使用差异进化算法检测Mycobacterium结核病的表面等离子体共振生物传感器的优化设计
Mithun Bepare1, Kowshik Kumar Roy1, Simanta Das1
1Electrical & Electronic Engineering, Ahsanullah University of Science and Technology, Tejgaon, Dhaka, 1208, Bangladesh.
Mikrochimica acta
|November 4, 2025
概括
这项研究引入了一种新的多层表面等离子体共振 (SPR) 生物传感器,用于检测Mycobacterium tuberculosis. 使用差异进化算法进行优化,它实现了高灵敏度和广泛的检测范围,用于无标签的分析物识别.
科学领域:
- 生物感应是一种生物感应.
- 纳米技术纳米技术
- 光学物理学 光学物理学
背景情况:
- 在公共卫生方面,检测mycobacterium结核病仍然是一个关键的挑战.
- 表面等离子体共振 (SPR) 生物传感器提供无标签的检测能力.
- 优化多层结构是提高SPR生物传感器性能的关键.
研究的目的:
- 开发和优化一种新的多层SPR生物传感器,用于敏感的Mycobacterium结核病检测.
- 调查材料组成和结构参数对传感器性能的影响.
- 为了实现高质量的系数和广泛的折射率检测范围,用于多功能分析物识别.
主要方法:
- 一个多层结构的制造,包括CaF2镜,TiO2/Ag/TiO2和黑 (BP).
- 使用转移矩阵方法 (TMM) 进行光学属性分析,并通过有限元素方法 (FEM) 模拟进行验证.
- 使用差异演变 (DE) 算法优化结构尺寸.
主要成果:
- 拟议的SPR生物传感器的最大角度灵敏度为638°/RIU,在DE优化后提高到654°/RIU.
- 实现了 176.9 RIU-1 的高质量系数,最低 FWHM 为 3.55°,峰值 SNR 为 1.19.
- 传感器具有广泛的折射率检测范围 (1.25-1.35),可以精确,无标签检测各种分析物.
结论:
- 开发的多层SPR生物传感器,通过DE算法进行优化,提供卓越的灵敏度和广泛的检测范围.
- 这种设计为准确,无标签识别Mycobacterium tuberculosis和其他分析物提供了一个有前途的平台.
- 集成先进的材料和优化算法为下一代生物传感技术铺平了道路.
关键词:
生物传感器是一种生物传感器.微分进化 (DE) 算法 微分进化 (DE) 算法有限元素方法 (FEM)表面等离子体共振 (SPR) 是一种转移矩阵方法 (TMM)结核病 (TB) 是一种疾病.更多相关视频
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