Αισθητήρες πλέγματος ινών μακράς περιόδου για χημικές και βιοϊατρικές εφαρμογές

Αφηρημένη: Οι βιοαισθητήρες οπτικών ινών (OFBS) προτείνονται όλο και περισσότερο λόγω των εγγενών τους πλεονεκτημάτων έναντι των συμβατικών αισθητήρων, συμπεριλαμβανομένης της συμπαγούς τους, του πιθανού τηλεχειριστηρίου και της ανοσίας τους σε ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές. Αυτή η ανασκόπηση εισάγει συστηματικά τις προόδους του OFBS που βασίζεται σε πλέγματα ινών μακράς περιόδου (LPFGs) για χημικές και βιοϊατρικές εφαρμογές από την άποψη του σχεδιασμού και της λειτουργικότητας. Η ευαισθησία ενός τέτοιου αισθητήρα μπορεί να βελτιωθεί με το σχεδιασμό της συσκευής ώστε να λειτουργεί στο σημείο καμπής της διασποράς ή κοντά στο σημείο καμπής της διασποράς, να εργάζεται γύρω από τη μετάβαση του τρόπου λειτουργίας ή τον συνδυασμό τους. Επιπλέον, πολλές κοινές μέθοδοι λειτουργικοποίησης συνοψίζονται λεπτομερώς, όπως η ομοιοπολική ακινητοποίηση σιλανοποίησης 3-αμινοπροπυλτριαιθοξυσιλανίου (APTES) και οξείδιο του γραφενίου (GO) και η μη ομοιοπολική ακινητοποίηση της μεθόδου συναρμολόγησης στρώσης προς στρώση. Επιπλέον, έχουν εισαχθεί επίσης ανακλαστικοί αισθητήρες LPFG με διαφορετικές διαμορφώσεις. Αυτή η εργασία στοχεύει να παρέχει μια ολοκληρωμένη κατανόηση των βιοαισθητήρων που βασίζονται σε LPFG και να προτείνει ορισμένες μελλοντικές κατευθύνσεις για εξερεύνηση.

cistanche tubulosa-βελτίωση του ανοσοποιητικού συστήματος

Λέξεις-κλειδιά: βιοαισθητήρες; αισθητήρας οπτικών ινών. σχάρες ινών μακράς περιόδου. ενίσχυση ευαισθησίας? μέθοδος λειτουργικοποίησης

1. Εισαγωγή

Οι βιοαισθητήρες διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στην παρακολούθηση του περιβάλλοντος και της ανθρώπινης υγείας μέσω της αποτελεσματικής και ακριβούς ανίχνευσης της χημείας και της βιομάζας. Ένας βιοαισθητήρας συνήθως περιέχει δύο κύρια συστατικά: έναν βιοϋποδοχέα και έναν μετατροπέα [1]. Κατά το σχεδιασμό ενός βιοαισθητήρα, αποτελεί βασικό τεχνολογικό βήμα η επιλογή του ευαίσθητου υλικού που είναι κατάλληλο για τον βιολογικό στόχο. Λαμβάνοντας υπόψη τις ιδιότητες των ενώσεων που προκύπτουν, είναι ένα άλλο σημαντικό βήμα η επιλογή του μορφοτροπέα σύμφωνα με τις χημικές ή φυσικές αλλαγές που προκαλούνται από τη μοριακή αλληλεπίδραση μεταξύ του βιολογικού στόχου και του βιοϋποδοχέα. Η παραγωγή ή κατανάλωση φωτός, θερμότητας και χημικών ουσιών στη διαδικασία αναγνώρισης μετατρέπεται σε μετρήσιμα σήματα [2]. Σύμφωνα με αυτούς τους μηχανισμούς, μπορεί να επιλεγεί ο κατάλληλος μετατροπέας. Οι πληροφορίες που παράγονται από τις διαδικασίες αναγνώρισης είναι ποικίλες. Ως εκ τούτου, οι αισθητήρες που βασίζονται στην ηλεκτροχημεία, τη θερμωτική και την οπτική έχουν μελετηθεί εκτενώς. Οι οπτικοί αισθητήρες, ειδικά αυτοί που βασίζονται σε οπτικές ίνες, προτείνονται όλο και περισσότερο σε χημικές και βιοϊατρικές εφαρμογές λόγω των εγγενών τους πλεονεκτημάτων έναντι των συμβατικών αισθητήρων. Οι βιοαισθητήρες οπτικών ινών (OFBS) είναι συνήθως συμπαγείς και μικρού μεγέθους [3] και έτσι μπορούν να λειτουργήσουν με ελάχιστους όγκους δειγμάτων. Επιπλέον, τα OFBS είναι ικανά για πολυπλεξία, άνοσα σε ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές [4] και τηλεχειριζόμενα. Ο αριθμός των δημοσιεύσεων στο OFBS αυξήθηκε επίσης σταθερά τις τελευταίες δύο δεκαετίες (όπως φαίνεται στο Σχήμα 1). Η τυπική αρχή λειτουργίας του OFBS βασίζεται στην παρακολούθηση της αλλαγής του περιβάλλοντος δείκτη διάθλασης (SRI), που παράγεται από τη δέσμευση του βιολογικού στόχου στην επιφάνεια της ίνας, η οποία οδηγεί στην αλλοίωση του ανιχνεύσιμου φάσματος [5]. Προκειμένου να ενισχυθεί η ευαισθησία τους στο SRI, τα OFBS κατασκευάζονται συνήθως σε μικροδομές και τροποποιούνται γεωμετρικά για να δημιουργήσουν ένα ισχυρό παροδικό πεδίο στην περιοχή ανίχνευσης.

Οφέλη από σωληνίσκο cistanche- ενίσχυση του ανοσοποιητικού συστήματος

Παραδείγματα τέτοιων συσκευών περιλαμβάνουν οπτικές ίνες σχήματος U και κωνικές [6-10], οπτικές ίνες σχήματος D [11,12], πλέγματα Bragg με χαραγμένες ή κεκλιμένες ίνες (FBGs) [13-15], πλέγματα ινών μακράς περιόδου ( LPFGs) [16–20], συντονισμοί απωλεστικού τρόπου λειτουργίας (LMRs) [21,22], συντονισμός επιφανειακού πλασμονίου (SPR) [23,24] Συμβολόμετρα Mach–Zehnder (MZIs) [25,26], ίνα φωτονικών κρυστάλλων (PCF ) [27,28] και συσκευές Lab-on-Fiber [29–31]. Μεταξύ αυτών, ορισμένες γεωμετρικά τροποποιημένες ίνες πρέπει να αφαιρέσουν πλήρως ή εν μέρει την επένδυση, γεγονός που επηρεάζει την ευρωστία των οπτικών ινών, κάτι που πρέπει να λαμβάνεται υπόψη σε πρακτικές εφαρμογές. Ευτυχώς, μια ιδανική εναλλακτική λύση για την αποφυγή αυτής της επιζήμιας λειτουργίας είναι η διαμόρφωση του δείκτη διάθλασης μέσα στην οπτική ίνα. η ίνα με βάση το πλέγμα διατηρεί μια στιβαρή δομή και υψηλή ευαισθησία, ειδικά τα LPFG, τα οποία έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως στην ανίχνευση του δείκτη διάθλασης, συμπεριλαμβανομένης της βιοχημικής ανίχνευσης μορίων [32,33], της αίσθησης αερίων [34-36] και της αίσθησης ιόντων [37,38 ].

Εικόνα 1. Η αύξηση των δημοσιεύσεων σε συνάρτηση με τα χρόνια για το OFBS. Δεδομένα από το Web of Science

Σε αυτήν την ανασκόπηση, εστιάσαμε την προσοχή στους αισθητήρες που βασίζονται σε LPFG για χημικές και βιοϊατρικές εφαρμογές από την άποψη του σχεδιασμού και της λειτουργικότητας. Πρώτον, εισάγεται συστηματικά η αρχή των βιοαισθητήρων που βασίζονται σε LPFG. Στη συνέχεια, συνοψίζονται διάφορες μέθοδοι βελτίωσης της ευαισθησίας ενός τέτοιου αισθητήρα και παρουσιάζονται οι εφαρμογές τους στον τομέα της βιοχημείας. Επιπλέον, περιγράφουμε κατηγορηματικά τις εφαρμογές βιοαισθητήρα ενός τέτοιου αισθητήρα λεπτομερώς σύμφωνα με διάφορες τυπικές μεθόδους λειτουργικοποίησης. Τέλος, συνοψίζουμε αυτήν την ανασκόπηση και προτείνουμε ορισμένες μελλοντικές κατευθύνσεις για εξερεύνηση.

2. Αρχή των Βιοαισθητήρων που βασίζονται σε LPFG

Ένα LPFG είναι μια περιοδική διαμόρφωση (συνήθως με περίοδο Λ {{0}}–1000 μm) του RI στον πυρήνα της ίνας, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2. η διαμόρφωση μπορεί να συνδέει το φως από τη λειτουργία θεμελιώδους πυρήνα (λειτουργία LP01) σε λειτουργίες επένδυσης προς τα εμπρός διάδοσης (λειτουργίες LP0 m, όπου m=2, 3, 4, . . . . ) και, επομένως, παράγει ένα σύνολο συντονισμού ζώνες εξασθένησης που επικεντρώνονται σε διακριτά μήκη κύματος στο φάσμα μετάδοσης LPFG [18]. Επιπλέον, η συνθήκη αντιστοίχισης φάσης μεταξύ των ενεργών σταθερών διάδοσης του τρόπου λειτουργίας LP01 και των τρόπων λειτουργίας LP0 m μπορεί να εκφραστεί ως [39]:

όπου 01 και (m) cl είναι οι σταθερές διάδοσης για τις λειτουργίες LP01 και LP0 m, αντίστοιχα. Λ είναι η περίοδος τριβής. Για το ενεργό RI (neff) των τρόπων λειτουργίας LP01 και LP0 m, μπορούν να εκφραστούν με ne ff ,co= 2 01 π λ και n (m) eff ,clad=(m) cl λ 2π , αντίστοιχα. Σε αυτή την περίπτωση, τα μήκη κύματος συντονισμού (λres) προσδιορίζονται από το ενεργό RI του τρόπου λειτουργίας LP01 και των τρόπων LP0 m, και μπορούμε να λάβουμε την ακόλουθη έκφραση [40]:

Σχήμα 2. Σχηματική απεικόνιση του OFBS που βασίζεται σε ένα LPFG

Για ένα συγκεκριμένο LPFG, το Λ μπορεί να είναι μια σταθερά, και το ne ff, co προσδιορίζεται από το RI του πυρήνα και της επένδυσης, ενώ το n (m) eff, επενδεδυμένο εξαρτάται από τη διαφορά μεταξύ του RI επένδυσης και του SRI της επένδυσης. Επομένως, το χαρακτηριστικό συντονισμού επηρεάζεται από το αποτελεσματικό RI της περιοχής επένδυσης, που είναι η βασική αρχή της βιολογικής ανίχνευσης. Με αυτόν τον τρόπο, μια μετατόπιση στο μήκος κύματος συντονισμού μπορεί να αντιπροσωπευτεί από τις αλλαγές SRI που προκαλούνται από τη μοριακή αλληλεπίδραση που συμβαίνει στην επιφάνεια της ίνας. Φυσικά, ένας βιοαισθητήρας με βάση το LPFG μπορεί να επιτευχθεί εξοπλίζοντας τον αισθητήρα με επιστρώσεις που αποκρίνονται χημικά για την επιλεκτική ανίχνευση των βιολογικών στόχων.

3. Ενίσχυση ευαισθησίας RI του Βιοαισθητήρα που βασίζεται σε LPFG

Για το σχεδιασμό ενός βιοαισθητήρα που βασίζεται σε LPFG, η πιο σημαντική εργασία θα πρέπει να επικεντρωθεί στον τρόπο ενίσχυσης της ευαισθησίας ενός τέτοιου αισθητήρα. Επιπλέον, μια λεπτομερής έρευνα δείχνει ότι η καλύτερη απόδοση των αισθητήρων με βάση την ευαισθησία RI μπορεί να επιτευχθεί όταν ο SRI είναι κοντά στο RI επένδυσης (δηλαδή, 1,44–1,46 RIU) [41]. Μπορεί να σημειωθεί ότι οι περισσότεροι βιοαισθητήρες έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν σε υδατικά διαλύματα (δηλαδή, 1,33–1,34 RIU), το οποίο είναι πολύ διαφορετικό από το RI της επένδυσης ινών, με αποτέλεσμα η συσκευή να εμφανίζει χαμηλή ευαισθησία στα υδατικά δείγματα. Για την αντιμετώπιση αυτής της πρόκλησης, έχουν προταθεί διάφορες προσεγγίσεις όλα αυτά τα χρόνια. Η απόδοση αυτών των μεθόδων για βιοαισθητήρες που βασίζονται σε LPFG συνοψίζεται στον Πίνακα 1.

Πίνακας 1. Σύγκριση διαφορετικών μεθόδων για την ενίσχυση βιοαισθητήρων που βασίζονται σε LPFG.

Πίνακας 1. Συνέχεια.

