检测新型冠状病毒的光纤生物传感器研究与仿真
CSTR:
作者:
作者单位:

(常州大学 微电子与控制工程学院,江苏 常州 213164)

作者简介:

江兴方 (1963-),男,硕士,教授,硕士生导师,主要从事光学方面的研究。

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

国家自然科学基金(41875026)和江苏省现代光学技术重点实验室开放研究课题(KJS1405)资助项目


Research and simulation of fiber biosensor for severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 detection
Author:
Affiliation:

(School of Microelectronics and Control Engineering, Changzhou University, Changzhou, Jiangsu 213164, China)

Fund Project:

  • 摘要
  • |
  • 图/表
  • |
  • 访问统计
  • |
  • 参考文献
  • |
  • 相似文献
  • |
  • 引证文献
  • |
  • 资源附件
  • |
  • 文章评论
    摘要:

    提出一种基于表面等离子共振(surface plasman resonance,SPR) 的光子晶体光纤(photonic crystal fiber,PCF) 生物传感器,用于实时检测严重急性呼吸 综合征冠状病毒2型(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARS-CoV-2) 。通过传感表面上的配体与病毒的相互作用,分析物的折射率(refractive index,RI) 在1.334—1.355范围变化。基于有限元方法(finite element method,FEM) 分析和评估了3种不同的包层结构,包括金、银以及带有二氧化钛保护层的银。该传感器工作在可见光范围内,幅度灵敏度(amplitude sensitivity,AS) 、波长灵敏度(wavelength sensitivity,WS) 、分辨率、检测限(limit of detection,LoD) 和品质因数(figure of merit,FOM) 分别达到-1 170.89 RIU-1、4 000 nm/RIU、2.5×10-5 RIU、6.3×10-9 RIU2/nm和911.50 RIU-1。结果表明,所提出的传感器在检测急性呼吸综合征冠状病毒2型中具有极佳的潜力,其拥有出色的AS以及LoD,可用于早期快速检测。

    Abstract:

    In this work,a novel surface plasmon resonance (SPR)-based photonic crystal fiber (PCF) biosensor is investigated for real-time detection of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2).By the interaction of the ligands on the sensing surface with the virus,the analyte′s refractive index (RI) ranges from 1.334—1.355. Three structures with different basic resonant materials are analyzed and evaluated based on the finite element method (FEM),including gold,silver,and silver with a titanium dioxide protective layer.The sensor′s wavelength works in visible,and the amplitude sensitivity (AS),wavelength sensitivity (WS),resolution,limit of detection (LoD) and figure of merit (FOM) reach up to -1 170.89 RIU-1,4 000 nm/RIU,2.5×10-5 RIU,6.3×10-9 RIU2/nm and 911.50 RIU-1,respectively.Results demonstrate that the proposed sensor has excellent potential in the detection of SARS-CoV-2,with excellent AS and LoD,which can be used for early and rapid detection.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

赵欣瑜,江兴方,阮志强,张磊.检测新型冠状病毒的光纤生物传感器研究与仿真[J].光电子激光,2024,35(4):441~448

复制
分享
文章指标
  • 点击次数:
  • 下载次数:
  • HTML阅读次数:
  • 引用次数:
历史
  • 收稿日期:2022-10-23
  • 最后修改日期:2023-02-10
  • 录用日期:
  • 在线发布日期: 2024-03-11
  • 出版日期:
文章二维码