تحليل تتبع العينات السائلة له مجموعة واسعة من التطبيقات في علوم الحياة والرصد البيئي

تحليل تتبع العينات السائلة له مجموعة واسعة من التطبيقات في علوم الحياة والرصد البيئي.في هذا العمل، قمنا بتطوير مقياس ضوئي مدمج وغير مكلف يعتمد على الشعيرات الدموية ذات الدليل الموجي المعدني (MCCs) لتحديد الامتصاص فائق الحساسية.يمكن زيادة المسار البصري بشكل كبير، وأطول بكثير من الطول المادي لـ MWC، لأن الضوء المنتشر بواسطة الجدران الجانبية المعدنية الملساء المموجة يمكن احتواؤه داخل الشعيرات الدموية بغض النظر عن زاوية السقوط.يمكن تحقيق تركيزات منخفضة تصل إلى 5.12 نانومتر باستخدام الكواشف اللونية الشائعة بسبب التضخيم البصري غير الخطي الجديد والتبديل السريع للعينات واكتشاف الجلوكوز.

يستخدم القياس الضوئي على نطاق واسع لتحليل تتبع العينات السائلة بسبب وفرة الكواشف اللونية المتاحة والأجهزة الإلكترونية البصرية لأشباه الموصلات .بالمقارنة مع تحديد الامتصاص التقليدي القائم على الكوفيت، تعكس الشعيرات الدموية الدليل الموجي السائل (LWC) (TIR) ​​عن طريق الحفاظ على ضوء المسبار داخل الشعيرات الدموية.ومع ذلك، بدون مزيد من التحسينات، يكون المسار البصري قريبًا فقط من الطول المادي لـ LWC3.6، وستعاني زيادة طول LWC بما يتجاوز 1.0 متر من توهين الضوء القوي وارتفاع خطر ظهور الفقاعات، وما إلى ذلك.3، 7. فيما يتعلق بالنسبة للخلية متعددة الانعكاس المقترحة لتحسين المسار البصري، تم تحسين حد الكشف فقط بعامل 2.5-8.9.

يوجد حاليًا نوعان رئيسيان من LWC، وهما الشعيرات الدموية Teflon AF (التي لها معامل انكسار يبلغ ~ 1.3 فقط، وهو أقل من مؤشر الماء) والشعيرات الدموية السيليكا المغلفة بـ Teflon AF أو الأفلام المعدنية 1،3،4.لتحقيق TIR عند السطح البيني بين المواد العازلة، يلزم وجود مواد ذات معامل انكسار منخفض وزوايا سقوط عالية للضوء.فيما يتعلق بالشعيرات الدموية التيفلون AF، فإن التيفلون AF قابل للتنفس بسبب بنيته المسامية ويمكنه امتصاص كميات صغيرة من المواد في عينات المياه.بالنسبة للشعيرات الدموية الكوارتز المطلية من الخارج بمادة التفلون AF أو المعدن، يكون معامل انكسار الكوارتز (1.45) أعلى من معظم العينات السائلة (على سبيل المثال 1.33 للمياه)3،6،12،13.بالنسبة للشعيرات الدموية المطلية بطبقة معدنية بداخلها، تمت دراسة خصائص النقل14،15،16،17،18، ولكن عملية الطلاء معقدة، وسطح الفيلم المعدني له بنية خشنة ومسامية4،19.

بالإضافة إلى ذلك، فإن أجهزة LWC التجارية (الشعيرات الدموية المغلفة بالتفلون AF والشعيرات الدموية السيليكا المغلفة بالتفلون AF، شركة World Precision Instruments, Inc.) لها بعض العيوب الأخرى، مثل: الأعطال..يمكن للحجم الميت الكبير لموصل TIR3،10، (2) (لربط الشعيرات الدموية والألياف وأنابيب المدخل/المخرج) أن يحبس فقاعات الهواء.

وفي الوقت نفسه فإن تحديد مستويات الجلوكوز له أهمية كبيرة لتشخيص مرض السكري وتليف الكبد والأمراض العقلية20.والعديد من طرق الكشف مثل القياس الضوئي (بما في ذلك القياس الطيفي 21، 22، 23، 24، 25 وقياس الألوان على الورق 26، 27، 28)، قياس الجلفانومترية 29، 30، 31، قياس التألق 32، 33، 34، 35، قياس الاستقطاب البصري 36، رنين البلازمون السطحي.37، تجويف فابري-بيرو 38، الكيمياء الكهربائية 39 والرحلان الكهربائي الشعري 40،41 وهكذا.ومع ذلك، فإن معظم هذه الأساليب تتطلب معدات باهظة الثمن، والكشف عن الجلوكوز في عدة تركيزات نانومترية لا يزال يشكل تحديا (على سبيل المثال، للقياسات الضوئية 21، 22، 23، 24، 25، 26، 27، 28، أدنى تركيز للجلوكوز).كان القيد 30 نانومتر فقط عندما تم استخدام الجسيمات النانوية الزرقاء البروسية كتقليد للبيروكسيديز).غالبًا ما تكون تحليلات الجلوكوز النانومولية مطلوبة للدراسات الخلوية على المستوى الجزيئي، مثل تثبيط نمو سرطان البروستاتا البشري وسلوك تثبيت ثاني أكسيد الكربون لبكتيريا البروكلوروكوكوس في المحيط.