L'analisi di tracce di campioni liquidi ha un'ampia gamma di applicazioni nelle scienze della vita e nel monitoraggio ambientale.In questo lavoro, abbiamo sviluppato un fotometro compatto ed economico basato su capillari a guida d'onda metallica (MCC) per la determinazione ultrasensibile dell'assorbimento.Il percorso ottico può essere notevolmente aumentato e molto più lungo della lunghezza fisica del MWC, poiché la luce diffusa dalle pareti laterali metalliche lisce e ondulate può essere contenuta all'interno del capillare indipendentemente dall'angolo di incidenza.Concentrazioni fino a 5,12 nM possono essere raggiunte utilizzando comuni reagenti cromogenici grazie alla nuova amplificazione ottica non lineare, al rapido cambio del campione e al rilevamento del glucosio.
La fotometria è ampiamente utilizzata per l'analisi di tracce di campioni liquidi grazie all'abbondanza di reagenti cromogenici e dispositivi optoelettronici a semiconduttore disponibili1,2,3,4,5.Rispetto alla tradizionale determinazione dell'assorbanza basata su cuvetta, i capillari della guida d'onda liquida (LWC) riflettono (TIR) mantenendo la luce della sonda all'interno del capillare1,2,3,4,5.Tuttavia, senza ulteriori miglioramenti, il percorso ottico è solo vicino alla lunghezza fisica di LWC3.6 e l'aumento della lunghezza LWC oltre 1,0 m soffrirà di una forte attenuazione della luce e di un alto rischio di bolle, ecc.3, 7. Per quanto riguarda rispetto alla cella multiriflessione proposta per miglioramenti del percorso ottico, il limite di rilevamento è migliorato solo di un fattore compreso tra 2,5 e 8,9.
Attualmente esistono due tipi principali di LWC, ovvero i capillari in Teflon AF (aventi un indice di rifrazione di soli ~1,3, inferiore a quello dell'acqua) e i capillari in silice rivestiti con Teflon AF o pellicole metalliche1,3,4.Per ottenere il TIR all'interfaccia tra materiali dielettrici, sono necessari materiali con un basso indice di rifrazione e angoli di incidenza della luce elevati3,6,10.Rispetto ai capillari in Teflon AF, Teflon AF è traspirante grazie alla sua struttura porosa3,11 e può assorbire piccole quantità di sostanze nei campioni di acqua.Per i capillari di quarzo rivestiti esternamente con Teflon AF o metallo, l'indice di rifrazione del quarzo (1,45) è superiore a quello della maggior parte dei campioni liquidi (ad esempio 1,33 per l'acqua)3,6,12,13.Per i capillari rivestiti con una pellicola metallica all'interno, sono state studiate le proprietà di trasporto14,15,16,17,18, ma il processo di rivestimento è complicato, la superficie della pellicola metallica ha una struttura ruvida e porosa4,19.
Inoltre, gli LWC commerciali (capillari rivestiti in teflon AF e capillari in silice rivestiti in teflon AF, World Precision Instruments, Inc.) presentano alcuni altri svantaggi, ad esempio: guasti..L'ampio volume morto del connettore a T TIR3,10, (2) (per collegare capillari, fibre e tubi di ingresso/uscita) può intrappolare bolle d'aria10.
Allo stesso tempo, la determinazione dei livelli di glucosio è di grande importanza per la diagnosi del diabete, della cirrosi epatica e delle malattie mentali20.e molti metodi di rilevamento come la fotometria (inclusa la spettrofotometria 21, 22, 23, 24, 25 e la colorimetria su carta 26, 27, 28), la galvanometria 29, 30, 31, la fluorometria 32, 33, 34, 35, la polarimetria ottica 36 , risonanza plasmonica di superficie.37, cavità di Fabry-Perot 38, elettrochimica 39 ed elettroforesi capillare 40,41 e così via.Tuttavia, la maggior parte di questi metodi richiede attrezzature costose e il rilevamento del glucosio a diverse concentrazioni nanomolari rimane una sfida (ad esempio, per le misurazioni fotometriche21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, la concentrazione di glucosio più bassa).la limitazione era di soli 30 nM quando le nanoparticelle di blu di Prussia venivano usate come imitatori della perossidasi).Le analisi del glucosio nanomolare sono spesso necessarie per studi cellulari a livello molecolare come l'inibizione della crescita del cancro alla prostata umana42 e il comportamento di fissazione della CO2 del Proclorococco nell'oceano.
Orario di pubblicazione: 26 novembre 2022