طراحي‌ و شبيه سازي يك نانوحسگر زيستي جديد مبتني بر تشديد پلاسمون سطحي براي تشخيص پيوند DNA

در اين مقاله يك حسگر پلاسمونيجديد براي كاربردهاي پزشكي نظير تشخيص پيوند بين تك رشته­هاي DNA پيشنهاد و به كمك روش ماتريس انتقال و تفاضل محدود در حوزه زمان (FDTD) شبيه­سازي و تحليل شده است. اين حسگر جذب مولكول­هاي DNA موجود در محلول حسگري (PBS) را از طريق تغييرات حاصل شده در نور انعكاسي ساختار تشخيص مي­دهد. چراكه ضريب شكست محيط سنجش با جذب غلظت­هاي مختلف مولكول­ها تغيير مي­كند. ساختار پيشنهادي متشكل از فلز (طلا/نقره)-اكسيد قلع اينديوم(ITO) –گرافن و محيط سنجش است. مشاهده شد كهلايه اكسيد فلزي ITO نقش مهمي در پارامترهاي حسگر خواهد داشت. با بهينه­ سازي ضخامت­ فلزات (طلا و نقره)، اكسيد فلزي و گرافن، حساسيت بيشينه deg/RIU 75براي ساختار طلا-گرافن-آنالايت و بيشينه حد تشخيص 33/58 براي ساختار نقره-ITO-آنالايت بدست آمد. در مقايسه با ساختارهاي قبلي انجام شده، ساختارهاي پيشنهادي در اين مقاله به نسبت كارايي بهتري دارند. بنابراين، زيست حسگر بهينه پيشنهاديقادر است پنجره جديدي براي تشخيص مولكول­هاي زيستي باز كند.

This paper proposes a novel plasmonic sensor for biological applications such as single-stranded DNA detection that it is simulated and analyzed using the FDTD method. The sensor detects the adsorption of DNA molecules in the sensing solution (PBS) by changes in the reflectance of the structure. The mechanism of this sensor is based on the variation of refractive index with the absorption of different concentrations of molecules. The proposed structure consists of metal (gold/silver)-indium tin oxide (ITO)-graphene and an assay medium. The results showed that the ITO metal oxide layer plays an important role in the sensor parameters. By optimizing the thicknesses of metals (gold and silver), the metal oxide, and graphene, we obtained the maximum sensitivity of 75 deg/RIU for the gold-graphene-analyte structure and the maximum detection limit of 58.33 for the silver-ITO-analyte structure. The structures proposed in this paper outperform those presented in previous works. Thus, the proposed biosensor is able to open a new window for biomolecule detection.