L'analyse des traces d'échantillons liquides a un large éventail d'applications dans les sciences de la vie et la surveillance environnementale.Dans ce travail, nous avons développé un photomètre compact et peu coûteux basé sur des capillaires à guide d'onde métallique (MCC) pour la détermination ultrasensible de l'absorption.Le chemin optique peut être considérablement augmenté et bien plus long que la longueur physique du MWC, car la lumière diffusée par les parois latérales métalliques lisses ondulées peut être contenue dans le capillaire quel que soit l'angle d'incidence.Des concentrations aussi basses que 5,12 nM peuvent être obtenues à l'aide de réactifs chromogéniques courants grâce à une nouvelle amplification optique non linéaire, une commutation rapide des échantillons et une détection du glucose.
La photométrie est largement utilisée pour l'analyse de traces d'échantillons liquides en raison de l'abondance de réactifs chromogéniques et de dispositifs optoélectroniques à semi-conducteurs disponibles1,2,3,4,5.Par rapport à la détermination traditionnelle de l'absorbance basée sur une cuvette, les capillaires du guide d'ondes liquide (LWC) réfléchissent (TIR) en gardant la lumière de la sonde à l'intérieur du capillaire1,2,3,4,5.Cependant, sans amélioration supplémentaire, le chemin optique n'est que proche de la longueur physique du LWC3.6, et augmenter la longueur du LWC au-delà de 1,0 m souffrira d'une forte atténuation de la lumière et d'un risque élevé de bulles, etc.3, 7. En ce qui concerne Grâce à la cellule multi-réflexion proposée pour l'amélioration du chemin optique, la limite de détection n'est améliorée que d'un facteur de 2,5 à 8,9.
Il existe actuellement deux principaux types de LWC, à savoir les capillaires en Téflon AF (ayant un indice de réfraction de seulement ~1,3, ce qui est inférieur à celui de l'eau) et les capillaires en silice recouverts de Téflon AF ou de films métalliques1,3,4.Pour obtenir le TIR à l'interface entre les matériaux diélectriques, des matériaux avec un faible indice de réfraction et des angles d'incidence de la lumière élevés sont nécessaires3,6,10.En ce qui concerne les capillaires Teflon AF, le Teflon AF est respirant en raison de sa structure poreuse3,11 et peut absorber de petites quantités de substances présentes dans les échantillons d'eau.Pour les capillaires en quartz recouverts à l'extérieur de Téflon AF ou de métal, l'indice de réfraction du quartz (1,45) est supérieur à celui de la plupart des échantillons liquides (par exemple 1,33 pour l'eau)3,6,12,13.Pour les capillaires recouverts d'un film métallique à l'intérieur, les propriétés de transport ont été étudiées14,15,16,17,18, mais le processus de revêtement est compliqué, la surface du film métallique a une structure rugueuse et poreuse4,19.
De plus, les LWC commerciaux (AF Teflon Coated Capillaries et AF Teflon Coated Silica Capillaries, World Precision Instruments, Inc.) présentent d'autres inconvénients, tels que : les défauts..Le grand volume mort du connecteur en T TIR3,10, (2) (pour connecter les capillaires, les fibres et les tubes d'entrée/sortie) peut piéger les bulles d'air10.
Parallèlement, la détermination des taux de glucose revêt une grande importance pour le diagnostic du diabète, de la cirrhose du foie et des maladies mentales20.et de nombreuses méthodes de détection telles que la photométrie (dont la spectrophotométrie 21, 22, 23, 24, 25 et la colorimétrie sur papier 26, 27, 28), la galvanométrie 29, 30, 31, la fluorométrie 32, 33, 34, 35, la polarimétrie optique 36, résonance plasmonique de surface.37, cavité Fabry-Pérot 38, électrochimie 39 et électrophorèse capillaire 40,41 et ainsi de suite.Cependant, la plupart de ces méthodes nécessitent des équipements coûteux, et la détection du glucose à plusieurs concentrations nanomolaires reste un défi (par exemple, pour les mesures photométriques21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, la plus faible concentration de glucose).la limitation n'était que de 30 nM lorsque des nanoparticules de bleu de Prusse étaient utilisées comme imitateurs de peroxydase).Les analyses nanomolaires du glucose sont souvent nécessaires pour les études cellulaires au niveau moléculaire telles que l'inhibition de la croissance du cancer de la prostate humaine42 et le comportement de fixation du CO2 de Prochlorococcus dans l'océan.
Heure de publication : 26 novembre 2022