使用空心金纳米颗粒的高灵敏度形纤维折射率生物传感器
Parisa Borjikhani1, Nosrat Granpayeh1, Mohammad Ismail Zibaii2
1Center of Excellence in Electromagnetics, Optical Communication Laboratory, Faculty of Electrical Engineering, K.N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran.
Scientific reports
|January 9, 2025
概括
这项研究介绍了一种使用空心金纳米粒子进行无标签折射率生物传感的新型渐变光纤传感器. 它提供了一种灵敏,准确和低成本的方法,用于使用血液样本早期检测癌症.
科学领域:
- 纳米技术纳米技术
- 生物医学工程 生物医学工程
- 光学传感传感器是什么?
背景情况:
- 局部表面等离子共振 (LSPR) 传感器提供无标签检测.
- 光纤生物传感器有利于快速,准确和低成本的疾病诊断.
- 空心金纳米粒子 (HAuNPs) 可以用于增强的折射率传感.
研究的目的:
- 为测量折射率 (RI) 提供一个用HAuNPs功能化的光纤 (TOF) 传感器.
- 调查传感器在无标签生物传感应用中的性能,特别是用于癌细胞检测.
- 优化传感器设计参数,以提高灵敏度和性能.
主要方法:
- 使用有限差时域 (FDTD) 和有限元素方法 (FEM) 的传感器模拟.
- 研究HAuNP尺寸 (厚度,直径) 和TOF腰间直径的影响.
- 分析RI变化的传导频谱.
主要成果:
- 通过优化HAuNP和TOF参数,达到489.8nm/RIU的波长灵敏度和50nm的半最大全宽度 (FWHM).
- 与类似的传感器结构相比,其灵敏度增加了2-3倍.
- 验证了传感器在没有标签的情况下检测癌细胞折射指数的能力.
结论:
- 开发的TOF-HAuNP传感器是敏感且无标签的折射率生物传感的有希望的候选者.
- 该传感器通过对人体血液样本的分析来实现非侵入性,早期癌症检测.
- 优化的设计参数显著提高生物医学应用的传感器性能.
