Vedelate proovide jälgede analüüsil on lai valik rakendusi bioteadustes ja keskkonnaseires

Vedelate proovide jälgede analüüsil on lai valik rakendusi bioteadustes ja keskkonnaseires.Selles töös oleme välja töötanud kompaktse ja odava fotomeetri, mis põhineb metallist lainejuhtkapillaaridel (MCC) neeldumise ülitundlikuks määramiseks.Optilist rada saab oluliselt suurendada ja palju pikem kui MWC füüsiline pikkus, kuna gofreeritud siledate metallist külgseinte poolt hajutatud valgust saab kapillaari sees hoida olenemata langemisnurgast.Tänu uuele mittelineaarsele optilisele amplifikatsioonile ning kiirele proovide vahetamisele ja glükoosi tuvastamisele on tavaliste kromogeensete reaktiivide abil võimalik saavutada nii madalaid kontsentratsioone kui 5,12 nM.

Fotomeetriat kasutatakse laialdaselt vedelate proovide jälgede analüüsimiseks saadaolevate kromogeensete reaktiivide ja pooljuhtide optoelektrooniliste seadmete arvukuse tõttu1,2,3,4,5.Võrreldes traditsioonilise küvetipõhise neeldumise määramisega, peegeldavad vedellainejuhi (LWC) kapillaarid (TIR), hoides sondi valgust kapillaari sees1,2,3,4,5.Kuid ilma edasise täiustamiseta on optiline tee vaid LWC3.6 füüsilise pikkuse lähedal ning LWC pikkuse suurendamine üle 1,0 m kannatab tugeva valguse sumbumise ja suure mullide tekke riski jne tõttu.3, 7. optilise tee parendamiseks kavandatud mitme peegelduselemendiga parandatakse tuvastamispiiri ainult 2,5–8,9 korda.

Praegu on kaks peamist LWC tüüpi, nimelt teflon AF kapillaare (mille murdumisnäitaja on ainult ~ 1,3, mis on madalam kui vee oma) ja ränidioksiidi kapillaarid, mis on kaetud teflon AF või metallkiledega1, 3, 4.TIR-i saavutamiseks dielektriliste materjalide liideses on vaja madala murdumisnäitaja ja suure valguse langemisnurgaga materjale3,6,10.Teflon AF kapillaaride osas on Teflon AF tänu oma poorsele struktuurile3,11 hingav ja suudab absorbeerida väikeses koguses veeproovides sisalduvaid aineid.Väljast teflon AF-ga või metalliga kaetud kvartskapillaaride puhul on kvartsi murdumisnäitaja (1,45) suurem kui enamikul vedelatel proovidel (nt vee puhul 1,33)3,6,12,13.Seest metallkilega kaetud kapillaaride puhul on uuritud transpordiomadusi14,15,16,17,18, kuid katmisprotsess on keeruline, metallkile pind on krobelise ja poorse struktuuriga4,19.

Lisaks on kaubanduslikel LWC-del (AF Teflon Coated Capillaries ja AF Teflon Coated Silica Capillaries, World Precision Instruments, Inc.) mõned muud puudused, näiteks: rikete puhul..TIR3,10, (2) T-konnektori suur tühimaht (kapillaaride, kiudude ja sisse-/väljalasketorude ühendamiseks) võib õhumulle kinni püüda10.

Samal ajal on glükoositaseme määramisel suur tähtsus diabeedi, maksatsirroosi ja vaimuhaiguste diagnoosimisel20.ja paljud tuvastamismeetodid, nagu fotomeetria (sealhulgas spektrofotomeetria 21, 22, 23, 24, 25 ja kolorimeetria paberil 26, 27, 28), galvanomeetria 29, 30, 31, fluoromeetria 32, 33, 34, 35, optiline 36 polarimeetria, pinnaplasmonresonants.37, Fabry-Perot õõnsus 38, elektrokeemia 39 ja kapillaarelektroforees 40, 41 ja nii edasi.Enamik neist meetoditest nõuab siiski kalleid seadmeid ja glükoosi tuvastamine mitme nanomolaarse kontsentratsiooniga on endiselt väljakutse (näiteks fotomeetriliste mõõtmiste puhul 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 madalaim glükoosikontsentratsioon).piirang oli ainult 30 nM, kui peroksidaasi jäljendajatena kasutati Preisi siniseid nanoosakesi).Nanomolaarseid glükoosianalüüse on sageli vaja molekulaarsete rakuliste uuringute jaoks, nagu inimese eesnäärmevähi kasvu pärssimine42 ja Prochlorococcus'e CO2 fikseerimise käitumine ookeanis.