用于脂质分子分析的表面等离子体共振生物传感器的优化
生物物理
2020-07-20 v1 系统与控制
系统与控制
光学
摘要
表面等离子体共振（SPR）是一种重要的生物传感技术，用于实时无标记检测。然而，为高效且高灵敏度传感，优化传感器构型的各项参数至关重要。为此，我们着重优化两种不同 SPR 结构——基本 Kretschmann 构型与窄槽光栅。我们的分析旨在检测两类称为磷脂与蛋黄的脂质，它们作为分析物（传感层），并使用两类蛋白质即色氨酸与牛血清白蛋白（BSA）作为配体（结合位点）。对于两种构型，我们考察所有可能的脂质-蛋白质组合，以理解各参数对灵敏度、最小反射率与半高全宽（FWHM）的影响。脂质是细胞膜的结构基元，病毒与细菌对这些层的突变是我们体内许多疾病的主要原因之一。因此，改进 SPR 传感器以检测脂质极小变化具有重要意义。我们采用时域有限差分（FDTD）技术进行定量分析以获得优化结构。我们发现，当脂质浓度增加时灵敏度升高，且在金属与脂质层厚度分别为 45 nm 与 30 nm 时，磷脂-色氨酸组合的灵敏度最高（21.95 degree/RIU）。然而，金属层厚度未引起灵敏度的显著变化，但当其增至 50 nm 时，最小反射率与半高全宽（FWHM）降至最低。在窄槽光栅结构中，宽范围波长均可激发 SPR，且在槽宽 10 nm、槽高 70 nm、共振波长 1411 nm 的构型下灵敏度最高（900nm/RIU）。
引用
@article{arxiv.2007.08607,
title = {Optimization of Surface Plasmon Resonance Biosensor for Analysis of Lipid Molecules},
author = {Ehsan Kabir and Syed Mohammad Ashab Uddin and Sayeed Shafayet Chowdhury},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.08607},
year = {2020}
}