أجهزة استشعار لشبك الألياف لفترة طويلة للتطبيقات الكيميائية والطبية الحيوية

خلاصة: يتم اقتراح أجهزة الاستشعار الحيوية للألياف الضوئية (OFBS) بشكل متزايد نظرًا لمزاياها الجوهرية مقارنة بأجهزة الاستشعار التقليدية، بما في ذلك صغر حجمها وإمكانية التحكم عن بعد والحصانة ضد التداخل الكهرومغناطيسي. تقدم هذه المراجعة بشكل منهجي تطورات OFBS استنادًا إلى شبكات الألياف طويلة الأمد (LPFGs) للتطبيقات الكيميائية والطبية الحيوية من منظور التصميم والتشغيل. يمكن تعزيز حساسية مثل هذا المستشعر من خلال تصميم الجهاز للعمل عند نقطة تحول التشتت أو بالقرب منها، أو العمل حول انتقال الوضع، أو الجمع بينهما. بالإضافة إلى ذلك، يتم تلخيص العديد من طرق التشغيل الشائعة بالتفصيل، مثل التثبيت التساهمي لـ 3- أمينوبروبيل تريثوكسيسيلان (APTES) وتفعيل أكسيد الجرافين (GO)، والتثبيت غير التساهمي لطريقة التجميع طبقة تلو الأخرى. علاوة على ذلك، تم أيضًا تقديم أجهزة استشعار عاكسة تعتمد على LPFG بتكوينات مختلفة. يهدف هذا العمل إلى توفير فهم شامل لأجهزة الاستشعار الحيوية المستندة إلى LPFG واقتراح بعض الاتجاهات المستقبلية للاستكشاف.

cistanche tubulosa-تحسين الجهاز المناعي

الكلمات المفتاحية: أجهزة الاستشعار الحيوية؛ مستشعر الألياف الضوئية شبكات الألياف طويلة الأمد؛ تعزيز الحساسية. طريقة التشغيل

1 المقدمة

تلعب أجهزة الاستشعار الحيوية دورًا حاسمًا في مراقبة البيئة وصحة الإنسان من خلال الكشف الفعال والدقيق للكيمياء والكتلة الحيوية. يحتوي المستشعر الحيوي عادةً على مكونين رئيسيين: المستقبل الحيوي ومحول الطاقة [1]. عند تصميم جهاز الاستشعار البيولوجي، يعد اختيار المادة الحساسة المناسبة للهدف البيولوجي خطوة تكنولوجية رئيسية. مع أخذ خصائص المركبات الناتجة في الاعتبار، يعد اختيار محول الطاقة وفقًا للتغيرات الكيميائية أو الفيزيائية الناتجة عن التفاعل الجزيئي بين الهدف البيولوجي والمستقبل الحيوي خطوة مهمة أخرى. يتم تحويل إنتاج أو استهلاك الضوء والحرارة والمواد الكيميائية في عملية التعرف إلى إشارات قابلة للقياس [2]. ووفقا لهذه الآليات، يمكن اختيار محول الطاقة المناسب. المعلومات الناتجة عن عمليات الاعتراف متنوعة؛ لذلك، تمت دراسة أجهزة الاستشعار المعتمدة على الكيمياء الكهربائية، والمواد الحرارية، والبصريات على نطاق واسع. يتم اقتراح أجهزة الاستشعار البصرية، وخاصة تلك التي تعتمد على الألياف الضوئية، بشكل متزايد في التطبيقات الكيميائية والطبية الحيوية بسبب مزاياها الجوهرية على أجهزة الاستشعار التقليدية. عادةً ما تكون أجهزة الاستشعار الحيوية للألياف الضوئية (OFBS) مدمجة وصغيرة الحجم [3] وبالتالي يمكن أن تعمل مع الحد الأدنى من أحجام العينات. علاوة على ذلك، فإن OFBS قادر على تعدد الإرسال، ومحصن ضد التداخل الكهرومغناطيسي [4]، ويمكن التحكم فيه عن بعد. كما زاد عدد المنشورات على OFBS بشكل مطرد على مدى العقدين الماضيين (كما هو مبين في الشكل 1). يعتمد مبدأ العمل النموذجي لـ OFBS على مراقبة التغير في معامل الانكسار المحيط (SRI)، الناتج عن ربط الهدف البيولوجي على سطح الألياف، مما يؤدي إلى تغيير الطيف القابل للاكتشاف [5]. من أجل تعزيز حساسيتها تجاه SRI، عادةً ما يتم تشكيل OFBS إلى هياكل مجهرية وتعديلها هندسيًا لتوليد مجال سريع التلاشي في منطقة الاستشعار.

