Das übergeordnete Ziel dieser Dipstick-Assays, die eine Fluoreszenzviskositätssonde und eine Smartphone-Auslese kombinieren, besteht darin, Dieselverfälschung enthäupft mit Kerosin zu erkennen und solche Betrügereien aufzudecken und wirtschaftliche Schäden zu vermeiden. Diese Methode kann Anwendern in ressourcenbegrenzten Ländern helfen, Schnelltests gemäß den WHO ASSURED-Anforderungen durchzuführen. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie ein qualitatives Messergebnis in weniger als einer Minute liefert und von ungeschultem Personal ohne spezifische Ausrüstungsanforderungen durchgeführt werden kann. Obwohl das Verfahren ein neues Werkzeug zur Erkennung von Kraftstoffverfälschungen bietet, kann es auch für andere Vor-Ort-Messanwendungen wie z. B. Sprengstofferkennung oder Wasseranalyse verwendet werden.
Bereiten Sie eine Millimolar-Lösung des Referenzfarbstoffs und der Farbstoffe 4-DNS, 4-DNS-OH und 4-DNS-COOH in Toluen vor, wie im Textprotokoll beschrieben. Zellulosestreifen von 30 mal fünf Millimetern aus Filterpapier schneiden. Etwa 50 dieser Streifen in eine verschließbare Fünf-Milliliter-Durchstechflasche zusammen mit 4,5 Millilitern der gewünschten Farbstofflösung legen.
Schütteln Sie die Streifen in der Durchstechflasche mit einem vertikalen Rotator für 20 Minuten bei 30 Umdrehungen pro Minute. Dann die Toluluuslösung aus der Durchstechflasche gießen. Sofort mit vier MilliliterCyclohexan füllen und eine Minute bei 30 Umdrehungen drehen, um überschüssige Farbstoffe abzuwaschen.
Wiederholen Sie diesen Waschvorgang dreimal. Trocknen Sie nach dem Waschen die erhaltenen Teststreifen auf einem Filterpapier 10 Minuten bei Raumtemperatur, bevor Sie eine Probenvorbehandlung durchführen, wie im Textprotokoll beschrieben. Kaufen Sie eine Standard-Epoxid-LED mit fünf Millimetern bei 460 Nanometern, einen 100-Ohm-Widerstand und ein USB-On-the-go-Kabel mit einem Ein-Aus-Schalter und einem Micro-USB-Anschluss.
Schneiden Sie das USB-Kabel auf der gegenüberliegenden Seite der On-the-go-Seite, um den roten Draht, der positive fünf Volt und den schwarzen Draht entsprechend dem Boden versorgt, zu isolieren. Schneiden Sie nun den schwarzen Draht des USB-Kabels und löten Sie den 100-Ohm-Widerstand auf der Rückseite des Schalters. Löten Sie die LED-Anode auf den positiven Fünf-Volt-Rotdraht und die LED-Kathode zum schwarzen Draht.
Kaufen Sie einen Diffusor und zwei Filter für die LED und die Kamera, in der Regel einen Kurzpassfilter für den Anregungskanal und einen Bandpassfilter für die Emissionserfassung. 3D-Druck eine Smartphone-Hülle, die auf das Smartphone passt und integriert die verschiedenen optischen Teile, bestehend aus einer schwarzen Kammer, wie im Textprotokoll beschrieben. Drucken Sie außerdem einen Streifenhalter mit einer Referenz und einem Teststreifen.
Implementieren Sie den Anregungskanal, indem Sie die LED, den Diffusor und den Filter platzieren, um die Papierstreifen in einem Winkel von 60 Grad zu beleuchten. Implementieren Sie den Lesekanal, indem Sie den Filter vor die CMOS-Kamera des Smartphones stellen. Wählen Sie die passende Kalibrierdatei aus dem Softwarespeicher aus, indem Sie auf die Menüschaltfläche in der oberen rechten Ecke des Softwarefensters klicken.
Tauchen Sie den Teststreifen für ein paar Sekunden in die Dieselprobe, indem Sie den Teststreifen mit einer Pinzette halten. Überschüssigen Kraftstoff durch Polsterung mit einem Trockenpapier entfernen. Legen Sie den Teststreifen in den Streifenhalter neben dem Referenzstreifen und führen Sie den Halter in die Smartphone-Hülle ein.
Ein Bild der Fluoreszenz des Streifens wird dann sofort auf dem Bildschirm des Smartphones angezeigt. Drücken Sie die Aufnahmetaste, um die Fluoreszenzintensitäten von Test- und Referenzstreifen aufzuzeichnen. Der Verfälschungsgrad wird sofort vom internen Algorithmus berechnet und auf dem Bildschirm angezeigt.
Um Teststreifen zu erhalten, die mit einem fluoreszenzmolekularen Rotor als Viskositätssonde kodiert sind, wurden drei Arten von Farbstoffen auf Papier kodiert. Ein Kandidat, 4-DNS-OH, wurde als die am besten geeignete Sonde für die Erkennung von Dieselverfälschung mit Kerosin gefunden. Die Fluoreszenz der Streifen wurde mit einer Smartphone-Kamera nach dem Einsetzen der Streifen in ein 3D-gedrucktes Gehäuse ermittelt.
Das Gehäuse integrierte den Streifenhalter und alle notwendigen optischen Elemente, wie eine LED, die direkt über den Smartphone-USB-Anschluss, Filter und einen Diffusor angetrieben wird. Das Assay-Verfahren wurde so einfach wie möglich mit nur ein paar Schritten gehalten, Tauchen, Platzieren des Streifens in den Halter, Starten der LED und Positionierung des Halters im Gehäuse, gefolgt von Messung und Analyse. Die Analysesoftware hat alle RGB-Werte der Pixel in vordefinierten räumlichen Bereichen, die den Streifen entsprechen, gemittelt und in Fluoreszenzintensitäten umgewandelt.
Einmal gemeistert, kann diese Technik innerhalb von ein bis zwei Minuten durchgeführt werden. Nachdem Sie sich dieses Video angeschaut haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie solche kostengünstigen, präzisen und schnellen Methoden zur Verfälschung von Kraftstoffen funktionieren sollten. Es ist auch eine interessante forensische Lösung, zum Beispiel, wenn ein ungeschultes Behördenpersonal oder Verbraucher Betrug aufdecken sollten.
Beim Versuch dieses Verfahrens ist es wichtig, die geeigneten Kalibrierdateien speziell bei der Arbeit mit Dieselproben unterschiedlicher Qualitäten auszuwählen, da sie speziell auf dem Streifen interagieren können. Nach diesem Verfahren können andere Referenz- oder Labormethoden wie GC-FID durchgeführt werden, um positive Ergebnisse zu validieren, die während einer Screening-Kampagne vor Ort beobachtet wurden. Diese Technik kann also anderen Forschern den Weg ebnen, fluoreszierende Dipstick-Assays mit eingebetteten Smartphone-Auslesesystemen zu kombinieren, um wertvolle Werkzeuge für die Vor-Ort-Erkennung wie Schadstoffe im Wasser oder andere forensische Anwendungen bereitzustellen.
Die Arbeit mit Smartphone CMOS Alt-Detektor erfordert einige Vorsichtsmaßnahmen in Bezug auf die äußere-weite Valenzalgorithmus, die in den meisten Geräten vorhanden ist. Die Messung der Fluoreszenz eines Referenzstreifens neben dem Prüfstreifen ermöglicht die Korrektur dieser Abweichung.