3.1. Σημείο καμπής διασποράς

Η πιο δημοφιλής μεθοδολογία είναι ο σχεδιασμός μιας λειτουργίας περιόδου και επένδυσης στο ή κοντά στο σημείο καμπής διασποράς (DTP) σύμφωνα με την καμπύλη αντιστοίχισης φάσης (PMC), συνδέοντας έτσι τη λειτουργία του πυρήνα προς τα εμπρός διάδοσης με μια λειτουργία επένδυσης υψηλής τάξης [62. ]. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 3, η σχέση μεταξύ της περιόδου πλέγματος και του μήκους κύματος συντονισμού καταδεικνύεται από το PMC και το DTP μπορεί να παρατηρηθεί στο PMC για κάθε λειτουργία επένδυσης, όπου η κλίση για τη λειτουργία υψηλότερης τάξης αλλάζει από θετική σε αρνητική ως το μήκος κύματος αυξάνεται. Ως εκ τούτου, για μια δεδομένη περίοδο πλέγματος, δύο μήκη κύματος συντονισμού και στις δύο πλευρές του DTP συνδέονται με έναν τρόπο επένδυσης, σχηματίζοντας συντονισμούς διπλής κορυφής. Η φασματική διαφορά μεταξύ των διπλών κορυφών μπορεί να είναι ως η παράμετρος μέτρησης, λόγω του μήκους κύματός της που αλλάζει με την απόκριση των LPFG στην αλλαγή SRI. Στην προηγούμενη εργασία μας [18], επαληθεύσαμε θεωρητικά ότι η μέγιστη ευαισθησία των LPFGs στο SRI μπορεί να ληφθεί στο DTP ή κοντά στο DTP. Οι αισθητήρες με βάση το LPFG που σχεδιάστηκαν κοντά στο DTP τους έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως στον τομέα της βιοχημικής ανίχνευσης όλα αυτά τα χρόνια, λόγω της υψηλής ευαισθησίας τους στα υδατικά δείγματα. Ωστόσο, μπορεί να σημειωθεί ότι το LPFG που βασίζεται σε αισθητήρα DTP με ευρυζωνική σύνδεση χωρίζεται σε συντονισμούς διπλής κορυφής όταν η συσκευή βυθίζεται στο περιβάλλον περιβάλλον με RI υψηλότερο από τον αέρα (δηλαδή, το νερό). Σε αυτήν την περίπτωση, η συσκευή μπορεί να έχει χαμηλό συντελεστή ευαισθησίας, για το λόγο ότι το μήκος κύματος συντονισμού απέχει πολύ από το DTP. Για την άμβλυνση αυτού του προβλήματος, η ομάδα του P. Biswas απέδειξε θεωρητικά και πειραματικά ότι η ευαισθησία μπορεί να βελτιωθεί προσαρμόζοντας την αρχική δύναμη σύζευξης του τρόπου επένδυσης σε μια συγκεκριμένη λειτουργία επένδυσης υψηλότερης τάξης στο DTP [63]. Οι F. Chiavaioli et al. ανέφερε έναν βιοαισθητήρα που βασίζεται σε LPFG κοντά στο DTP του, με περίοδο τριβής 165 μm, για την ανίχνευση αντι-IgG [42]. Το σχήμα 4α δείχνει το αποτέλεσμα της προσομοίωσης της εξάρτησης μεταξύ του PMC για τη λειτουργία επένδυσης LP0,12 και της διαμέτρου επένδυσης ινών. Η συμπαγής μαύρη γραμμή αντιστοιχεί στη μη χαραγμένη ίνα. Η διάμετρος της επένδυσης χαράχθηκε με το διάλυμα υδροφθορικού οξέος 1%. Το Σχήμα 4β δείχνει τη φασματική εξέλιξη ενός LPFG με δύο ζώνες συντονισμού κατά τη διάρκεια της διαδικασίας χάραξης. Τα φάσματα μετάδοσης του LPFG με δύο ζώνες συντονισμού μπορούσαν να ληφθούν πριν από τη διαδικασία χάραξης (dclad=125 μm) και κατά τη διάρκεια της χάραξης με πιο κοντινές ζώνες (dclad=124,6 μm και 124,2 μm). Μειώνοντας περαιτέρω τη διάμετρο της επένδυσης στα 123,8 μm, οι ζώνες διπλού συντονισμού μετατράπηκαν σε μια ενιαία, ευρύτερη ζώνη συντονισμού (δηλαδή, μέχρι το DTP). Στη συνέχεια εξαφανίστηκε εάν η διάμετρος της επένδυσης μειώνονταν συνεχώς. Στην αξιολόγηση της απόδοσης του βιοαισθητήρα, το συμπολυμερές Eudragit L100 υιοθετήθηκε ως το χημικά τροποποιημένο στρώμα για την παροχή ελεύθερων καρβοξυλικών λειτουργικών ομάδων για την ακινητοποίηση του IgG. Ο ληφθέντος αισθητήρας με βάση το LPFG πραγματοποιήθηκε σε ανθρώπινο ορό, όπου μετρήθηκε η ανίχνευση συγκεντρώσεων anti-IgG τόσο χαμηλών όσο 70 μg/L (460 pM).

Σχήμα 3. Υπολογιζόμενη διακύμανση του μήκους κύματος συντονισμού τρόπου λειτουργίας με περίοδο LPFG. (α) Λειτουργίες m=1 έως m=10. (β) Λειτουργίες m=11 έως m=20. (γ) Λειτουργίες m=21 έως m=30. Οι μικροί κύκλοι εντοπίζουν τα σημεία καμπής των κλίσεων των καμπυλών και το LPFG παρουσιάζει τη μεγαλύτερη ευαισθησία στην περιοχή μεταξύ των δύο διακεκομμένων γραμμών. Εγκρίθηκε με από [18]. Κάτω από άδεια Creative Commons.

Εκτός από τον συντονισμό του LPFG σε μια συγκεκριμένη λειτουργία επένδυσης υψηλότερης τάξης στο DTP με μείωση της διαμέτρου επένδυσης, έχει επίσης υιοθετηθεί η διαμόρφωση του πάχους του λειτουργικού στρώματος. Η ομάδα της Korposh [43] πρότεινε έναν βιοαισθητήρα με βάση το LPFG που χρησιμοποιεί τη βιοτίνη ως βιοϋποδοχέα για την ανίχνευση της στρεπταβιδίνης (SV). Όπως φαίνεται στο Σχήμα 5, τα νανοσωματίδια πυρήνα πυριτίου-κελύφους χρυσού (SiO2:Au NPs) επικαλύφθηκαν σε ίνες χρησιμοποιώντας τη μέθοδο στρώμα προς στρώμα με τη βοήθεια ενός στρώματος πολυκατιόντος πολυ (υδροχλωρικής αλλυλαμίνης) (PAH). Ήταν βολικό να ρυθμίσετε τον βιοαισθητήρα που βασίζεται σε LPFG που λειτουργεί στο DTP χρησιμοποιώντας τη μέθοδο εναπόθεσης στρώμα προς στρώμα. Η διάμετρος των SiO2 NPs ελέγχεται επίσης για τη μελέτη της επίδρασης στην ευαισθησία και το αποτέλεσμα δείχνει ότι μεγαλύτερα SiO2 NPs (δηλαδή, 300 nm) παρουσίασαν υψηλότερη ευαισθησία. Θα μπορούσε να συμβάλει στο πιο αποτελεσματικό παρερχόμενο κύμα σε NP SiO2 διαμέτρου 300 nm. Επιπλέον, τα μεγαλύτερα NP SiO2 ήταν πιο ευνοϊκά για την εναπόθεση βιοτίνης, ενισχύοντας έτσι την ικανότητα απορρόφησης του SV. Τέλος, πέτυχαν την ανίχνευση του SV με τη χαμηλότερη μετρούμενη συγκέντρωση των 2,5 nM και αυτός ο προτεινόμενος αισθητήρας θα μπορούσε να εφαρμοστεί στη στόχευση κλινικά σχετικών πρωτεϊνικών ενώσεων, που χρειάζεται μόνο να αντικαταστήσει το πρόσδεμα.

Σχήμα 5. Σχηματική απεικόνιση της απόθεσης στρώσης προς στρώση ενός φιλμ (PAH/SiO2:Au)2 σε ένα LPFG. Εγκρίθηκε από [43]. Κάτω από άδεια Creative Commons.

Από την άλλη πλευρά, έχει αποδειχθεί ότι μια λειτουργία επένδυσης χαμηλότερης τάξης μπορεί να συμβεί κοντά στο DTP μειώνοντας τη διάμετρο της επένδυσης και στη συνέχεια επιτυγχάνεται μια πιο ευαίσθητη ικανότητα λόγω της ενίσχυσης του παροδικού πεδίου [44]. Έχοντας διαφωτιστεί από αυτό, πρόσφατα υπήρξε μια ενδιαφέρουσα πρόταση για τον σχεδιασμό μιας λειτουργίας επένδυσης χαμηλότερης τάξης (LP{3}},2 λειτουργία επένδυσης) ενός LPFG κοντά στο DTP, για την απόκτηση μιας συσκευής υψηλής ευαισθησίας [47]. Κατασκευάστηκε ένα LPFG κοντά στο DTP, ακολουθούμενο από χάραξη της διαμέτρου επένδυσης έως και 20 μm, έως ότου εμφανιστεί η λειτουργία LP{0,2 κοντά στο DTP. Η προτεινόμενη συσκευή ενσωματώθηκε σε μια κλειστή κυψέλη ροής εντός εύρους SRI από 1.333 έως 1.3335 RIU για δοκιμή, οδηγώντας σε ευαισθησία 8751 nm/SRIU. Αν και επέδειξε εξαιρετική απόδοση ως διαθλασίμετρο, πολλοί σχετικοί παράγοντες θα πρέπει να ληφθούν υπόψη στην πραγματική βιοαισθητήρα. Με βάση τα παραπάνω, η ίδια ομάδα ανέπτυξε την παραπάνω συσκευή χρησιμοποιώντας το IgG/antiIgG ως ζεύγος βιοσυζυγούς για μια εφαρμογή βιοαισθητήρα, επιτυγχάνοντας ένα όριο ανίχνευσης (LOD) 0,16 ng/mL (1,06 pM) [48]. Με μια λέξη, αισθητήρες που βασίζονται σε LPFG σχεδιασμένοι στο DTP ή κοντά στο DTP έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως για την ανίχνευση ανοσοσφαιρίνης [42,46,64], βακτηρίων [16,45,65,66], DNA [67-69] και άλλων στόχους [70-74].

