Prezentace aplikace PowerPoint - Ústav fotoniky a elektroniky AV

Optické měření pH v
mikroskopickém měřítku
Ondřej Podrazký
Ústav fotoniky a elektroniky AV ČR, v.v.i.
[email protected]
Ústav fotoniky a elektroniky AV ČR, v.v.i.
Rozvojová 264, Praha Suchdol
Chaberská 57, Praha Kobylisy
Týden vědy a techniky 2014
Ústav fotoniky a elektroniky AV ČR, v.v.i.
Optické biosenzory
Vláknové lasery a nelineární optika
Nanomateriály
Bioelektrodynamika
Státní etalon času a frekvence
Týden vědy a techniky 2014
Laboratoř technologie optických vláken
MCVD
Tažení optických vláken
Týden vědy a techniky 2014
Co je to pH
pH (power of hydrogen) = vodíkový exponent (1909 S.P.L. Sørensen)
kyselost prostředí
pH = -log [H3O+]
Obvyklý rozsah 0-14
Autoprotolýza vody: H2O + H2O = H3O+ + OHIontový součin vody: Kw=[H3O+].[OH-] = 10-14
[H3O+]=[OH-]=10-7 mol/L => pH=7
Týden vědy a techniky 2014
Typické hodnoty pH
kyselina v akumulátoru
žaludeční šťávy
šťáva z citronu
ocet
šťáva z pomeranče
pivo
káva
čaj
déšť
mléko
destilovaná voda
krev
mořská voda
mýdlo
hašené vápno
louh pro domácí použití
<1
1,5-2
2,4
3
3,5
4,5
5
5,5
5,6
6,5
7
7,4
8
9-10
12,5
13,5
Týden vědy a techniky 2014
Jak se pH měří
Indikátorové „pH papírky“
- Univerzální (rozlišení 1 pH)
- Selektivní (rozlišení až 0,2 pH)
- Jednorázové stanovení
www.lach-ner.cz
Týden vědy a techniky 2014
Jak se pH měří
Electrochemické (pH-elektrody)
- Skleněné elektrody
- Velký rozsah pH (2-12)
- Křehké
- Ovlivnitelné ionty kovů a EM polem
Opto-chemické (optody)
- Úzké rozpětí pH (typicky 1-2 jednotky)
- Selektivní
- Malé (komerčně dostupné ~ 140 um)
- Interní reference
www.shelfscientific.com
www.presens.de
Týden vědy a techniky 2014
Jak se pH měří
Mikroskopické metody
- Fluorescenční mikroskopie
- Konfokální mikroskopie
en.wikipedia.org
Týden vědy a techniky 2014
Optické vlákno
Sekundární ochrana
Primární ochrana
Optický plášť (125 um)
Optické jádro (3,5-62,5 um)
Týden vědy a techniky 2014
Totální odraz
Zákon odrazu, lomu
W. Snell (1620) : totální odraz
sinD
sin 90°
L
=
n1
n22
L=
n 2< n 1
n1
D =C
O
O= D
sinC = n1 / n2
Týden vědy a techniky 2014
Totální odraz - příklady
Týden vědy a techniky 2014
Vlnovodný princip
Index lomu (n=c/v)
n2
Vakuum
1
Vzduch
1,0003
Voda
1,330
Křemenné sklo
1,457
n1 > n 2
n1
Týden vědy a techniky 2014
Optické vláknové senzory
distribuované
Malá zařízení pro kontinuální monitorování
(bio)chemických látek a jejich koncentrace
Zdroj
Detektor
Změna vlastností světla díky vlastnostem prostředí
= převod informace o chemickém složení na optický signál
Týden vědy a techniky 2014
Optické vláknové senzory
bodové
Týden vědy a techniky 2014
Optická sonda
Detekční vrstva:
- modifikovaný pyranin
- matrice: TEOS+GLYMO
8-Hydroxypyrene-1,3,6-trisulfonic acid
trisodium salt (HPTS, pyranine)
Týden vědy a techniky 2014
Příprava sondy
Zúžené vlákno
Řez
Imobilizace
VÝSLEDEK
Sonda
Matrice+barvivo
Zabroušení
21 m
50 m
RESULT
Týden vědy a techniky 2014
Časová odezva senzoru
1,0
pH 8,01
Normalized sensor response
pH 7,55
0,8
pH 6,97
0,6
pH 6,48
0,4
pH 6,08
0,2
pH 5,49
pH 5,07
0,0
2
4
6
8
10
12
14
16
Time (min)
18
20
22
24
26
Týden vědy a techniky 2014
Fluorescence intensity ratio
Kalibrační křivka
experimental data
Boltzmann fit
95% confidence levels
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
4
5
6
7
8
9
pH
Týden vědy a techniky 2014
Měření pH rostlinných šťáv
(exudátu)
Týden vědy a techniky 2014
Měření pH ve stonku
(Arabidopsis Thaliana)
1 – fixaxční pipeta
2 – pH sonda
3 – penetrátor
2
100 m
1
3
Týden vědy a techniky 2014
Měření pH v embryích
Týden vědy a techniky 2014
Publikace
Týden vědy a techniky 2014
Poděkování
LC06034 - Regulace morfogeneze rostlinných buněk a orgánů
(2006-2011 MŠMT)
TA04011400 - Vláknově optický pH metr pro mikroskopické biologické vzorky
(2014-2017, TA ČR)
Týden vědy a techniky 2014