לניתוח עקבות של דגימות נוזלים יש מגוון רחב של יישומים במדעי החיים ובניטור סביבתי

לניתוח עקבות של דגימות נוזלים יש מגוון רחב של יישומים במדעי החיים ובניטור סביבתי.בעבודה זו פיתחנו פוטומטר קומפקטי וזול המבוסס על נימי גלים מתכתיים (MCCs) לקביעה רגישה במיוחד של ספיגה.ניתן להגדיל מאוד את הנתיב האופטי, וארוך בהרבה מהאורך הפיזי של ה-MWC, מכיוון שאור המפוזר על ידי דפנות המתכת החלקות הגליות יכול להיכלל בתוך הנימים ללא קשר לזווית הפגיעה.ניתן להשיג ריכוזים נמוכים עד 5.12 ננומטר באמצעות ריאגנטים כרומוגניים נפוצים עקב הגברה אופטית לא ליניארית חדשה והחלפת דגימות מהירה וזיהוי גלוקוז.

פוטומטריה נמצאת בשימוש נרחב לניתוח עקבות של דגימות נוזלים בשל שפע של ריאגנטים כרומוגניים זמינים והתקנים אופטואלקטרוניים מוליכים למחצה1,2,3,4,5.בהשוואה לקביעת ספיגה מסורתית המבוססת על קובטות, נימים של מוליך גל נוזלי (LWC) מחזירים (TIR) ​​על ידי שמירת אור הגשוש בתוך הנימים1,2,3,4,5.עם זאת, ללא שיפור נוסף, הנתיב האופטי קרוב רק לאורך הפיזי של LWC3.6, והגדלת אורך LWC מעבר ל-1.0 מ' תסבול מהנחתת אור חזקה וסיכון גבוה לבועות וכו'.3, 7. לגבי לתא הרב-השתקפות המוצע לשיפורי נתיב אופטי, מגבלת הזיהוי משופרת רק בפקטור של 2.5-8.9.

ישנם כיום שני סוגים עיקריים של LWC, כלומר נימי טפלון AF (בעלי מקדם שבירה של ~1.3 בלבד, שהוא נמוך מזה של מים) ונימים סיליקה מצופים בטפלון AF או סרטי מתכת1,3,4.כדי להשיג TIR בממשק בין חומרים דיאלקטריים, נדרשים חומרים בעלי מקדם שבירה נמוך וזוויות כניסת אור גבוהות3,6,10.לגבי נימי טפלון AF, טפלון AF נושם בשל המבנה הנקבובי שלו3,11 ויכול לספוג כמויות קטנות של חומרים בדגימות מים.עבור נימי קוורץ המצופים מבחוץ בטפלון AF או מתכת, מקדם השבירה של קוורץ (1.45) גבוה מרוב הדגימות הנוזליות (למשל 1.33 למים) 3,6,12,13.עבור נימים המצופים בסרט מתכת בפנים, תכונות הובלה נחקרו14,15,16,17,18, אך תהליך הציפוי מסובך, פני השטח של סרט המתכת הם בעלי מבנה מחוספס ונקבובי4,19.

בנוסף, ל-LWCs מסחריים (AF Teflon Coated Capillaries ו-AF Teflon Coated Silica Capillaries, World Precision Instruments, Inc.) יש כמה חסרונות נוספים, כגון: לתקלות..הנפח המת הגדול של מחבר TIR3,10, (2) (לחיבור נימים, סיבים וצינורות כניסה/יציאה) יכול ללכוד בועות אוויר10.

יחד עם זאת, לקביעת רמות הגלוקוז חשיבות רבה לאבחון סוכרת, שחמת הכבד ומחלות נפש20.ושיטות זיהוי רבות כגון פוטומטריה (כולל ספקטרופוטומטריה 21, 22, 23, 24, 25 וקולורימטריה על נייר 26, 27, 28), גלוונומטריה 29, 30, 31, פלואומטריה 32, 33, 34, 34, 3, 5, תהודה פלסמונית פני השטח.37, חלל Fabry-Perot 38, אלקטרוכימיה 39 ואלקטרופורזה קפילרית 40,41 וכן הלאה.עם זאת, רוב השיטות הללו דורשות ציוד יקר, וזיהוי של גלוקוז במספר ריכוזים ננומולריים נותר אתגר (לדוגמה, עבור מדידות פוטומטריות21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, הריכוז הנמוך ביותר של גלוקוז).המגבלה הייתה רק 30 ננומטר כאשר ננו-חלקיקים כחולים פרוסים שימשו כחיקוי פרוקסידאז).ניתוחי גלוקוז ננומולרי נדרשים לעתים קרובות עבור מחקרים תאית ברמה מולקולרית כגון עיכוב צמיחת סרטן הערמונית אנושי42 והתנהגות קיבוע CO2 של פרוכלורוקוקוס באוקיינוס.