Síntesis y funcionamiento de los núcleos fluorescentes microcavidades de Percepción refractométrico

El objetivo general de este procedimiento es desarrollar una tecnología de sensores microfluídicos. Esto se logra fabricando primero dispositivos potenciales mediante la codificación de capilares con la capa de puntos cuánticos de silicio. El segundo paso es determinar cuáles de las muestras cumplen con los requisitos básicos para su uso como sensor.

A continuación, se conecta un dispositivo sensor a un sistema de microbombeo para permitir la introducción de analitos. El paso final es recolectar espectros fluorescentes y analizar los resultados. En última instancia, la microscopía de fluorescencia se utiliza para mostrar la detección refrac métrica de fluidos en un canal capilar.

Las principales ventajas de este dispositivo incluían su pequeño tamaño, su compatibilidad microfluídica y el hecho de que uno puede imaginar fácilmente un dispositivo completo construido a partir de un conjunto de componentes bastante económicos. Debido al canal microfluídico, cualquier fluido puede ser bombeado dentro del capilar. La parte más difícil es funcionalizar la superficie para que se una a analitos específicos.

Este dispositivo tiene una amplia gama de aplicaciones potenciales, como la seguridad alimentaria, el análisis de aguas subterráneas o incluso la atención médica. La parte más difícil de este dispositivo es que la preparación de la toma de muestras es muy delicada y hay una tasa de éxito muy baja porque la cosa más pequeña puede provocar fallas en la preparación de la muestra. Una demostración visual de esta técnica ayuda a aumentar la tasa de éxito.

Comience con la preparación de micro capilares. Obtenga capilares de sílice de un proveedor comercial. Elija un diámetro interior de aproximadamente 25 a 30 micrómetros para resonancias espectrales más separadas, o un diámetro interior de aproximadamente 100 micrómetros.

Para resonancias más espaciadas con factores de calidad más altos, los diámetros exteriores grandes garantizarán microcavidades más duraderas y fácilmente manipulables. A continuación, use una cuchilla de fibra de diamante para cortar trozos de capilar de aproximadamente 10 centímetros del rollo. Cada pieza constituye una sola muestra.

Calentar las muestras en un horno tubular a 650 grados centígrados durante una hora en oxígeno. Este proceso elimina la cubierta de poliamida coloreada para exponer el capilar de sílice en el interior. Espere a que las muestras vuelvan a la temperatura ambiente antes de continuar.

Obtenga hidrógeno YLS, OX o HSQ en una de sus soluciones de óxido fluido y ajuste su concentración a un rango apropiado para la formación de puntos cuánticos. Esto requerirá un poco de prueba y error para un capilar. Con un radio de 25 a 30 micrómetros, una solución de aproximadamente 25% en peso es un buen objetivo.

Una vez completados los pasos preparatorios, produzca un capilar recubierto sumergiendo los capilares preparados en la solución de HSQ y óxido fluido. El menisco debe ser visible a medida que la solución se extrae por el canal. Cuando el menisco llegue a la parte superior, retira el capilar y colócalo en un vaso, un crisol arrodillado.

Repita esto para 20 a 30 capilares usando dos concentraciones diferentes de soluciones HSQ. Por peso, mientras los capilares se llenan en el aire, la solución de óxido fluida se mantiene refrigerada en una guantera de vidrio para minimizar la exposición de la solución al oxígeno y al vapor de agua. Los puntos cuánticos se forman en la matriz de sílice.

Durante el proceso de recocido, coloque los capilares en un horno que esté configurado para aumentar la temperatura de temperatura ambiente a 300 grados Celsius durante 30 minutos. Permanezca a esa temperatura durante tres horas, luego aumente a 1100 grados Celsius en 45 minutos y permanezca a esa temperatura durante una hora. Deje que el capilar se enfríe lentamente a temperatura ambiente durante unas 12 horas.