Οφέλη συμπληρώματος cistanche-αύξηση της ανοσίας

3.2. Εφέ μετάβασης λειτουργίας

Όπως αναφέρθηκε στην εισαγωγή, η βιοχημική αίσθηση πραγματοποιείται με την ανίχνευση των αλλαγών του SRI όταν τα στρώματα βιοϋποδοχέα που εναποτίθενται στην περιοχή του πλέγματος αλληλεπιδρούν με τον στόχο. Αυτή η αρχή οφείλεται ουσιαστικά στο γεγονός ότι ένα μικρό τμήμα του πεδίου της λειτουργίας επένδυσης, το παρερχόμενο πεδίο, διαδίδεται στο εξωτερικό της ίνας και αλληλεπιδρά με το εξωτερικό περιβάλλον, με αποτέλεσμα n (m) eff, αλλαγές επένδυσης, οι οποίες εξαρτώνται από το πάχος της περιοχής αλληλεπίδρασης και το βάθος διείσδυσης του παροδικού πεδίου [75]. Το φαινόμενο μετάβασης τρόπου λειτουργίας (MT) έχει προταθεί για τη βελτιστοποίηση της ευαισθησίας των αισθητήρων που βασίζονται σε LPFG στις αλλαγές SRI. Μπορεί να συμβεί με την επίστρωση της επιφάνειας επένδυσης ινών με κατάλληλο πάχος υλικών υψηλής RI (HRI). Οι Del Villar et al. έχουν κάνει μια ολοκληρωμένη θεωρία και αριθμητική μέθοδο στη βιβλιογραφία τους [76]. Έδειξε ότι οι επικαλύψεις HRI θα μπορούσαν να τροποποιήσουν έναν από τους τρόπους επένδυσης, με αποτέλεσμα τη μετάβαση μεταξύ των τρόπων καθοδήγησης επένδυσης κατώτερης τάξης (δηλαδή, με υψηλότερο αποτελεσματικό δείκτη διάθλασης) σε λειτουργίες καθοδήγησης επίστρωσης και, στο εξής, αλλάζει τις τιμές του n (m) eff, επικαλυμμένο, το οποίο θα μπορούσε να αξιοποιηθεί για την ενίσχυση της ευαισθησίας των αισθητήρων. Την ίδια χρονιά, οι Andrea Cusano et al. επιβεβαίωσε πειραματικά μια ανακατανομή των τρόπων επένδυσης με ομοιόμορφη εναπόθεση επικαλύψεων HRI νανοκλίμακας κατά μήκος του LPFG και την επίδρασή τους στην ευαισθησία RI [77]. Διαφωτισμένοι από αυτό, οι Yang et al. [49] κατασκεύασαν έναν αισθητήρα μεθανίου με βάση το LPFG, που εργάζεται σε MT με επικάλυψη HRI απόθεσης πολυανθρακικού (PC)/κρυπτοφάνης Α. Χρησιμοποίησαν μια τεχνική αυτόματης εμβάπτισης για να συντονίσουν το σημείο εργασίας του αισθητήρα στην περιοχή MT (χύμα RI η ευαισθησία ήταν 3,56 × 103 nm/RIU). Η ανίχνευση του μεθανίου πραγματοποιήθηκε με υψηλή ευαισθησία 2,5 nm/% και LOD 0,2 % (v/v). Η ομάδα του Esposito ανέφερε έναν αισθητήρα με βάση το LPFG ενός άκρου για την ανίχνευση αερίου βουτανίου, τροποποιημένο με επικάλυψη HRI σε νανομεγέθη ατακτικής πολυστυρενίου [50]. Μέσω της βελτιστοποίησης του εύρους πάχους στρώματος, το σημείο εργασίας της συσκευής θα μπορούσε να ρυθμιστεί εντός της περιοχής MT. Η ανίχνευση ατμού βουτανίου πραγματοποιήθηκε με συγκεντρώσεις έως 1,0 vol%, με αποτέλεσμα την ευαισθησία 2,2 nm/vol% και την ικανότητα να ανιχνεύει συγκεντρώσεις τόσο χαμηλές όσο το ένα δέκατο του βουτανίου χαμηλότερες από το εκρηκτικό όριο. Η ίδια ερευνητική ομάδα κατασκεύασε επίσης έναν πολυστρωματικό αισθητήρα βασισμένο σε LPFG. το διάγραμμα δομής φαίνεται στο Σχήμα 6α [51]. Το στρώμα αποτελείται από φιλμ PC και ένα πολύ λεπτότερο στρώμα οξειδίου του γραφενίου (GO), όπου το πάχος νανομεγέθους του φιλμ PC ελέγχεται ευέλικτα χρησιμοποιώντας την τεχνική dip-coating, προς όφελος της ρύθμισης της συσκευής ώστε να λειτουργεί στην περιοχή MT. Το Σχήμα 6β δείχνει τη μετατόπιση μήκους κύματος της ζώνης εξασθένησης ως συνάρτηση του πάχους του υπολογιστή, του αέρα λειτουργίας και του διαλύματος PBS ως περιβάλλοντος. Το δεύτερο στρώμα του GO αξιοποιήθηκε λόγω των ιδιοτήτων βιοσυμβατότητας και των άφθονων λειτουργικών ομάδων του, που έδωσαν στη συσκευή τη δυνατότητα να δεσμεύει βιομετρικά μόρια. Στη συνέχεια, επιλέχθηκε το υψηλής συγγένειας σύστημα στρεπταβιδίνης-βιοτίνης για την αξιολόγηση της απόδοσης της συσκευής μέσω της ανίχνευσης βιοτινυλιωμένου BSA, επιτυγχάνοντας LOD 0,2 aM.

Εικόνα 6. (α) Η δομή των πολυστρωματικών ινών. (β) Αριθμητική μετατόπιση μήκους κύματος της ζώνης εξασθένησης έναντι του πάχους επικάλυψης PC. Ανατύπωση με άδεια από το [51]. Πνευματικά δικαιώματα © 2018 Elsevier BV

Εκτός από τη χρήση οργανικών υλικών HRI ως επικαλύψεις, πολλά ανόργανα υλικά έχουν επίσης επιλεγεί για να συντονίσουν το σημείο εργασίας στην περιοχή MT. Τα κύρια πλεονεκτήματα των ανόργανων υλικών επίστρωσης είναι ότι υπάρχει μεγαλύτερο διαθέσιμο εύρος τιμών RI και περισσότερες τεχνικές ανάπτυξης και ότι είναι ευκολότερο να επιτευχθεί ομοιόμορφο πάχος σε σύγκριση με τα οργανικά υλικά. Οι Piestrzy 'nska et al. ανέφερε έναν βιοαισθητήρα χωρίς ετικέτα που βασίζεται σε LPFGs, που έχει εναποτεθεί με μια λεπτή επικάλυψη οξειδίου του τανταλίου (TaOx) για ευαισθησία RI. Δεδομένου ότι το RI του TaOx ήταν τόσο υψηλό όσο 2 στο φασματικό εύρος υπερύθρων, το πάχος της επικάλυψης ελεγχόταν με ακρίβεια στο υπονανόμετρο, χρησιμοποιώντας την τεχνική εναπόθεσης ατομικού στρώματος. Η ευαισθησία RI των ληφθέντων αισθητήρων που βασίζονται σε LPFG ήταν 11,500 nm/RIU στο εύρος RI από 1,335 έως 1,345 RIU [52]. Συνεχώς, η ομάδα των Saha μελετούσε θεωρητικά το φαινόμενο της επένδυσης MT με επίστρωση με ένα στρώμα HRI Si3N4. το αποτέλεσμα έδειξε ότι η ευαισθησία RI ήταν μεγαλύτερη από 100 μm/RIU για υδατικό διάλυμα (δηλ. RI= 1.33) [53]. Μια άλλη πρόσφατη συνεισφορά από την ομάδα του Li., που χρησιμοποίησε έναν αισθητήρα με βάση το LPFG επικαλυμμένο με λεπτές μεμβράνες Au-Si για ανίχνευση RI, ήταν η επίτευξη μιας εξαιρετικά υψηλής ευαισθησίας 7267,7 nm/RIU (δηλαδή, γύρω στο RI= 1. 315); απέδωσαν αυτή την εξαιρετική απόδοση στο MT των τρόπων επένδυσης EH και σε ένα ισχυρό παροδικό πεδίο που διεισδύει στο περιβάλλον [54]. Αν και έχουν χρησιμοποιηθεί διάφοροι τύποι υλικών επίστρωσης, από οργανικά έως ανόργανα, εξακολουθούν να έχουν αρνητική επίδραση στη συσκευή που λαμβάνεται, συμπεριλαμβανομένης της επαναληψιμότητάς της, μακροπρόθεσμης σταθερότητας και απώλειας απορρόφησης [55]. Ως εκ τούτου, έχει χρησιμοποιηθεί μια νέα στρατηγική χρησιμοποιώντας ίνα διπλής επένδυσης (DCF) με προφίλ RI σχήματος W. Η ομάδα Esposito συνειδητοποίησε το φαινόμενο MT για την ευαισθησία RI γράφοντας το LPFG που κατασκευάστηκε σε ένα DCF σχήματος W για πρώτη φορά. Η εξωτερική επένδυση RI του DCF ήταν υψηλότερη από την εσωτερική επένδυση. Ως εκ τούτου, η εξωτερική επένδυση του DCF ενήργησε παρόμοια με την επικάλυψη HRI. Προκειμένου να συντονιστεί το σημείο εργασίας στην περιοχή MT αυτής της συμβουλής, η εξωτερική επένδυση χαράχθηκε με ένα χημικό αντιδραστήριο. Τέλος, η προσοχή επικεντρώθηκε στην ευαισθησία SRI, επιτυγχάνοντας ευαισθησία 420 nm/RIU σε περιβάλλον που μοιάζει με νερό, κάτι που επιβεβαίωσε ότι αυτή η συσκευή θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για βιοχημική ανίχνευση χωρίς επίστρωση HRI [55]. Στη συνέχεια, ανέπτυξαν και δοκίμασαν αυτή τη συσκευή ειδικής δομής, μέσω επικάλυψης με στρώμα GO νανοκλίμακας για να προσφέρουν λειτουργικές ομάδες για ομοιοπολικό δεσμό του αντισώματος. Επετεύχθη εύρος εργασίας από 1 ng/mL έως 100 μg/mL και LOD 0,15 ng/mL για την ανίχνευση της C-αντιδρώσας πρωτεΐνης στον ορό [56]. Πρόσφατα, η ίδια ομάδα ανέφερε έναν παρόμοιο βιοαισθητήρα DCF για την ανίχνευση της βιταμίνης D. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 7, το νανομετρικό GO επιλέχθηκε επίσης για να παρέχει καρβοξυλικές λειτουργικές ομάδες για την ομοιοπολική ακινητοποίηση του Anti-VitD3. Επιτεύχθηκε η επιλεκτική ανίχνευση με εύρος 1-1000 ng/mL σε ρυθμιστικό διάλυμα και αυτές οι συσκευές είχαν επίσης καλή απόδοση σε ένα πολύπλοκο μέσο με παρεμβαλλόμενες πρωτεΐνες [57].

Εικόνα 7. Σχηματική εικόνα για την ανίχνευση βιταμίνης D με βάση ένα LPFG σε DCF με στρώμα GO

3.3. Ο συνδυασμός αυτών των προσεγγίσεων

Όταν οι συσκευές LPFG εφαρμόζονται στη βιοχημική ανίχνευση, αντιμετωπίζουν ποικίλο εύρος RI. Για παράδειγμα, για τον συμβατικό βιοϋποδοχέα (π.χ. πρωτεΐνη, DNA, αντίσωμα) για την ανίχνευση ενός βιοστόχου (π.χ. πρωτεΐνη, αντιγόνο), ο SRI ποικίλλει από 1.333 έως 1.353 RIU [12,45]. Ωστόσο, για το LPFG τροποποιημένο με ζελατίνη ως αισθητήρα υγρασίας, το SRI ποικίλλει από 1,3408 RIU έως το RI της επένδυσης [78].

Ομοίως, το φαινόμενο MT μπορεί να καθοδηγήσει έναν από τους τρόπους επένδυσης σε λειτουργίες καθοδήγησης επίστρωσης και ένα καθορισμένο εύρος ευαισθησίας μπορεί να ρυθμιστεί με την ακριβή ρύθμιση του πάχους και τη μείωση της διαμέτρου της επένδυσης [59,61]. Υποδεικνύει ότι ο συνδυασμός τόσο του φαινομένου DTP όσο και του MT μπορεί να βελτιώσει τις ιδιότητες αίσθησης των LPFGs, συμπεριλαμβανομένης της υψηλής ευαισθησίας και του καθορισμένου εύρους εργασίας SRI. Για παράδειγμα, η ομάδα του Mateusz συνειδητοποίησε μια ευαισθησία RI 2000 nm/RIU σε ένα ευρύτερο εύρος RI (1,34–1,356 RIU) [59]. Σε αυτή την εργασία, η διάμετρος της επένδυσης και το πάχος της επίστρωσης ελέγχθηκαν σε ένα εύρος νανομέτρων για να επιτευχθούν τόσο τα αποτελέσματα DTP όσο και MT, χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της χάραξης αντιδραστικών ιόντων (RIE) και την εναπόθεση χημικών ατμών ενισχυμένη με πλάσμα ραδιοσυχνοτήτων. Επιπλέον, πολλές αναφερόμενες εργασίες έδειξαν ότι η ευαισθησία θα μπορούσε επίσης να βελτιωθεί με τη μείωση της διαμέτρου του αισθητήρα που βασίζεται σε LPFG [42,79]. Εξαιτίας αυτού, η διάμετρος της επένδυσης συνδυάστηκε με το DTP και το φαινόμενο MT για τη βελτιστοποίηση της ευαισθησίας στο SRI από τον Del Villar [60]. Για την ανάλυση της βελτιστοποίησης ενός LPFG με βάση τους τρεις παραπάνω παράγοντες χρησιμοποιήθηκε μια αριθμητική μέθοδος βασισμένη στον ακριβή υπολογισμό των τρόπων πυρήνα και επένδυσης και τη θεωρία συζευγμένου τρόπου λειτουργίας. Τελικά, ελήφθη μια σημαντική ευαισθησία 143 × 103 nm/RIU, η οποία αναμενόταν να βελτιώσει την ανάλυση των χημικών και βιολογικών αισθητήρων που βασίζονται στο LPFG. Πρόσφατα, οι Fang et al. συνδύασε επίσης επαρκώς τόσο τα φαινόμενα DTP όσο και MT χρησιμοποιώντας το TiO2 ως το νανοφίλμ υψηλής RI που εναποτίθεται με την τεχνολογία εναπόθεσης ατομικού στρώματος [61]. Για να διατηρηθεί σταθερή η φασματική διαφορά των διπλών κορυφών, επιλέχθηκε η κατάλληλη περίοδος τριψίματος σε διαφορετικά LPFG και διερευνήθηκαν διαφορετικά πάχη TiO2 για να βελτιστοποιηθεί η ευαισθησία σε ένα συγκεκριμένο εύρος SRI. Όπως φαίνεται στο σχήμα 8, έδειξε ευαισθησία SRI 10,000 nm/RIU στην περιοχή 1,336–1,3397 RIU, 42,000 nm/RIU στην περιοχή 1,4526–1,4561 RIU, 15 ,000 nm/RIU στην περιοχή 1,392–1,3971 RIU και 23.000 nm/RIU στην περιοχή 1,44–1,4436 RIU. Από το Σχήμα 8c,d, δείχνει ότι δύο περιοχές υψηλής ευαισθησίας θα μπορούσαν να πραγματοποιηθούν στην ίδια συσκευή LPFG.

Εικόνα 8. Φάσματα μετάδοσης και μετατόπιση μήκους κύματος συντονισμού σε διαφορετικές περιοχές SRI. (α) Νανοφίλμ TiO2 65 nm, Λ=230.5 μm. (β) Νανοφίλμ TiO2 15 nm, Λ=237 μm. (γ, δ) Νανοφίλμ TiO2 50 nm, Λ=230 μm. Εγκρίθηκε από [61]. Κάτω από άδεια Creative Commons.

