Šķidrumu paraugu pēdu analīzei ir plašs pielietojums dzīvības zinātnēs un vides monitoringā

Šķidrumu paraugu pēdu analīzei ir plašs pielietojums dzīvības zinātnēs un vides monitoringā.Šajā darbā mēs esam izstrādājuši kompaktu un lētu fotometru, kura pamatā ir metāla viļņvada kapilāri (MCC), lai ultrajutīgi noteiktu absorbciju.Optisko ceļu var ievērojami palielināt, un tas ir daudz garāks par MWC fizisko garumu, jo gaisma, ko izkliedē gofrētās gludās metāla sānu sienas, var tikt ietverta kapilārā neatkarīgi no krišanas leņķa.Izmantojot parastos hromogēnos reaģentus, var sasniegt pat 5,12 nM koncentrāciju, pateicoties jaunai nelineārai optiskai pastiprināšanai un ātrai paraugu pārslēgšanai un glikozes noteikšanai.

Fotometriju plaši izmanto šķidrumu paraugu pēdu analīzei, jo ir pieejams daudz pieejamo hromogēno reaģentu un pusvadītāju optoelektronisko ierīču1,2,3,4,5.Salīdzinot ar tradicionālo absorbcijas noteikšanu uz kivetes, šķidruma viļņvada (LWC) kapilāri atstaro (TIR), saglabājot zondes gaismu kapilārā1,2,3,4,5.Tomēr bez turpmākiem uzlabojumiem optiskais ceļš ir tikai tuvu LWC 3,6 fiziskajam garumam, un, palielinot LWC garumu virs 1,0 m, tas cietīs no spēcīgas gaismas vājināšanās un liela burbuļu riska utt.3, 7. uz ierosināto daudzatstarojuma šūnu optiskā ceļa uzlabojumiem, noteikšanas robeža ir uzlabota tikai par koeficientu 2,5–8,9.

Pašlaik ir divi galvenie LWC veidi, proti, teflona AF kapilāri (kuru refrakcijas indekss ir tikai ~1,3, kas ir zemāks nekā ūdens) un silīcija dioksīda kapilāri, kas pārklāti ar teflona AF vai metāla plēvēm1,3,4.Lai sasniegtu TIR dielektrisko materiālu saskarnē, ir nepieciešami materiāli ar zemu laušanas koeficientu un lieliem gaismas krišanas leņķiem3,6,10.Attiecībā uz teflona AF kapilāriem Teflon AF ir elpojošs, pateicoties tā porainajai struktūrai3,11 un var absorbēt nelielu daudzumu vielu ūdens paraugos.Kvarca kapilāriem, kas no ārpuses pārklāti ar teflona AF vai metālu, kvarca laušanas koeficients (1,45) ir augstāks nekā lielākajai daļai šķidruma paraugu (piemēram, 1,33 ūdenim)3,6,12,13.Kapilāriem, kas pārklāti ar metāla plēvi iekšpusē, ir pētītas transportēšanas īpašības14,15,16,17,18, bet pārklāšanas process ir sarežģīts, metāla plēves virsmai ir raupja un poraina struktūra4,19.

Turklāt komerciālajiem LWC (AF Teflon Coated Capillaries un AF Teflon Coated Silica Capillaries, World Precision Instruments, Inc.) ir daži citi trūkumi, piemēram: defekti..TIR3,10, (2) T veida savienotāja lielais tukšais tilpums (lai savienotu kapilārus, šķiedras un ieplūdes/izplūdes caurules) var notvert gaisa burbuļus10.

Tajā pašā laikā glikozes līmeņa noteikšanai ir liela nozīme diabēta, aknu cirozes un garīgo slimību diagnostikā20.un daudzas noteikšanas metodes, piemēram, fotometrija (tostarp spektrofotometrija 21, 22, 23, 24, 25 un kolorimetrija uz papīra 26, 27, 28), galvanometrija 29, 30, 31, fluorometrija 32, 33, 34, 35, optiskā 3 polarimetrija, virsmas plazmona rezonanse.37, Fabry-Perot dobums 38, elektroķīmija 39 un kapilārā elektroforēze 40, 41 un tā tālāk.Tomēr lielākajai daļai šo metožu ir nepieciešams dārgs aprīkojums, un glikozes noteikšana vairākās nanomolārās koncentrācijās joprojām ir izaicinājums (piemēram, fotometriskiem mērījumiem 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, zemākā glikozes koncentrācija).ierobežojums bija tikai 30 nM, kad Prūsijas zilās nanodaļiņas tika izmantotas kā peroksidāzes imitācijas).Nanomolārās glikozes analīzes bieži ir nepieciešamas molekulārā līmeņa šūnu pētījumiem, piemēram, cilvēka prostatas vēža augšanas kavēšanai42 un Prochlorococcus CO2 fiksācijas uzvedībai okeānā.