries og AF Teflon Coated Silica Capillaries, World Precision Instruments, Inc.) noen andre ulemper, for eksempel: for feil..Det store dødvolumet til TIR3,10, (2) T-koblingen (for å koble til kapillærer, fibre og innløps-/utløpsrør) kan fange luftbobler10.

Samtidig er bestemmelse av glukosenivåer av stor betydning for diagnostisering av diabetes, levercirrhose og psykiske lidelser20.og mange deteksjonsmetoder som fotometri (inkludert spektrofotometri 21, 22, 23, 24, 25 og kolorimetri på papir 26, 27, 28), galvanometri 29, 30, 31, fluorometri 32, 33, 34, 36 polari, 5, overflateplasmonresonans.37, Fabry-Perot hulrom 38, elektrokjemi 39 og kapillærelektroforese 40,41 og så videre.Imidlertid krever de fleste av disse metodene dyrt utstyr, og deteksjon av glukose ved flere nanomolare konsentrasjoner er fortsatt en utfordring (for eksempel for fotometriske målinger21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, den laveste konsentrasjonen av glukose).begrensningen var bare 30 nM når prøyssiske blå nanopartikler ble brukt som peroksidase-etterligninger).Nanomolare glukoseanalyser er ofte nødvendig for cellulære studier på molekylært nivå, slik som hemming av human prostatakreftvekst42 og CO2-fikseringsadferden til Prochlorococcus i havet.