4. Η Λειτουργικοποίηση Βιοαισθητήρων Βασισμένων σε LPFG

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι ο βιοαισθητήρας που βασίζεται σε LPFG εφαρμόζεται για τη μέτρηση της μετατόπισης μήκους κύματος που προκαλείται από την αλλαγή RI της επιφάνειας της συσκευής λόγω της επιλεκτικής προσρόφησης για τα μόρια στόχους στην επιφάνεια, αντί για τη μέτρηση της μετατόπισης μήκους κύματος που προκαλείται από την αλλαγή του RI του κύριου περιβάλλοντος μέσου. Επομένως, η λειτουργικότητα του βιοαισθητήρα που βασίζεται σε LPFG είναι ένα θεμελιώδες βήμα για την υλοποίηση βιοχημικών εφαρμογών. Γενικά, λειτουργικά στρώματα δύο μερών εναποτίθενται στην επιφάνεια του βιοαισθητήρα που βασίζεται σε LPFG: το ένα μέρος είναι το στρώμα φορέα που χρησιμοποιείται ως ακινητοποίηση του βιοϋποδοχέα και το άλλο είναι το στρώμα βιοϋποδοχέα που χρησιμοποιείται ως στοιχείο αναγνώρισης (ένζυμα, πρωτεΐνες, αντισώματα και ούτω καθεξής) για επιλεκτική σύλληψη του στόχου. Ως εκ τούτου, έχουν χρησιμοποιηθεί διάφορες μέθοδοι για την ακινητοποίηση του στρώματος του βιοϋποδοχέα πάνω στην οπτική ίνα. Η σύγκριση μεταξύ του βιοϋποδοχέα, του στόχου και της απόδοσης των διαφορετικών μεθόδων λειτουργικότητας των βιοαισθητήρων που βασίζονται σε LPFG φαίνεται στον Πίνακα 2.

Πίνακας 2. Σύγκριση διαφορετικών αναφορών για τη λειτουργικότητα βιοαισθητήρων που βασίζονται σε LPFG

4.1. ΑΠΤΕΣ Σιλανιζάτη

Η πιο αποτελεσματική μέθοδος για τη λειτουργικότητα του βιοαισθητήρα με βάση το LPFG βασίζεται στην ομοιοπολική ακινητοποίηση, λόγω της μόνιμης πρόσδεσής του στον βιοϋποδοχέα. Η σιλανοποίηση με 3- 3-αμινοπροπυλτριαιθοξυσιλάνιο (APTES) είναι μια κοινή και ιδανική μέθοδος που χρησιμοποιείται στις περισσότερες χημικές τροποποιήσεις υποστρωμάτων πυριτίας. Αυτή η μέθοδος υλοποιήθηκε με επιτυχία για την ομοιοπολική ακινητοποίηση πρωτεΐνης [101,102], DNA [67,68], αντισωμάτων [17,82,103] κ.ο.κ. Σε αυτή την περίπτωση, η οπτική ίνα απαιτεί ένα στάδιο προεπεξεργασίας για να σχηματίσει ομάδες σιλανόλης (Si-OH), με εμβάπτιση σε διάλυμα ΚΟΗ/ΝαΟΗ, οξέος ή πιράνχας. Ομοίως, ομάδες αιθοξυ (–OCH2CH3) που υπάρχουν στο μόριο APTES μπορούν επίσης να σχηματίσουν το Si-OH μέσω μιας αντίδρασης υδρόλυσης σε υδατικά περιβάλλοντα [104]. Στη συνέχεια, η συμπύκνωση μεταξύ του Si-OH οδηγεί στο σχηματισμό ενός δεσμού σιλοξάνης (Si-O-Si), επιτρέποντας στα μόρια APTES να ακινητοποιηθούν στην επιφάνεια της ίνας. Επιπλέον, τα γειτονικά μόρια APTES μπορούν να σχηματίσουν μια πολυμερή μήτρα μέσω συμπύκνωσης, με αποτέλεσμα το σχηματισμό ελεύθερων αμινο-λειτουργικών (–NH2) επιφανειών υποστρωμάτων πυριτίας [105]. Μετά την ολοκλήρωση της σιλανοποίησης, ακολουθεί ένα στάδιο ενεργοποίησης των καρβοξυλομάδων σε αντισώματα ή ένζυμα, με τη βοήθεια υδροχλωρικού 1-αιθυλ-3-(3- διμεθυλαμινοπροπυλ) καρβοδιιμιδίου (EDC) και Ν-υδροξυηλεκτριμιμίδιο (NHS). Στη συνέχεια, τα αντισώματα ή τα ένζυμα μπορούν να συνδεθούν με τις ομάδες –NH2 μέσω σχηματισμού αμιδικών δεσμών, δεσμών υδρογόνου ή ηλεκτροστατικής αλληλεπίδρασης [106]. Η ομάδα Anjli πρότεινε έναν ενζυματικό βιοαισθητήρα βασισμένο στο LPFG μέσω της σταθερής ομοιοπολικής δέσμευσης του ενζύμου λιπάσης για την ανίχνευση τριακυλογλυκεριδίων [80]. Το Σχήμα 9 δείχνει το στάδιο της ακινητοποίησης του ενζύμου λιπάσης. το ένζυμο λιπάση συνδέθηκε με την επιφάνεια της ίνας σχηματίζοντας δεσμούς αμιδίου μεταξύ των ομάδων –NH2 στις ομάδες ίνας και –COOH του ενζύμου. Η μετατόπιση μήκους κύματος μετρήθηκε σε συνδυασμό με το ένζυμο που αλληλεπιδρά με τον στόχο. Μετρήθηκε η ανίχνευση συγκεντρώσεων τριακυλογλυκεριδίων τόσο χαμηλών όσο 17,71 mg/dL. Πραγματοποιήθηκε επίσης μια ειδική εξέταση σε ανθρώπινο αίμα και ολόκληρο το πείραμα πραγματοποιήθηκε σε σταθερή θερμοκρασία 37 ◦C. Η σιλανοποίηση APTES για την ακινητοποίηση της οξειδάσης της γλυκόζης πραγματοποιήθηκε επίσης από τον Wu [81]. Σε αυτή την εργασία, η οξειδάση της γλυκόζης ακινητοποιήθηκε στο LPFG σχήματος S με την τεχνολογία σιλανοποίησης APTES και χρησιμοποιήθηκε ως ο βιοϋποδοχέας για την ανίχνευση της γλυκόζης. Η διακύμανση απώλειας μετάδοσης χρησιμοποιήθηκε ως μέτρηση που σχετίζεται με την οξειδάση της γλυκόζης και τη δέσμευση ειδικής γλυκόζης. Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι ο προτεινόμενος αισθητήρας πραγματοποίησε ευαισθησία 6,229 dB/wt% σε ένα εύρος από 0~ 1 wt%. Πιο πρόσφατα, οι Gan et al. [39] ανέπτυξε έναν αισθητήρα που βασίζεται σε LPFG με βάση το αντίσωμα κρόκου αυγού (IgY) ομοιοπολικά ακινητοποιημένο με σιλανοποίηση APTES για την ανίχνευση του Staphylococcus aureus. Η δοκιμή ανίχνευσης μπορούσε να ολοκληρωθεί σε περίπου 20 λεπτά και η ανίχνευση του Staphylococcus aureus πραγματοποιήθηκε μέχρι τα 33 CFU/mL. Ως εκ τούτου, η ανεπτυγμένη συσκευή για την ανίχνευση του Staphylococcus aureus αναμενόταν να εφαρμοστεί στον τομέα της ανίχνευσης ιατρικής και τροφίμων.

Εικόνα 9. Ακινητοποίηση ενζύμων για τη δημιουργία του στρώματος βιοαναγνώρισης στον ανιχνευτή οπτικών ινών. Ανατύπωση με άδεια από το [80]. Πνευματικά δικαιώματα © 2015 Elsevier BV

4.2. Λειτουργικότητα GO

Αν και η αμινο-λειτουργική ίνα προτείνεται ευρέως, η μοναδική λειτουργική ομάδα την καθιστά ανίκανη να συνδεθεί με άλλα είδη βιολογικών υποδοχέων, περιορίζοντας έτσι την εφαρμογή της. Διαφορετικές ερευνητικές ομάδες έχουν εστιάσει την προσοχή τους στο GO. η επιφάνεια της ίνας εναποτίθεται χημικά ή φυσικά με νανοφύλλα GO μετά τη σιλανοποίηση. Το GO είναι πλούσιο σε λειτουργικές ομάδες που περιέχουν οξυγόνο, όπως το εποξύλιο, το υδροξύλιο και το καρβοξυλικό, οι οποίες παρέχουν στο GO την ικανότητα να δεσμεύει ομοιοπολικά διάφορα βιομόρια [107]. Επιπλέον, το GO είναι επίσης προικισμένο με την ικανότητα να απορροφά βιομόρια με μη ομοιοπολική ακινητοποίηση, όπως ηλεκτροστατική, αλληλεπίδραση δεσμών υδρογόνου και π-π στοίβαξη [108,109]. Οι Chen et al. [46] ανέφερε ένα LPFG διπλής κορυφής που κατατέθηκε με νανοφύλλα GO για να ακινητοποιήσει το IgG και το IgG/anti-IgG ως βιοσυζυγές ζεύγος για ανοσοαισθητοποίηση. Υιοθέτησαν μια νέα στρατηγική για την κατάθεση του GO που βασιζόταν σε χημικούς δεσμούς ακολουθούμενους από φυσική προσρόφηση. Συνέβη χημικός δεσμός μεταξύ της ίνας που έχει σιλανοποιηθεί με APTES και του GO. Εν τω μεταξύ, τα νανοφύλλα GO προσροφήθηκαν φυσικά στην επιφάνεια των ινών, μαζί με την εξάτμιση του νερού. Τέλος, ο αισθητήρας με βάση το LPFG που εναποτέθηκε σε GO βυθίστηκε σε διάλυμα IgG και συνδέθηκε ομοιοπολικά μεταξύ τους μέσω χημείας διασταύρωσης EDC/NHS. Η ανίχνευση αντι-IgG λήφθηκε σε συγκέντρωση 7 ng/mL σε ρυθμιστικό PBS. Η επαναχρησιμοποίηση του αισθητήρα πραγματοποιήθηκε επίσης με απογύμνωση του δεσμευμένου αντι-IgG. Διαδοχικά, η ίδια ομάδα ανέπτυξε την ανίχνευση της αιμοσφαιρίνης, με βάση έναν αισθητήρα που βασίζεται σε LPFG με λειτουργικό νανοφύλλο GO [85]. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 10, ο χημικός δεσμός ακολουθούμενος από μια στρατηγική φυσικής προσρόφησης υιοθετήθηκε επίσης για την εναπόθεση GO και η αρχή ανίχνευσης βασίστηκε στη μέτρηση της διακύμανσης της έντασης συντονισμού, που προκαλείται από μη ομοιοπολική αλληλεπίδραση μεταξύ των μορίων αιμοσφαιρίνης και του GO. Το επιθυμητό πάχος GO ελεγχόταν στα 501,8 nm, το οποίο παρείχε μια σημαντική αλληλεπίδραση φωτός-ύλης μεταξύ του παροδικού πεδίου και των μορίων στόχου. Ο αισθητήρας που αναπτύχθηκε πραγματοποιήθηκε με ευαισθησία −77 dB/RIU και LOD 0,05 mg/mL για ανίχνευση αιμοσφαιρίνης.

