TD-DFT Tecnica avanzata di rilevamento E-Eye guidata per la quantificazione in loco di Fe, Cr, F e As nei campioni ambientali, biologici e alimentari

L'obiettivo di questa ricerca è sviluppare un dispositivo portatile di punto di cura. È chiamato e-Eye, che sarà in grado di misurare la concentrazione di tossici in campioni multimetrici. Le sfide sperimentali associate all'attuale dispositivo POCT sono la selettività, la selettività in un campione multi-matrix.

Un'altra sfida è la rilevazione di una concentrazione molto bassa. Al momento, non può rilevare concentrazioni molto basse. E ultimo punto è che rilevare un particolare analito, un particolare bersaglio in un campione multi-matrix.

Vedi, questo sensore e-Eye sviluppato localmente imita sostanzialmente lo spettrofotometro portatile EV visibile. Qui e-Eye sta per sensore ottico. Questo dispositivo è sviluppato sulla base di due principi di funzionamento.

Prima di tutto, il principio di funzionamento dei sensori chimici cardiometrici di questo. Il secondo è il principio di funzionamento del sensore ottico con grande precisione. Abbiamo cercato di comprendere i fondamenti di questo lavoro fino al principio di funzionamento, il concetto di teoria della funzione di densità dipendente dal tempo, che abbiamo applicato ai sensori ottici di commediato.

Le nostre invenzioni affrontano le questioni fondamentali di base, dal dominio computazionale allo sviluppo di dispositivi sensori. Come possiamo svilupparci, questo abbiamo risposto. E basandoci su questo funzionamento, fondamentalmente, il nostro concetto, possiamo comprendere il meccanismo del sistema.

Possiamo prevedere la selettività. Possiamo prevedere il raggio di rilevamento, tutte queste cose. Il nostro obiettivo futuro è sviluppare sensori precisi ad alta base, in grado di affrontare i problemi di monitoraggio della qualità dell'acqua.

E può essere applicabile sia nel campo agricolo, ambientale che in quello sanitario. E sarà in grado di rilevare composti elementali anche in alcuni bioorganismi dal campione. Per cominciare, seleziona una reazione serratura e chiave che riconosca specificamente l'analita bersaglio in base alla sua chimica fondamentale.

Lancia il programma Gaussian 09 per eseguire tutti i calcoli utilizzando il metodo Becke, 3-parametro, Lee-Yang-Parr, ibrido B3LYP e la base double Z 2 del Los Alamos National Laboratory per ottenere risultati più accurati nel calcolo elettronico che coinvolge l'analite target. Nell'ingresso gaussiano aggiungi SCRF=PCM e scegli acqua, conferma l'impostazione e mostra che l'input contiene la geometria uguale alla connettività e alla lista degli atomi legati nel blocco di connettività. Clicca su invia.

Calcola l'energia dello stato fondamentale necessaria per calcolare la struttura ottimizzata della molecola. Ottieni transizioni elettroniche a stati eccitati usando il metodo del campo autoconsistente dipendente dal tempo, richiedendo un numero di stati pari a 60. Con lo stesso metodo e modello di solvente calcoli ed esportano lo spettro di assorbimento ultravioletto previsto.

Eseguire un'ottimizzazione della geometria della teoria del funzionale della densità dello stato fondamentale utilizzando il funzionale B3LYP con la base LANL2DZ impostata per affinare la struttura molecolare. Esportare le strutture ottimizzate della 110 fenenferrline e degli ioni ferrosi per studi successivi. Trasferire volumi uguali di diidrato di citrato trisodio come agente mascherante, acido ascorbico come agente ottimizzante del pH e 110 di feanfrolina in un tubo trasparente per la coltura del vetro.