Este proceso da como resultado de 20 a 30 capilares cuyas paredes están recubiertas con una capa de puntos cuánticos fluorescentes incrustados en una matriz de sílice. Para caracterizar las muestras, utilice un microscopio de fluorescencia que pueda realizar tanto imágenes como espectroscopía en el rango de longitud de onda de 700 a 900 nanómetros. Coloque una fila de los capilares candidatos en el escenario para que sea fácil moverse entre ellos.

Para un análisis visual rápido, excite cada capilar con radiación azul o ultravioleta, ya sea en el espacio libre en la platina del microscopio o directamente a través de la lente del objetivo. Con un filtro dicroico, observe la fluorescencia de los capilares con el ocular o una cámara a color. Si la fabricación fue exitosa, los capilares exhibirán una fluorescencia de color rojo brillante. Los capilares que exhiben una fluorescencia de color amarillo anaranjado, o ninguna, indican una baja concentración de HSQ durante la fabricación.

Estos deben desecharse junto con aquellos con una película agrietada o texturizada. Los espectros de puntos cuánticos deben ser intensos en el rango de 700 a 900 nanómetros. Los espectros tomados de la pared capilar interna deben mostrar fuertes oscilaciones debido a la presencia de un modo de galería susurrante, descarte cualquier muestra que no muestre evidencia de este modo.

A continuación, prepare las muestras para el análisis métrico refractario. Utilice un adhesivo adecuado para unir cada extremo de un capilar candidato a un tubo de polietileno o similar para transportar fluidos dentro y fuera del capilar. Después de pegar el primer tubo, espere a que se cure antes de intentar pegar el otro lado.

El diámetro interior de los tubos debe ser ligeramente mayor que el diámetro exterior del capilar. Tenga cuidado para evitar que el adhesivo se filtre en el canal capilar y lo bloquee. A continuación, conecte el tubo con la jeringa a un sistema de microbombeo.

Esté preparado para bombear compuestos con índices de refracción bien conocidos, como metanol, etanol y agua. Bombee cada fluido uno a la vez en el capilar para determinar la sensibilidad métrica de refracción del dispositivo. Recoge los espectros con cada líquido dentro del capilar.

Utilice un analizador en la trayectoria de la luz para medir los cambios en los modos de la Galería de susurros con cada solución diferente en el capilar. Si no hay un cambio observable, la película cuántica es demasiado gruesa y el capilar debe descartarse. Las muestras exitosas suelen tener una sensibilidad de cinco a 15 nanómetros por solución.

Los datos de la unidad de índice de refracción se recopilan mediante la configuración métrica de refracción. Comience tomando un espectro de referencia de un capilar sensor para aplicaciones de biodetección. Esto debe hacerse después de que la superficie del canal esté funcionalizada.

Para lograr específicamente límites de detección bajos, se debe tener cuidado de minimizar la deriva de la muestra. Utilice también un estándar de calibración para corregir la longitud de onda y la intensidad del espectrómetro. Por último, recoja los datos espectrales con el analito introducido en el capilar del sensor.

Analizar los datos con los métodos descritos en el manuscrito. La configuración se puede programar para tomar espectros continuamente a medida que los analitos se bombean al canal capilar. En la parte superior hay un conjunto de espectros tomados como metanol, luego agua y luego etanol que se bombearon al capilar.

Los espectros se tomaron secuencialmente de rojo a azul. Esta figura muestra el espectro de potencia superior de cada espectro fluorescente. El componente 40 representa la principal oscilación observable del modo de galería de susurros.

Las diferencias de fase para el componente 40 se convirtieron en cambios de longitud de onda y se trazaron en función del tiempo. Como se ve aquí. Las barras de error representan una desviación estándar del desplazamiento de pico para 60 mediciones.

El recuadro muestra la sensibilidad promedio en el rango del índice de refracción desde el metanol hasta el etanol. Tenga en cuenta que el análisis de los datos de series temporales continuas revela un aumento en los datos de cambio entre el agua y el metanol. Esto es consistente con la presencia de una pequeña región de mezcla con un índice de refracción más alto que cualquiera de las fases puras una vez dominadas.

Esta técnica puede tardar unas horas en realizarse, pero hasta unos días en completarse.