Σχήμα 10. Σχηματική εναπόθεση GO σε συσκευή που βασίζεται σε LPFG. (α) Η διαδικασία της αλκαλικής επεξεργασίας, (β) η σιλανοποίηση APTES, (γ) η εποξειδική ομάδα του GO αντέδρασε με μια αμινομάδα επιφάνειας ίνας σιλανοποιημένης με APTES και (δ) τα νανοφύλλα GO εναποτέθηκαν στην επιφάνεια της ίνας. Ανατύπωση με άδεια από το [85]. Πνευματικά δικαιώματα © 2018 Elsevier BV

Πρόσφατα, τα όρια ανίχνευσης και η μέθοδος εναπόθεσης έχουν βελτιωθεί περαιτέρω από τους Wang et al. [{{0}}]. Σε αυτή την εργασία, ένα μικρο-κωνικό LPFG εναποτέθηκε με νανοφύλλα GO για την ανίχνευση της αιμοσφαιρίνης. Αφού ολοκλήρωσαν τη χημική σύνδεση που ακολουθήθηκε από φυσική προσρόφηση, εκμεταλλεύτηκαν το φαινόμενο της οπτικής λαβίδας για να ενισχύσουν περαιτέρω την αλληλεπίδραση μεταξύ των νανοφύλλων GO και της ίνας. Το πάχος GO των 203,6 nm ακινητοποιήθηκε πάνω στο μικρο-κωνικό LPFG. Ελήφθη το LOD του {{10}}.02 mg/mL σε διάφορες παρεμβαλλόμενες ενώσεις. Πιο πρόσφατα, η ίδια ομάδα ανέπτυξε έναν βιοαισθητήρα με την ίδια δομή για την ανίχνευση αλβουμίνης ορού βοοειδών (BSA) [87]. Ο μηχανισμός αίσθησης βασίζεται στη μέτρηση της μετατόπισης μήκους κύματος που προκαλείται από τον ομοιοπολικό δεσμό μεταξύ του GO και του BSA. Το LOD των 0,043 mg/mL, 0,029 mg/mL και 0,032 mg/mL επιτεύχθηκε σε DI νερό, ουρία και γλυκόζη, αντίστοιχα. Ομοίως, πρότειναν επίσης ένα μικρο-κωνικό LPFG που ενεργοποιείται από νανοσύνθετα GO/πολυδοπαμίνης για την ανίχνευση ιόντων κοβαλτίου [88]. Τα νανοσύνθετα εναποτέθηκαν στην μικρο-κωνική επιφάνεια LPFG λόγω της σιλανοποίησης APTES ακολουθούμενη από το φαινόμενο της οπτικής λαβίδας. Ο προτεινόμενος αισθητήρας έδειξε ευαισθησία 2,4 × 10−3 dB/ppb στο εύρος συγκέντρωσης ιόντων κοβαλτίου από 1 ppb έως 107 ppb και επιτεύχθηκε όριο ανίχνευσης συγκεντρώσεων τόσο χαμηλά όσο 0,17 ppb. Οι μικρο-κωνικοί αισθητήρες που βασίζονται σε LPFG που λειτουργούν από την GO έχουν επίσης εφαρμοστεί για ανίχνευση ιόντων Na+ και Mn2+ στο [110] και ανίχνευση ιόντων Ni{2+ στο [89].

cistanche tubulosa-βελτίωση του ανοσοποιητικού συστήματος

Κάντε κλικ εδώ για να δείτε τα προϊόντα Cistanche Enhance Immunity

【Ζητήστε περισσότερα】 Email:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

4.3. Μέθοδος συναρμολόγησης στρώμα προς στρώμα

Η μέθοδος ομοιοπολικής τροποποίησης των ινών που εισήχθη παραπάνω έχει καλή σταθερότητα. Ωστόσο, είναι πιο περίπλοκο ο έλεγχος του πάχους, όπως ο έλεγχος της συγκέντρωσης και του χρόνου αντίδρασης. Η υλοποίηση λειτουργικής επίστρωσης με ελεγχόμενο πάχος είναι επίσης ένας παράγοντας που πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά τη βελτιστοποίηση της ευαισθησίας αίσθησης της συσκευής με βάση το LPFG. Το συγκρότημα layer-by-layer (LbL) παρέχει έναν πολλά υποσχόμενο τρόπο για την ακριβή εναπόθεση μιας λειτουργικής επίστρωσης με πάχος κλίμακας νανομέτρων [70,111], που οδηγείται από ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ αντίθετα φορτισμένων πολυηλεκτρολυτών [112,113]. Η ομάδα του Tian [90] ανέπτυξε έναν αισθητήρα αλατότητας με βάση το LPFG επικαλυμμένο με ανταπόκριση ιοντικής ισχύος πολυστρωματικών πολυηλεκτρολυτών χιτοζάνης (CHI)/πολυ (ακρυλικού οξέος) (PAA) με τη μέθοδο συναρμολόγησης LbL. Η όλη διαδικασία εναπόθεσης επαναλήφθηκε 20 φορές με βύθιση της συσκευής σε πολυκατιόν CHI και πολυανιόν PAA, αντίστοιχα. Είναι ενδιαφέρον ότι η μετατόπιση μήκους κύματος συντονισμού LPFG άλλαξε από κόκκινο σε μπλε με αυξανόμενη συγκέντρωση άλατος. Θα μπορούσε να εξηγηθεί από την αποδιόγκωση ή τη διόγκωση της επικάλυψης σε απόκριση σε διαφορετικό εύρος συγκέντρωσης NaCl. Η ευαισθησία των 36 nm/M λήφθηκε στο εύρος των 0,5–0,8 M. Αυτή η έρευνα αναμενόταν επίσης να εφαρμοστεί στη βιοϊατρική και τη χορήγηση φαρμάκων. Ομοίως, η ίδια ομάδα πρότεινε επίσης έναν αισθητήρα αλατότητας επικαλυμμένο με υδρογέλη που ανταποκρίνεται στην ιοντική ισχύ στο LPFG [91]. Οι πολυηλεκτρολύτες δύο συστατικών που εναποτίθενται από το συγκρότημα LbL μπορεί να προκαλέσουν ορισμένα προβλήματα, π.χ. διασταυρούμενη ευαισθησία στο pH και μη γραμμικές σχέσεις μεταξύ της μετατόπισης του μήκους κύματος συντονισμού και της συγκέντρωσης της αλατότητας. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 11, αυτή η εργασία κατασκεύασε έναν νέο αισθητήρα επικαλυμμένο με μια υδρογέλη τεταρτοταγούς πολυ (4-βινυλοπυριδίνης) (qP4VP) μέσω συναρμολόγησης LbL, ακολουθούμενη από χημική διασύνδεση. Αξίζει να σημειωθεί ότι το πολυανιόν ΡΑΑ απελευθερώθηκε επιλεκτικά από την επικάλυψη μετά από χημική διασταύρωση για να ληφθεί υδρογέλη ενός συστατικού. Ο αισθητήρας που αναπτύχθηκε εμφάνισε ευαισθησία 7 nm/M και υπήρχε μια καλή γραμμική σχέση μεταξύ της μετατόπισης του μήκους κύματος συντονισμού και της συγκέντρωσης αλατότητας στην περιοχή από 0,4-0,8 M.

Εικόνα 11. Κατασκευή επικάλυψης υδρογέλης q37P4VP. Εγκρίθηκε από [91]. Κάτω από άδεια Creative Commons

Άλλες λειτουργικές επικαλύψεις πολυηλεκτρολύτη εναποτέθηκαν επίσης σε βιοαισθητήρα που βασίζεται σε LPFG με τη μέθοδο συναρμολόγησης LbL. Ένας βιοαισθητήρας με βάση LPFG επικαλυμμένος με ένα νανο-συναρμολογημένο λεπτό φιλμ από πολυ (χλωριούχο διαλλυλ διμεθυλαμμώνιο) (PDDA) και τετράκη (4-σουλφοφαινυλ) πορφίνη (TSPP) μέσω της τεχνικής LbL για ανίχνευση αερίου αμμωνίας κατασκευάστηκε από τον Lee et. al. [92]. Η ομάδα του Abd-Rahman κατασκεύασε ένα στρώμα επίστρωσης νανοσωματιδίων PDDA/πολυ (νατρίου-π-στυρολοσουλφονικό) (PSS)-Au σε μια επιφάνεια LPFG χρησιμοποιώντας την τεχνική LbL για ανίχνευση ιόντων υδραργύρου (II) [93]. Ο σχεδιασμένος αισθητήρας είχε εξαιρετική απόδοση στο εύρος συγκέντρωσης ιόντων υδραργύρου (II) από 0,5 ppm έως 10 ppm. Οι Liu et al. [64] ανέπτυξε έναν βιοαισθητήρα με βάση το LPFG επικαλυμμένο με πολυ (υδροχλωρική αλλυλαμίνη) (PAH)/επικαλυμμένα με χρυσό νανοσωματίδια πυριτίου μέσω της μεθόδου LbL για την ανίχνευση της στρεπταβιδίνης και της ανοσοσφαιρίνης Μ (IgM). Οι Ni et al. [94] ερεύνησε έναν αισθητήρα που βασίζεται σε LPFG με μια επίστρωση από πολυ (αιθυλενιμίνη) (PEI) και πολυ (ακρυλικό οξύ) (PAA) για ανίχνευση pH. το στρώμα επικάλυψης βελτίωσε τη διασπορά και την ικανότητα πρόσφυσης των νανοσωλήνων άνθρακα πολλαπλών τοιχωμάτων. Η ομάδα του Tian [95] θεώρησε το PAH/PAA ως λειτουργική επικάλυψη πολυηλεκτρολύτη που εναποτίθεται από το συγκρότημα LbL για τη σύνδεση ειδικών αντισωμάτων για την ανίχνευση του Staphylococcus aureus. Η λειτουργική επικάλυψη πολυηλεκτρολύτη θα μπορούσε να διευκολύνει τη βακτηριακή προσκόλληση και η ανίχνευση με LOD 224 CFU/mL αποδείχθηκε σε PBS.

4.4. Άλλες Μέθοδοι

Η μέθοδος λειτουργικοποίησης οπτικών ινών εξαρτάται σε κάποιο βαθμό από το περιβάλλον εφαρμογής. Η μέθοδος λειτουργικότητας των οπτικών ινών που εφαρμόζονται στον αέρα είναι πιο συνοπτική και απλούστερη από αυτές που εφαρμόζονται σε υδατικά διαλύματα. Για παράδειγμα, η τεχνική εμβάπτισης, η οποία είναι απλή στη λειτουργία και καθιστά εύκολο τον έλεγχο του πάχους του ευαίσθητου φιλμ, χρησιμοποιείται ευρέως στην ανίχνευση αερίων. Η ομάδα του Feng [96] ανέφερε τις σύνθετες μεμβράνες θειούχου μολυβδαινίου/κιτρικού οξέος που εναποτέθηκαν με τη χρήση τεχνικών sol-gel και εμβάπτισης σε ένα LPFG για τη μέτρηση ιχνών αερίου υδρόθειου. Το Σχήμα 12 δείχνει τις εικόνες SEM της επιφάνειας και της διατομής του LPFG επικαλυμμένου με σύνθετες μεμβράνες θειούχου μολυβδαινίου/κιτρικού οξέος. Μπορεί να παρατηρηθεί από το Σχήμα 12b ότι το πάχος της μεμβράνης ελέγχεται ομοιόμορφα στα 590 nm. Ο προτεινόμενος αισθητήρας επέδειξε υψηλή ευαισθησία 10,52 pm/ppm εντός ενός εύρους συγκέντρωσης αερίου υδρόθειου από 0 έως 70 ppm και το αέριο υδρόθειο ανιχνεύθηκε σε συγκέντρωση 0,5 ppm . Η ίδια ομάδα μελέτησε επίσης τον κωνικό αισθητήρα με βάση το LPFG που λειτουργούσε από σύνθετες μεμβράνες θειούχου μολυβδαινίου/κιτρικού οξέος για ανίχνευση αερίου υδρόθειου [114]. Επιτεύχθηκε ευαισθησία 16,65 pm/ppm. Επιπλέον, ένας αισθητήρας με βάση το LPFG επικαλυμμένος με GO αναπτύχθηκε για την ανίχνευση αερίου μονοξειδίου του αζώτου (NO) από την ομάδα του Ding [97]. Οι επικαλύψεις παρασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας την τεχνική εμβάπτισης μετά από επεξεργασία διαλύματος ΗΝΟ3 5%. Ο αισθητήρας ΝΟ εμφάνισε εξαιρετικά χαρακτηριστικά αίσθησης στο εύρος συγκέντρωσης ΝΟ από 0 έως 400 ppm. Xu et al. πρότεινε έναν αισθητήρα με βάση το LPFG που εναποτίθεται με σύνθετα υλικά GO/οξικής κυτταρίνης για ανίχνευση αμμωνίας [115]. Η μέθοδος χημικής διασύνδεσης και η τεχνική εμβάπτισης χρησιμοποιήθηκαν για την εναπόθεση αυτών των σύνθετων υλικών. Ο προτεινόμενος αισθητήρας αμμωνίας επέδειξε εξαιρετική ευαισθησία (98,32 pm/ppm).

Εικόνα 12. Εικόνες SEM (α) της πλευρικής επιφάνειας του LPFG και (β) της διατομής του σύνθετου LPFG με επίστρωση μεμβράνης. Ανατύπωση με άδεια από το [96].

