اندازه‌گیری غلظت اسید لاکتیک در محلول‌های آبی مبتنی بر بلور مایع با بهره‌گیری از قطبشگر‌های متقاطع

Abstract

در این پژوهش، یک سامانه حسگری نوری بدون برچسب مبتنی بر بلور مایع نماتیک 5CB برای آشکارسازی و اندازه‌گیری غلظت اسید لاکتیک در محلول‌های آبی ارائه شده است. سامانه پیشنهادی بر پایه محصور سازی بلور مایع در شبکه پلی‌استری و ایجاد فصل ‌مشترک‌های دوطرفه هوا - بلور مایع طراحی شده و پاسخ نوری آن تحت قطبشگرهای متقاطع مورد بررسی قرار گرفته است. با اعمال محلول‌های اسید لاکتیک در بازه غلظتی 0 تا 200 میلی‌مولار، تغییرات وابسته به غلظت و زمان در الگوهای نوری، شدت کانال‌های رنگی RGB و مقیاس خاکستری مشاهده و به‌صورت کمّی تحلیل شد. نتایج نشان داد که اسید لاکتیک با ایجاد بازآرایی در میدان دایرکتور بلور مایع و تغییر شرایط لنگرگیری بین‌سطحی، پاسخ نوری معناداری ایجاد می‌کند که به‌ویژه در کانال‌های سبز و آبی از حساسیت بالاتری برخوردار است. همچنین، رفتار وابسته به زمان سامانه منجر به وارونگی شیب پاسخ نوری در بازه‌های زمانی طولانی‌تر شد که بیانگر پویایی فرآیندهای بین‌سطحی و رسیدن سامانه به تعادل جدید است. تحلیل‌های آماری و بررسی تکرار پذیری، پایداری و قابلیت اعتماد پاسخ نوری سامانه را تأیید می‌کنند. نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که سامانه مبتنی بر بلور مایع ارائه ‌شده، پتانسیل بالایی برای توسعه حسگرهای نوری ساده، کم‌هزینه و غیرتهاجمی جهت پایش اسید لاکتیک در کاربردهای زیست‌پزشکی، فیزیولوژیکی و شیمی تجزیه دارد.