PMMA-금 하이브리드 광섬유 암 바이오센서

본 연구는 다양한 굴절률을 가진 암세포를 조기에 감지하기 위해 준 D형 광결정 광섬유(PCF) 기반 표면 플라즈몬 공명(SPR) 바이오센서를 제안하고 유한요소법(FEM)을 활용하여 수치적으로 분석했습니다. 이 바이오센서는 플라즈몬 물질인 금(Au)과 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 고분자 코팅으로 구성됩니다. 연구팀은 플라즈몬 물질 두께와 에어 홀(air hole) 치수가 구속 손실(CL), 파장 민감도(WS), 진폭 민감도(AS) 등 주요 감지 매개변수에 미치는 영향을 체계적으로 분석했습니다. 최적값을 초과하여 플라즈몬 두께를 늘리면 에바네슨트장 침투 깊이가 감소하여 CL이 크게 증가하고 민감도는 감소하는 것을 확인했습니다. 에어 홀의 기하학적 치수 변화(±10%) 또한 센서 반응에 영향을 미쳐 정밀한 구조 최적화의 중요성을 강조했습니다. 최적화된 설계에서 제안된 바이오센서는 x-편광에서 MDA-MB-231 세포에 대해 최대 31,000 nm/RIU, y-편광에서 29,500 nm/RIU의 높은 WS를 보였습니다. 이에 상응하는 해상도는 각각 3.22 × 10−6 RIU 및 3.38 × 10−6 RIU로 낮았으며, AS는 9000 RIU−1를 초과했습니다. 본 센서에서 얻은 WS, AS 및 기타 감지 매개변수는 최근 보고된 일부 PCF-SPR 센서보다 상대적으로 높습니다. 이러한 수치적 결과는 최적화된 준 D형 PCF-SPR 바이오센서가 암세포와 관련된 굴절률 변화에 대한 향상된 민감도를 보여 조기 진단에 적합함을 시사합니다.