Επιπλέον, τα μεταλλικά-οργανικά πλαίσια (MOFs), λόγω των εξαιρετικών ιδιοτήτων συντονίσιμου πορώδους, μεγάλης εσωτερικής επιφάνειας και οργανικής λειτουργικότητας, έχουν εφαρμοστεί ευρέως για τη λειτουργικοποίηση αισθητήρων που βασίζονται σε LPFG για ανίχνευση αερίων και άλλες ανιχνεύσεις. Τα MOF είναι υβριδικά κρυσταλλικά νανοϋλικά που αποτελούνται από μεταλλικά κατιόντα και οργανικούς συνδέτες [116-118]. Οι μέθοδοι λειτουργικότητας οπτικών ινών με MOF επικεντρώνονται κυρίως στην in situ κρυστάλλωση [119,120]. Η ομάδα της Korposh ανέπτυξε έναν αισθητήρα οργανικού ατμού με βάση το LPFG, ο οποίος λειτουργεί με φιλμ ζεολιθικού πλαισίου ιμιδαζόλης-8 (ZIF-8) ​​[121]. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 13α, οι μεμβράνες ZIF{11}} αποτέθηκαν στην επιφάνεια LPFG χρησιμοποιώντας την τεχνική κρυστάλλωσης in situ. Το φάσμα μετάδοσης του LPFG παρακολουθήθηκε κατά τη διάρκεια κάθε σταδίου τροποποίησης. Το ομοιόμορφο πάχος του ZIF-8 φαίνεται από τις εικόνες SEM στο Σχήμα 13β. Τέλος, αυτός ο προτεινόμενος αισθητήρας εκτελέστηκε με ευαισθησία 0.015 ± {{20}},001 και 0,018 ± 0,0015 nm/ppm και LOD 6,67 και 5,56 ppm για την ακετόνη και την αιθανόλη, αντίστοιχα, στο [98]. Η ίδια ομάδα κατασκεύασε έναν αισθητήρα διοξειδίου του άνθρακα (CO2) με βάση το LPFG τροποποιημένο με HKUST-1 λεπτή μεμβράνη χρησιμοποιώντας in situ κρυστάλλωση και την τεχνική LbL [99]. Η ανίχνευση του CO2 πραγματοποιήθηκε με LOD 401 ppm. Επιπλέον, τα MOF μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως πιθανές μήτρες για ενζυμική ολοκλήρωση [122]. Οι Zhu et al. ανέφερε ότι το ενθυλακωμένο με οξειδάση γλυκόζης (GOx) ZIF-8 επικαλύφθηκε στο LPFG μέσω in situ κρυστάλλωσης [100]. Ελήφθη ευαισθησία 0,5 nm/mm στην περιοχή 1-8 mM για την ανίχνευση της γλυκόζης.

5. Ανακλαστικοί αισθητήρες που βασίζονται σε LPFG

Δεδομένου ότι ένας αισθητήρας που βασίζεται σε LPFG μπορεί να συνδέει το φως από τη λειτουργία βασικού πυρήνα σε λειτουργίες επένδυσης προς τα εμπρός διάδοσης, επομένως παράγει ένα σύνολο ζωνών εξασθένησης συντονισμού με κέντρο σε διακριτά μήκη κύματος στο φάσμα μετάδοσης. Μία από τις ιδιαιτερότητες των αισθητήρων που βασίζονται σε LPFG είναι η λειτουργία τους σε λειτουργία μετάδοσης, η οποία είναι άβολη για ορισμένες βιολογικές εφαρμογές όταν πρέπει να εισαχθούν σε φιαλίδια/δοκιμαστικούς σωλήνες. Από την άποψη της υλοποίησης της σμίκρυνσης, η θύρα εκπομπής φωτός και η θύρα συλλογής σήματος πρέπει να αναπτυχθούν στην ίδια όψη. Επιπλέον, η ευαισθησία κάμψης μπορεί να επηρεάσει το μεταδιδόμενο οπτικό σήμα [123]. Επομένως, υπάρχουν ορισμένα έργα όπου η λειτουργία του τρόπου μετάδοσης του LPFG μετατρέπεται σε λειτουργία ανακλαστικού τρόπου λειτουργίας. Ο Swart, ο PL πρότεινε ένα συμβολόμετρο Michelson ενός ανιχνευτή βασισμένο σε ένα LPFG όπου η μετατόπιση φάσης του συμβολόμετρου εξαρτάται από το RI του περιβάλλοντος χώρου [124]. Η Kim DW ανέπτυξε επίσης έναν ανιχνευτή μίας ίνας που βασίζεται σε δύο παρεμβολόμετρα, το LPFG με λειτουργία ανάκλασης για ανίχνευση RI και ένα εγγενές συμβολόμετρο Fabry–Perot για μέτρηση θερμοκρασίας [125]. Αν και ο αισθητήρας συμβολόμετρου με βάση το LPFG λειτουργούσε σε λειτουργία ανάκλασης, το συνολικό μήκος του αισθητήρα μπορεί να είναι τουλάχιστον 4~5 cm λόγω της φύσης του συμβολόμετρου [124,126], το οποίο δεν ήταν βολικό για ανίχνευση in vivo. Οι Jiang et al. ανέπτυξε έναν συμπαγή ανακλαστικό αισθητήρα LPFG επικαλύπτοντας μόνο την ακραία όψη της επένδυσης με μια μεμβράνη αλουμινίου και στη συνέχεια αντανακλώντας μόνο τους τρόπους επένδυσης [127]. Το μήκος της προτεινόμενης συσκευής ήταν συνήθως 0,5~3 cm μήκος, το οποίο ήταν ίδιο με τον συμβατικό αισθητήρα που βασίζεται σε LPFG. Ωστόσο, χρησιμοποιήθηκε η πολύπλοκη διαδικασία επίστρωσης. Οι Rana S. et al. χρησιμοποίησε μια οικονομικά αποδοτική μέθοδο επίστρωσης με βούρτσα χρησιμοποιώντας διαθέσιμη πάστα αργύρου για να δημιουργήσει έναν ανακλαστικό αισθητήρα LPFG. Η ανεπτυγμένη συσκευή εκτελέστηκε με συντελεστή ευαισθησίας θερμοκρασίας 0,046 nm/◦C σε εύρος μεταξύ 23 ◦C και 200 ​​◦C [128]. Στο [129], κατασκευάστηκε ένας ανακλαστικός αισθητήρας με βάση το LPFG με έναν καθρέφτη βρόχου ινών Sagnac (SFLM) για τη μέτρηση του RI και της θερμοκρασίας. Η ταυτόχρονη μέτρηση RI και θερμοκρασίας θα μπορούσε να επιτευχθεί από αυτήν τη συσκευή, λόγω των διαφορετικών ευαισθησιών στο RI και τη θερμοκρασία του LPFG και του SFLM. Ένα άλλο αναπόφευκτο πρόβλημα των ανακλαστικών αισθητήρων που βασίζονται στο LPFG είναι η δημιουργία ανεπιθύμητων παρεμβολομετρικών ζωνών που επικαλύπτουν τις ζώνες εξασθένησης του LPFG [130,131]. Ορισμένες αποτελεσματικές προσεγγίσεις επικεντρώνονται στην ακριβή κοπή στο τέλος του LPFG [123] ή στη στίλβωση μετά τη διάσπαση [132] για να ληφθεί μια μοναδική ζώνη εξασθένησης. Στο [123], όπως φαίνεται στο Σχήμα 14, το άκρο της σχάρας κόπηκε με ακρίβεια και επιστρώθηκε με ένα ανακλαστικό στρώμα. Προκειμένου να ενισχυθεί η ευαισθησία SRI αυτής της συσκευής, η επικάλυψη HRI του ατακτικού πολυστυρενίου τροποποιήθηκε στην επιφάνεια της ίνας. Στη συνέχεια, το πολυ (μεθακρυλικό μεθυλεστέρα)-συν-μεθακρυλικό οξύ επικαλύφθηκε πάνω στην ίνα ως ένα βιο-λειτουργικό στρώμα για να ακινητοποιήσει ομοιοπολικά τον βιοϋποδοχέα. Η ανίχνευση της κατηγορίας C-λακταμάσες λήφθηκε σε συγκέντρωση της τάξης μερικών δεκάδων ηΜ σε ρυθμιστικό διάλυμα PBS.

Εικόνα 14. (α) Σχηματική όψη του τελικού ανακλαστικού μορφοτροπέα LPFG. (β) την πειραματική και αριθμητική ευαισθησία SRI. (γ) μια φωτογραφία που δείχνει τον ανακλαστικό ανιχνευτή βιοαισθητήρα LPFG που αναπτύχθηκε σε αυτή την εργασία. Ανατύπωση με άδεια από το [123]. Πνευματικά δικαιώματα © 2016 Elsevier BV

Οι Villar ID et al. [133] πρότεινε έναν απλούστερο τρόπο για να ληφθεί μια ενιαία ζώνη εξασθένησης. το άκρο της ίνας ήταν επικαλυμμένο με έναν ασημί καθρέφτη που μπορούσε να απορροφήσει την ισχύ που μεταδίδεται μέσω των τρόπων επένδυσης. Πιο ενδιαφέρον, οι Dey TK et al. [101] αφαίρεσε ένα τμήμα του LPFG σε μια αυθαίρετη θέση, χωρίς την απαίτηση ακριβούς σχίσματος ή στίλβωσης. Οι ανεπιθύμητες ζώνες συντονισμού θα μπορούσαν να αφαιρεθούν προσαρμόζοντας το PMC της λειτουργίας επένδυσης. ωφελήθηκε επίσης από την ενίσχυση της ευαισθησίας RI αυτής της συσκευής. Τέλος, ελήφθη μια ευαισθησία RI περίπου 1300 nm/RIU.

6. Συμπεράσματα

Αυτή η ανασκόπηση υπογραμμίζει τη βασική αρχή λειτουργίας των αισθητήρων που βασίζονται σε LPFG και τους μηχανισμούς ευαισθητοποίησης και ενίσχυσης της ευαισθησίας τους για χημικές και βιοϊατρικές εφαρμογές. Η βασική αρχή των βιοαισθητήρων που βασίζονται σε LPFG είναι ότι οι αλλαγές SRI μπορούν να μετατραπούν στη μέτρηση της μετατόπισης του μήκους κύματος συντονισμού ή της διακύμανσης απώλειας μετάδοσης. Για να ενισχυθεί η ευαισθησία των βιοαισθητήρων που βασίζονται σε LPFG για χημικές και βιοϊατρικές εφαρμογές, έχουν υιοθετηθεί δύο κύριες μεθοδολογίες σε πρόσφατα δημοσιευμένες εκθέσεις. Το ένα είναι να σχεδιάσετε ένα LPFG που λειτουργεί σε ή κοντά σε ένα DTP, το οποίο μπορεί να πραγματοποιηθεί ρυθμίζοντας την περίοδο πλέγματος, τη διάμετρο επένδυσης ή το πάχος του λειτουργικού στρώματος. Αυτή η μεθοδολογία έχει καλή απόδοση για την ανίχνευση ανοσοσφαιρίνης, βακτηρίων, DNA και άλλων στόχων. Το άλλο είναι το φαινόμενο MT, το οποίο μπορεί να πραγματοποιηθεί με την επίστρωση της επιφάνειας επένδυσης ινών με κατάλληλο πάχος υλικών HRI. Αυτή η μεθοδολογία έχει αποδειχθεί ότι αποδίδει καλά στην ανίχνευση οργανικών αερίων (π.χ. μεθάνιο και βουτάνιο) και πρωτεΐνης (π.χ. βιοτινυλιωμένη BSA, C-αντιδρώσα πρωτεΐνη). Ο συνδυασμός αυτών των στρατηγικών εξετάζεται επίσης σε αυτό το έγγραφο. Από την άλλη πλευρά, η λειτουργικότητα των βιοαισθητήρων που βασίζονται σε LPFG είναι ένα απαραίτητο βήμα για την επίτευξη ειδικής ανίχνευσης. Όπως φαίνεται στον Πίνακα 2, συνοψίζουμε διάφορες κοινές μεθόδους λειτουργικοποίησης που αντιστοιχούν σε διαφορετικά είδη υποδοχέων. Η σιλανοποίηση APTES εφαρμόζεται συνήθως για την ομοιοπολική σύνδεση των αντισωμάτων ή των ενζύμων, η περαιτέρω λειτουργικοποίηση με GO μπορεί να προσφέρει στη συσκευή την ικανότητα να δεσμεύει ομοιοπολικά περισσότερα είδη υποδοχέων λόγω των άφθονων λειτουργικών ομάδων του GO. Επιπλέον, η συναρμολόγηση LbL, η μέθοδος της μη ομοιοπολικής λειτουργικότητας, εξετάζεται επίσης σε αυτό το άρθρο. Το πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι είναι πιο βολικό και μπορεί να ελέγξει με ακρίβεια το πάχος του λειτουργικού στρώματος. Αυτή η μέθοδος έχει εφαρμοστεί για την εναπόθεση πολυηλεκτρολυτών για ανίχνευση αλατότητας και pH, καθώς και για ανίχνευση ιόντων, αερίων και βακτηρίων. Έχουν επίσης αναθεωρηθεί και άλλες μέθοδοι λειτουργικότητας (π.χ. επικάλυψη με εμβάπτιση και τεχνικές in situ κρυστάλλωσης). Επιπλέον, έχουν εισαχθεί και ανακλαστικοί αισθητήρες με βάση το LPFG. Αν και τα αποδεδειγμένα LPFG σε διαμορφώσεις ανάκλασης παρουσιάζουν μικρότερη ευαισθησία, μπορούν να εισαχθούν στο φιαλίδιο/δοκιμαστικό σωλήνα, κάτι που είναι πιο βολικό και πρακτικό για τις χημικές ή βιοϊατρικές εφαρμογές τους. Σε αυτή την ανασκόπηση, έχει αποδειχθεί ότι το LPFG είναι μια πολλά υποσχόμενη πλατφόρμα ανίχνευσης για χημικές και βιοϊατρικές εφαρμογές. Μια σημαντική μελλοντική κατεύθυνση θα πρέπει να είναι η εκμετάλλευση καινοτόμων υλικών επικάλυψης και μεθόδων λειτουργικοποίησης για την ανίχνευση περισσότερων ειδών βιομορίων. Επιπλέον, η εγγενής ικανότητα πολυπλεξίας του OFBS θα πρέπει να χρησιμοποιείται σε αισθητήρες που βασίζονται σε LPFG για την επίτευξη μετρήσεων πολλαπλών παραμέτρων ή πολλαπλών στόχων γράφοντας διαφορετικά πλέγματα στην ίδια συσκευή. Σε πολύπλοκα περιβάλλοντα μέτρησης, περισσότερες προσπάθειες θα πρέπει να επικεντρωθούν στη μείωση ή την εξάλειψη των επιπτώσεων διασταυρούμενης ευαισθησίας (π.χ. θερμοκρασία, καταπόνηση) στους αισθητήρες που βασίζονται σε LPFG.