Aggiungi due millilitri di soluzione di brodo per raggiungere un volume totale di cinque millilitri. Posiziona ogni campione e standard in una cuvetta al quarzo con una lunghezza di percorso di un centimetro e mantieni tutte le misurazioni a temperatura ambiente in condizioni standard di laboratorio. Misurare il ferro in tutti gli standard e campioni utilizzando spettroscopia UV visibile scansionando da 250 a 750 nanometri.

Configura le impostazioni dello strumento per adattarle alle condizioni specificate selezionando la velocità di scansione come media. Imposta il tipo di misura su assorbenza. Regola la larghezza della fessura a cinque nanometri e imposta i rivelatori su diretta.

Esegui la correzione di base usando un blank che contiene la stessa matrice d'acqua dei campioni. Dopo aver registrato l'assorbimento UV, si osserva Lambda max a 510 nanometri, il che conferma la formazione del complesso. Per iniziare acquista una LDR, un LED e un LCD bianchi, un microcontrollore o scheda microprocessore, e resistori di precisione.

Utilizzando la scatola stampata tridimensionale, allinea il LED e la resistenza dipendente dalla luce direttamente uno di fronte all'altro attraverso la fessura della cuvette. Completa il circuito installando una resistenza serie da 3,3 kiloohm per il LED, instradando i cavi puliti e collegando il modello LCD 11497. Interfaccia il sensore con il microcontrollore attraverso un divisore di tensione che converte le variazioni di resistenza della resistenza dipendenti dalla luce in una tensione misurabile.

Installare filtri analogici di soppressione del rumore aggiungendo una resistenza in serie o polarizzazione da 10 kiloohm e un condensatore di un microfarad per formare una rete passa-basso a ciascun ingresso analogico. Posiziona i componenti vicino ai pin del microcontrollore e instradasci i cordi di segnale intrecciati per migliorare la stabilità. Stampare la scheda a circuito stampato quando lo schema e la disposizione del prototipo sono stati finalizzati e verificati elettricamente.

Fornisce energia accendendo l'interruttore elettronico e registra la risposta del sensore come resistenza o tensione convertita da ciascun canale. Osserva il percorso della luce mentre il LED fa passare la luce attraverso la camera di reazione e il resistore dipendente dalla luce rileva l'intensità trasmessa corrispondente alle informazioni di farro. Correlazioni la resistenza misurata con la concentrazione di ioni ferrosi per generare un grafico di calibrazione e inserire l'equazione risultante nell'algoritmo del dispositivo per la segnalazione in tempo reale.

Esamina il disegno completo del circuito per confermare l'assegnazione finale di cablaggio e canali. Poi stampi e assembli l'involucro del dispositivo finito. Crea quattro slot dedicati nella scatola tridimensionale per contenere quattro cuvette in posizioni fisse.

Isolare ogni slot di rilevamento sia otticamente con barriere fisiche opache sia elettronicamente con coppie separate di LED e resistori dipendenti dalla luce e divisori di tensione individuali per evitare sovrapposizioni del segnale. Assegna uno slot a un singolo analita e mantieni l'assegnazione fissa. Assicurati che la cuvetta posizionata in ogni slot contenga solo il reagente specifico di quell'analite.

Accendi l'interruttore principale per fornire energia in modo che tutti e quattro i LED si accendano contemporaneamente. Permettere ai resistori dipendenti dalla luce di rilevare ogni analito in parallelo e mostrare i risultati per tutti i canali contemporaneamente. Il prototipo multiplexato quantificò con precisione le concentrazioni totali di ferro nei campioni di arachidi con risultati strettamente simili allo spettrofotometro UV vis e rimanendo al di sotto del limite di rilevamento in tutti i casi.

I livelli di cromo e fluoro misurati nei campioni di peli utilizzando il prototipo multiplexato erano paragonabili alle misurazioni visibili ai raggi UV. I livelli di arsenico nei campioni d'acqua del brahmaputra aumentarono progressivamente nei numeri di campioni e furono rilevati in modo affidabile sia dal prototipo multiplexato che dal sistema UV vis.