基于MoSe2的SPR生物传感器的数学建模,用于在nM度检测SARS-CoV-2

科学领域:

• 生物传感技术的技术
• 纳米材料科学 科学 纳米材料科学
• 光电学是指光电子产品.

背景情况:

• 准确的SARS-CoV-2检测对公共卫生至关重要.
• 现有的生物传感平台需要提高灵敏度和选择性.
• 二化 (MoSe2) 在生物感知应用中显示出前景.

研究的目的:

• 使用数学建模优化基于MoSe2的表面等离子共振 (SPR) 生物传感器,用于检测SARS-CoV-2.
• 为了提高生物传感器的灵敏度,选择性和光学性能.
• 评估结构参数和功能化对检测极限的影响.

主要方法:

• 利用转移矩阵方法 (TMM) 来系统地优化生物传感器结构参数.
• 研究的层包括银 (Ag),化 (Si3N4),MoSe2和单链DNA (ssDNA).
• 分析了共振转移 (Δθ),灵敏度,检测精度和检测极限 (LoD).

主要成果:

• 使用45nm Ag,10nm Si3N4和单层MoSe2的优化配置在100nm时实现了0.3°的共振转移.
• 生物传感器的灵敏度为197.70°/RIU,检测准确度为5.24 × 10−2.2.
• 结合10纳米ssDNA层显著改善了分子识别,将LoD降低到2.53 × 10−5.

结论:

• 基于MoSe2的优化SPR生物传感器为SARS-CoV-2检测提供了高灵敏度和选择性.
• 该ssDNA功能化层对于增强分子识别和降低检测极限至关重要.
• 这种生物传感器为有效的病毒诊断提供了一个有希望的平台,平衡性能和稳定性.