cistanche tubulosa-βελτίωση του ανοσοποιητικού συστήματος

βιβλιογραφικές αναφορές

1. Mittal, S.; Kaur, Η.; Gautam, Ν.; Mantha, AK Biosensors για διάγνωση καρκίνου του μαστού: Ανασκόπηση υποδοχέων, μετατροπέων και στρατηγικών ενίσχυσης σήματος. Biosens. Βιοηλεκτρόνιο. 2017, 88, 217–231. [CrossRef] [PubMed]

2. Mehrotra, P. Biosensors and their applications—A review. J. Oral Biol. Κρανιόφακ. Res. 2016, 6, 153–159. [CrossRef]

3. Polley, Ν.; Basak, S.; Hass, R.; Pacholski, C. Πλασμονικοί αισθητήρες οπτικών ινών: Παροχή ευαίσθητων πλατφορμών βιοαισθητήρα με ελάχιστο εργαστηριακό εξοπλισμό. Biosens. Βιοηλεκτρόνιο. 2019, 132, 368–374. [CrossRef]

4. Roriz, Ρ.; Silva, S.; Frazão, Ο.; Novais, S. Αισθητήρες θερμοκρασίας οπτικών ινών και οι βιοϊατρικές εφαρμογές τους. Sensors 2020, 20, 2113. [CrossRef]

5. Esposito, F.; Srivastava, Α.; Sansone, L.; Giordano, Μ.; Campopiano, S.; Iadicicco, A. Βιοαισθητήρες χωρίς ετικέτα βασισμένοι σε πλέγματα ινών μακράς περιόδου: Μια ανασκόπηση. IEEE Sens. J. 2021, 21, 12692–12705. [CrossRef]

6. Wen, Η.-Υ.; Huang, C.-W.; Li, Υ.-L.; Chen, J.-L.; Ναι, Υ.-Τ. Chiang, C.-C. Ένας ανιχνευτής βιοαισθητήρα ινών σε σχήμα U για το MicroRNA. Sensors 2020, 20, 1509. [CrossRef]

7. Chen, K.-C.; Li, Υ.-L.; Wu, C.-W.; Chiang, C.-C. Αισθητήρας γλυκόζης που χρησιμοποιεί αισθητήρα οπτικής ίνας σχήματος U με νανοσωματίδια χρυσού και οξειδάση γλυκόζης. Sensors 2018, 18, 1217. [CrossRef]

8. Liu, J.; Xing, Υ.; Zhou, Χ.; Chen, GY; Shi. Biosens. Βιοηλεκτρόνιο. 2021, 176, 112902–112908. [CrossRef]

9. Chen, L.; Leng, Υ.-Κ.; Liu, Β.; Liu, J.; Wan, S.-P.; Wu, Τ.; Yuan, J.; Shao, L.; Gu, G.; Fu, YQJS; et al. Βιοαισθητήρας οπτικών ινών εξαιρετικά υψηλής ευαισθησίας, χωρίς ετικέτες, βασισμένος σε κωνικό συζεύκτη single mode-no core-singlemode για ανίχνευση Staphylococcus aureus. Αισθ. Ενεργοποιητές Β Χημ. 2020, 320, 128283. [CrossRef]

10. Kumar, R.; Leng, Υ.; Liu, Β.; Zhou, J.; Shao, L.; Yuan, J.; Fan, X.; Wan, S.; Wu, Τ.; Liu, JJB Bioelectronics, Υπερευαίσθητος βιοαισθητήρας βασισμένος σε μαγνητικές μικροσφαίρες ενισχυμένο συμβολόμετρο μικροϊνών. Biosens. Βιοηλεκτρόνιο. 2019, 145, 111563. [CrossRef]

11. Quero, G.; Crescitelli, Α.; Paladino, D.; Consales, Μ.; Buosciolo, Α.; Giordano, Μ.; Cutolo, Α.; Cusano, A. Εσχάρα ινών μακράς περιόδου παροδικού κύματος εντός οπτικών ινών σχήματος D για ανίχνευση δείκτη διάθλασης υψηλής ευαισθησίας. Αισθ. Ενεργοποιητές Β Χημ. 2011, 152, 196–205. [CrossRef]

12. Jang, HS; Park, KN; Kim, JP; Sim, SJ; Kwon, OJ; Han, Y.-G.; Βιοαισθητήρας DNA Lee, KS Sensitive με βάση ένα πλέγμα μακράς περιόδου που σχηματίζεται στην πλευρικά γυαλισμένη επιφάνεια της ίνας. Επιλέγω. Express 2009, 17, 3855–3860. [CrossRef] [PubMed]

13. Bekmurzayeva, Α.; Dukenbayev, Κ.; Shaimerdenova, Μ.; Bekniyazov, Ι.; Ayupova, Τ.; Sypabekova, Μ.; Molardi, C.; Tosi, D. Etched Fiber Bragg Grating Biosesensor Functionalized with Aptamers for Detection of Thrombin. Sensors 2018, 18, 4298. [CrossRef] [PubMed]

14. Sypabekova, Μ.; Korganbayev, S.; González-Vila, Á.; Caucheteur, C.; Shaimerdenova, Μ.; Ayupova, Τ.; Bekmurzayeva, Α.; Vangelista, L.; Tosi, D. Λειτουργική χαραγμένη κεκλιμένη ίνα απτααισθητήρας Bragg πλέγματος για ανίχνευση πρωτεΐνης χωρίς ετικέτα. Biosens. Βιοηλεκτρόνιο. 2019, 146, 111765. [CrossRef]

15. Lobry, Μ.; Fasseaux, Η.; Loyez, Μ.; Chah, Κ.; Goormaghtigh, Ε.; Wattiez, R.; Chiavaioli, F.; Caucheteur, C. Βιοαισθητήρες πλέγματος ινών πλασμονικού αποδιαμορφωμένου μέσω τομής φασματικών φακέλων. J. Light. Τεχνολ. 2021, 39, 7288–7295. [CrossRef]

16. Celebanska, Α.; Chiniforoshan, Υ.; Janik, Μ.; Mikulic, P.; Sellamuthu, Β.; Perreault, J.; Bock, WJ Βιοεμπνευσμένο από υδατάνθρακες διακοσμημένο πλέγμα ινών μακράς περιόδου για ανίχνευση βακτηρίων χωρίς ετικέτα. IEEE Sens. J. 2019, 19, 11965–11971. [CrossRef]

17. Xiao, Ρ.; Sun, Ζ.; Huang, Υ.; Lin, W.; Ge, Υ.; Xiao, R.; Li, Κ.; Li, Ζ.; Lu, Η.; Yang, Μ.; et al. Ανάπτυξη ενός ανοσολογικού αισθητήρα οπτικών μικροϊνών για ανάλυση αντιγόνου ειδικού προστάτη χρησιμοποιώντας πλέγμα μεγάλης περιόδου περίθλασης υψηλής τάξης. Επιλέγω. Express 2020, 28, 15783–15793. [CrossRef]

18. Shu, Χ.; Zhang, L.; Bennion, I. Χαρακτηριστικά ευαισθησίας των σχάρων ινών μακράς περιόδου. J. Light. Τεχνολ. 2002, 20, 255-266.

19. Pilla, Ρ.; Trono, C.; Baldini, F.; Chiavaioli, F.; Giordano, Μ.; Cusano, A. Γιγαντιαία ευαισθησία σχάρων μεγάλης περιόδου σε λειτουργία μετάβασης κοντά στο σημείο καμπής διασποράς: Μια ολοκληρωμένη προσέγγιση σχεδίασης. Επιλέγω. Κάτοικος της Λατβίας. 2012, 37, 4152–4154. [CrossRef]

20. Zuppolini, S.; Quero, G.; Consales, Μ.; Diodato, L.; Vaiano, Ρ.; Venturelli, Α.; Santucci, Μ.; Σπυράκης, Φ.; Κωστή, βουλευτής; Giordano, Μ.; et al. Επιλογή οπτικών ινών χωρίς ετικέτα για την ανίχνευση λακταμάσης κατηγορίας C που εκφράζονται από ανθεκτικά στα φάρμακα βακτήρια. Biomed. Επιλέγω. Express 2017, 8, 5191–5205. [CrossRef]

21. Chiavaioli, F.; Janner, D. Ανίχνευση οπτικών ινών με συντονισμούς λειτουργίας απώλειας: Εφαρμογές και προοπτικές. J. Light. Τεχνολ. 2021, 39, 3855–3870. [CrossRef]

22. Lin, Y.-C.; Chen, L.-Y. Λεπτή εφαρμογή συντονισμού λειτουργίας απώλειας που προκαλείται από ηλεκτρικό πεδίο για τη βελτίωση της απόδοσης του βιοαισθητήρα οπτικού επίπεδου κυματοδηγού. Biosensors 2021, 11, 86. [CrossRef] [PubMed]

23. Wang, W.; Mai, Ζ.; Chen, Υ.; Wang, J.; Li, L.; Su, Q.; Li, Χ.; Hong, X. Βιοαισθητήρας SPR οπτικών ινών χωρίς ετικέτα για ειδική ανίχνευση C-αντιδρώσας πρωτεΐνης. Sci. Rep. 2017, 7, 16904. [CrossRef] [PubMed]

24. Huang, C.; Zhou, Υ.; Yu, G.; Zeng, J.; Li, Q.; Shen, Κ.; Wu, Χ.; Guo, R.; Zhang, C.; Zheng, B. Αισθητήρας σχάρας ίνας μακράς περιόδου με λειτουργικό με γλουταθειόνη που βασίζεται σε συντονισμό επιφανειακών πλασμονίων για ανίχνευση ιόντων As3+. Nanotechnology 2021, 32, 485501. [CrossRef]

25. Chalyan, Τ.; Guider, R.; Pasquardini, L.; Zanetti, Μ.; Falke, F.; Schreuder, Ε.; Heideman, RG; Pederzolli, C.; Pavesi, L. Asymmetric Mach–Zehnder Interferometer Based Biosensors for Aflatoxin M1 Detection. Biosensors 2016, 6, 1. [CrossRef]

26. Janik, Μ.; Brzozowska, Ε.; Czyszczo 'n, P.; Celeba 'nska, Α.; Koba, Μ.; Gamian, Α.; Bock, WJ; ´Smietana, M. Απτααισθητήρας οπτικών ινών για ανίχνευση βακτηρίων χωρίς ετικέτα σε μικρούς όγκους. Αισθ. Ενεργοποιητές Β Χημ. 2021, 330, 129316. [CrossRef]

27. Liu, Q.; Ma, Ζ.; Wu, Q.; Wang, W. Ο βιοχημικός αισθητήρας βασίζεται σε ίνα φωτονικών κρυστάλλων υγρού πυρήνα γεμάτη με χρυσό, ασήμι και αλουμίνιο. Επιλέγω. Laser Technol. 2020, 130, 106363. [CrossRef]

28. Mahfuz, MA; Hossain, MA; Haque, Ε.; Hai, NH; Namihira, Υ.; Ahmed, F. Ένας αισθητήρας πλασμονικού δείκτη διάθλασης με διμεταλλική επίστρωση, χαμηλή απώλεια διάδοσης, βασισμένος σε φωτονικές ίνες κρυστάλλων. Sensors 2019, 19, 3794. [CrossRef]

29. Consales, Μ.; Quero, G.; Spaziani, S.; Principe, Μ.; Micco, Α.; Galdi, V.; Cutolo, Α.; Cusano, A. Βιοαισθητήρες Lab-on-Fiber Enhanced Metasurface. Laser Photonics Rev. 2020, 14, 2000180. [CrossRef]

30. Managò, S.; Quero, G.; Zito, G.; Tullii, G.; Galeotti, F.; Pisco, Μ.; De Luca, AC; Cusano, A. Tailoring lab-on-fiber SERS προσανατολίζεται προς βιολογικούς στόχους διαφορετικών μεγεθών. Αισθ. Ενεργοποιητές Β Χημ. 2021, 339, 129321. [CrossRef]

31. Marco, Ρ.; Francesco, G.; Giorgio, G.; Giuseppe, Q.; Andrea, C. Αυτοσυναρμολογούμενα περιοδικά σχέδια στο άκρο της οπτικής ίνας με συστοιχίες μικροσφαιρών. Στα Πρακτικά του 24ου Διεθνούς Συνεδρίου για τους Αισθητήρες Οπτικών Ινών, Curitiba, Βραζιλία, 28 Σεπτεμβρίου – 2 Οκτωβρίου 2015. Π. 96341Ν.

32. Badmos, AA; Sun, Q.; Sun, Ζ.; Zhang, J.; Yan, Ζ.; Lutsyk, Ρ.; Rozhin, Α.; Zhang, L. πλέγμα ινών μακράς περιόδου με λειτουργικές λειτουργίες ενζύμου σε λειτουργία μετάβασης σε σημείο καμπής διασποράς για ανίχνευση επιπέδου σακχάρου και γλυκόζης. J. Biomed. Επιλέγω. 2017, 22, 027003. [CrossRef]

33. Heidemann, BR; Chiamenti, Ι.; Oliveira, MM; Muller, Μ.; Fabris, JL Functionalized Long Period Grating — Αισθητήρας Plasmonic Fiber Applied to the Detection of Glyphosate in Water. J. Light. Τεχνολ. 2018, 36, 863–870. [CrossRef]

34. Kanka, J. Σχεδιασμός σχάρων μακράς περιόδου περιστροφικού σημείου σε φωτονική κρυσταλλική ίνα για διαθλασιμετρία αερίων. Αισθ. Ενεργοποιητές Β Χημ. 2013, 182, 16–24. [CrossRef]

35. Gu, Ζ.; Xu, Υ.; Gao, K. Σχάρα οπτικών ινών μακράς περιόδου με επίστρωση solgel για αισθητήρα αερίου. Επιλέγω. Κάτοικος της Λατβίας. 2006, 31, 2405–2407. [CrossRef]

36. Wei, W.; Nong, J.; Zhang, G.; Tang, L.; Jiang, Χ.; Chen, Ν.; Luo, S.; Lan, G.; Zhu, Y. Αισθητήρας συντονισμού επιφάνειας Plasmon με πλέγμα ινών μακράς περιόδου με βάση το γραφένιο για ανίχνευση αερίων υψηλής ευαισθησίας. Sensors 2017, 17, 2. [CrossRef]

37. Tan, S.-Y.; Lee, S.-C.; Kuramitz, Η.; Abd-Rahman, F. Μια νέα υβριδική κλίση διάχυσης πλέγματος ινών μακράς περιόδου σε σύστημα αισθητήρων λεπτών φιλμ για την ανίχνευση ιόντων υδραργύρου (II) στο νερό. Optik 2019, 194, 163040. [CrossRef]

38. Wang, J.-N. Πλατφόρμα αισθητήρα μικρορευστού πλέγματος ινών μακράς περιόδου για μέτρηση συγκέντρωσης ιόντων χλωρίου. Sensors 2011, 11, 8550–8568. [CrossRef]

39. Gan, W.; Xu, Ζ.; Li, Υ.; Bi, W.; Chu, L.; Qi, Q.; Yang, Υ.; Zhang, Ρ.; Gan, Ν.; Dai, S.; et al. Γρήγορη και ευαίσθητη ανίχνευση του Staphylococcus aureus με χρήση ανοσοαισθητήρα μακράς περιόδου με πλέγμα ινών επικαλυμμένο με αντίσωμα κρόκου αυγού. Biosens. Βιοηλεκτρόνιο. 2022, 199, 113860. [CrossRef]

40. Vengsarkar, AM; Lemaire, PJ; Judkins, JB; Bhatia, V.; Erdogan, T.; Sipe, JE Σχάρες ινών μακράς περιόδου ως φίλτρα απόρριψης ταινίας. J. Light. Τεχνολ. 1996, 14, 58–65. [CrossRef]

41. Patrick, HJ; Kersey, AD; Bucholtz, F. Ανάλυση της απόκρισης δικτυωμάτων ινών μακράς περιόδου στον εξωτερικό δείκτη διάθλασης. J. Light. Τεχνολ. 1998, 16, 1606–1612. [CrossRef]

42. Chiavaioli, F.; Biswas, Ρ.; Trono, C.; Bandyopadhyay, S.; Giannetti, Α.; Tombelli, S.; Basumallick, Ν.; Dasgupta, Κ.; Baldini, F. Προς ευαίσθητη ανοσολογική ανίχνευση χωρίς ετικέτες μέσω σχάρων ινών μακράς περιόδου περιστροφής. Biosens. Βιοηλεκτρόνιο. 2014, 60, 305–310. [CrossRef] [PubMed]

43. Marques, L.; Hernandez, FU; James, SW; Morgan, SP; Clark, Μ.; Tatam, RP; Korposh, S. Βιοαισθητήρας πλέγματος μακράς περιόδου οπτικών ινών υψηλής ευαισθησίας αγκυρωμένος με νανοσωματίδια κελύφους χρυσού πυρήνα πυριτίου. Biosens. Βιοηλεκτρόνιο. 2016, 75, 222–231. [CrossRef] [PubMed]

44. Del Villar, Ι.; Cruz, JL; Socorro, AB; Corres, JM; Matias, Βελτιστοποίηση ευαισθησίας υπερύθρων με πλέγματα ινών μακράς περιόδου με χαραγμένη επένδυση στο σημείο καμπής διασποράς. Επιλέγω. Express 2016, 24, 17680–17685. [CrossRef]

45. Dandapat, Κ.; Tripathi, SM; Chinifooroshan, Υ.; Bock, WJ; Mikulic, P. Συμπαγής και οικονομικά αποδοτικός βιοαισθητήρας μη ευαίσθητος στη θερμοκρασία, βασισμένος σε πλέγματα ινών μακράς περιόδου για ακριβή ανίχνευση βακτηρίων E. coli στο νερό. Επιλέγω. Κάτοικος της Λατβίας. 2016, 41, 4198–4201. [CrossRef]

46. ​​Liu, C.; Cai, Q.; Xu, Β.; Zhu, W.; Zhang, L.; Zhao, J.; Chen, X. Το οξείδιο του γραφενίου ενεργοποίησε το πλέγμα μακράς περιόδου για υπερευαίσθητη ανοσοαισθητοποίηση χωρίς ετικέτα. Biosens. Βιοηλεκτρόνιο. 2017, 94, 200–206. [CrossRef]

47. Dey, TK; Tombelli, S.; Biswas, Ρ.; Giannetti, Α.; Basumallick, Ν.; Baldini, F.; Bandyopadhyay, S.; Trono, C. Ανάλυση του τρόπου επένδυσης χαμηλότερης τάξης των σχάρων ινών μακράς περιόδου κοντά στο σημείο περιστροφής. J. Light. Τεχνολ. 2021, 39, 4006–4012. [CrossRef]

48. Dey, TK; Tombelli, S.; Biswas, Ρ.; Giannetti, Α.; Basumallick, Ν.; Baldini, F.; Bandyopadhyay, S.; Trono, C. Ανοσοαισθητήριο χωρίς ετικέτες με σχάρες ινών μακράς περιόδου στη λειτουργία επένδυσης χαμηλότερης τάξης και κοντά στο σημείο περιστροφής. Επιλέγω. Laser Technol. 2021, 142, 107194. [CrossRef]

49. Yang, J.; Zhou, L.; Huang, J.; Tao, C.; Li, Χ.; Chen, W. Ενίσχυση ευαισθησίας του πλέγματος ινών μακράς περιόδου λειτουργίας μετάβασης ως αισθητήρα μεθανίου με χρήση απόθεσης επικάλυψης πολυανθρακικού/κρυπτοφάνης Α υψηλού δείκτη διάθλασης. Αισθ. Ενεργοποιητές Β Χημ. 2015, 207, 477–480. [CrossRef]

50. Esposito, F.; Zotti, Α.; Ranjan, R.; Zuppolini, S.; Borriello, Α.; Campopiano, S.; Zarrelli, Μ.; Iadicicco, A. Σχάρα ινών μακράς περιόδου μονού άκρου με επίστρωση λεπτής μεμβράνης πολυστυρενίου για ανίχνευση αερίου βουτανίου. J. Light. Τεχνολ. 2018, 36, 825–832. [CrossRef]

51. Esposito, F.; Sansone, L.; Taddei, C.; Campopiano, S.; Giordano, Μ.; Iadicicco, A. Υπερευαίσθητος βιοαισθητήρας που βασίζεται σε πλέγμα μακράς περιόδου επικαλυμμένο με πολυστρωματικό πολυανθρακικό-οξείδιο γραφενίου. Αισθ. Ενεργοποιητές Β Χημ. 2018, 274, 517–526. [CrossRef]

52. Piestrzy ´ska, M.; Dominik, Μ.; Kosiel, Κ.; Janczuk-Richter, M.; Szot-Karpi ´ska, K.; Brzozowska, Ε.; Shao, L.; Niedziółka-Jonsson, J.; Bock, WJ; ´Smietana, M. Υπερευαίσθητα οξείδιο του τανταλίου νανοεπικαλυμμένα πλέγματα μακράς περιόδου για ανίχνευση διαφόρων βιολογικών στόχων. Biosens. Βιοηλεκτρόνιο. 2019, 133, 8–15. [CrossRef]

53. Saha, Ν.; Kumar, A. Αισθητήρας Δείκτη Διάθλασης Υψηλής Ευαισθησίας Βασισμένος στη Μετάβαση Τρόπου σε Κυματοδηγό Διπλού Συντονισμού Μακράς Περιόδου Εσχάρας Εγγεγραμμένης Κορυφογραμμής. J. Light. Τεχνολ. 2019, 37, 5576–5582. [CrossRef]

54. Li, Ζ.; Zhu, H. Αίσθηση απόδοσης λειτουργιών κυματοδηγού επιφάνειας που διεγείρονται σε πλέγμα ινών μακράς περιόδου με νανοεπικαλύψεις χρυσού-πυριτίου. Επιλέγω. Κάτοικος της Λατβίας. 2021, 46, 266–269. [CrossRef] [PubMed]

55. Esposito, F.; Srivastava, Α.; Sansone, L.; Giordano, Μ.; Campopiano, S.; Iadicicco, Α. Ενίσχυση ευαισθησίας σε πλέγματα μακράς περιόδου με μετάβαση τρόπου λειτουργίας σε ίνες διπλής επένδυσης χωρίς επίστρωση. IEEE Sens. J. 2020, 20, 234–241. [CrossRef]

56. Esposito, F.; Sansone, L.; Srivastava, Α.; Baldini, F.; Campopiano, S.; Chiavaioli, F.; Giordano, Μ.; Giannetti, Α.; Iadicicco, A. Σχάρα μακράς περιόδου σε ίνα διπλής επένδυσης επικαλυμμένη με οξείδιο γραφενίου ως οπτική πλατφόρμα υψηλής απόδοσης για βιοαισθητήρα. Biosens. Βιοηλεκτρόνιο. 2021, 172, 112747. [CrossRef] [PubMed]

57. Esposito, F.; Sansone, L.; Srivastava, Α.; Cusano, AM; Campopiano, S.; Giordano, Μ.; Iadicicco, A. Ανίχνευση βιταμίνης D χωρίς ετικέτα με οπτικό βιοαισθητήρα με βάση το πλέγμα ινών μακράς περιόδου. Αισθ. Ενεργοποιητές Β Χημ. 2021, 347, 130637. [CrossRef]

58. Smietana, Μ.; Koba, Μ.; Brzozowska, Ε.; Krogulski, Κ.; Nakonieczny, J.; Wachnicki, L.; Mikulic, P.; Godlewski, Μ.; Bock, WJ Ευαισθησία σχάρων μακράς περιόδου χωρίς ετικέτες, ενισχυμένη από νανοεπικαλύψεις TiO2 που εναποτίθενται σε ατομικό στρώμα. Επιλέγω. Express 2015, 23, 8441–8453. [CrossRef]

59. «Σμιετάνα, Μ.; Koba, Μ.; Mikulic, P.; Bock, WJ συνδυασμένη χάραξη ινών με βάση το πλάσμα και εναπόθεση νανοεπικάλυψης άνθρακα τύπου διαμαντιού για ενίσχυση της ευαισθησίας των σχάρων μακράς περιόδου. J. Light. Τεχνολ. 2016, 34, 4615–4619. [CrossRef]

60. Del Villar, I. Αισθητήρες υπερυψηλής ευαισθησίας βασισμένοι σε σχάρες μακράς περιόδου με επίστρωση λεπτής μεμβράνης με μειωμένη διάμετρο, σε λειτουργία μετάβασης και κοντά στο σημείο καμπής διασποράς. Επιλέγω. Express 2015, 23, 8389–8398. [CrossRef]

61. Zou, F.; Liu, Υ.; Mou, C.; Zhu, S. Βελτιστοποίηση της ευαισθησίας του δείκτη διάθλασης σε πλέγματα ινών μακράς περιόδου με επίστρωση νανοφίλμ κοντά στο σημείο καμπής διασποράς. J. Light. Τεχνολ. 2020, 38, 889–897. [CrossRef]

62. Shu, Χ.; Zhu, Χ.; Wang, Q.; Jiang, S.; Shi, W.; Huang, Ζ.; Huang, DJEL Διπλές κορυφές συντονισμού της λειτουργίας επένδυσης LP015 σε σχάρες μακράς περιόδου. Ηλεκτρόνιο. Lett 1999, 35, 649–651. [CrossRef]

63. Biswas, Ρ.; Basumallick, Ν.; Bandyopadhyay, S.; Dasgupta, Κ.; Ghosh, Α.; Bandyopadhyay, S. Ενίσχυση ευαισθησίας των σχάρων μακράς περιόδου περιστροφής με συντονισμό της αρχικής κατάστασης ζεύξης. IEEE Sens. J. 2015, 15, 1240–1245. [CrossRef]