فوائد cistanche tubulosa-تقوية جهاز المناعة

تشمل أمثلة هذه الأجهزة الألياف الضوئية على شكل حرف U والمدببة [6-10]، والألياف الضوئية على شكل D [11,12]، وشبكات الألياف المحفورة أو المائلة (FBGs) [13-15]، وشبكات الألياف طويلة الأمد ( LPFGs) [16-20]، رنين الوضع المفقود (LMRs) [21,22]، رنين البلازمون السطحي (SPR) [23,24] مقاييس تداخل Mach-Zehnder (MZIs) [25,26]، الألياف البلورية الضوئية (PCF) ) [27،28] وأجهزة مختبر الألياف [29-31]. ومن بينها أن بعض الألياف المعدلة هندسيًا يجب أن تقوم بإزالة الكسوة كليًا أو جزئيًا، مما يؤثر على متانة الألياف الضوئية، وهي خاصية يجب مراعاتها في التطبيقات العملية. ولحسن الحظ، فإن البديل المثالي لتجنب هذه العملية الضارة هو تعديل معامل الانكسار داخل الألياف الضوئية؛ تحافظ الألياف القائمة على الشبكة على بنية قوية وحساسية عالية، وخاصة LPFGs، والتي تم استخدامها على نطاق واسع في استشعار معامل الانكسار، بما في ذلك استشعار الجزيئات الكيميائية الحيوية [32،33]، واستشعار الغاز [34-36] واستشعار الأيونات [37،38] ].

الشكل 1. نمو المنشورات كدالة لسنوات مكتب OFBS. البيانات من شبكة العلوم

في هذه المراجعة، ركزنا الاهتمام على أجهزة الاستشعار المستندة إلى LPFG للتطبيقات الكيميائية والطبية الحيوية من منظور التصميم والتشغيل. أولاً، يتم تقديم مبدأ أجهزة الاستشعار البيولوجية القائمة على LPFG بشكل منهجي. ثم تم تلخيص عدة طرق لتحسين حساسية هذا المستشعر وتوضيح تطبيقاتها في مجال الكيمياء الحيوية. علاوة على ذلك، فإننا نصف بشكل قاطع تطبيقات الاستشعار الحيوي لمثل هذا المستشعر بالتفصيل وفقًا للعديد من طرق التشغيل النموذجية. أخيرًا، نلخص هذه المراجعة ونقترح بعض الاتجاهات المستقبلية للاستكشاف.

2. مبدأ أجهزة الاستشعار البيولوجية القائمة على LPFG

LPFG هو تعديل دوري (عادة مع الفترة Λ {{0}}–1000 ميكرومتر) من RI في قلب الألياف، كما هو موضح في الشكل 2؛ يمكن للتشكيل أن يقرن الضوء من الوضع الأساسي الأساسي (وضع LP01) إلى أوضاع الكسوة ذات الانتشار الأمامي (LP0 أوضاع m، حيث m=2، 3، 4، . . . ) وبالتالي ينتج مجموعة من الرنين تتمركز نطاقات التوهين عند أطوال موجية منفصلة في طيف نقل LPFG [18]. بالإضافة إلى ذلك، يمكن التعبير عن حالة مطابقة الطور بين ثوابت الانتشار الفعالة للوضع LP01 والوضع LP0 m بواسطة [39]:

حيث 01 و(m) cl هما ثوابت الانتشار لوضع LP01 وLP0 m، على التوالي. Λ هي فترة الصريف. بالنسبة إلى RI (neff) الفعال لوضع LP01 وأوضاع LP0 m، يمكن التعبير عنها بواسطة ne ff ,co= 2 01 π lect و n (m) eff ,clad=(m) cl lect 2π على التوالي. في هذه الحالة، يتم تحديد أطوال موجات الرنين (δ) بواسطة RI الفعال لوضع LP01 وأوضاع LP0 m، ويمكننا الحصول على التعبير التالي [40]:

الشكل 2. رسم تخطيطي للOFBS على أساس LPFG

بالنسبة إلى LPFG محدد، يمكن أن تكون Λ ثابتة، ويتم تحديد ne ff، co بواسطة RI للنواة والكسوة، في حين أن n (m) eff، clad يعتمد على الفرق بين الكسوة RI وSRI للكسوة. ولذلك، فإن خاصية الرنين تتأثر بـ RI الفعال لمنطقة الكسوة، وهو المبدأ الأساسي للكشف البيولوجي. بهذه الطريقة، يمكن تمثيل التحول في طول موجة الرنين من خلال تغييرات SRI الناتجة عن التفاعل الجزيئي الذي يحدث على سطح الألياف. وبطبيعة الحال، يمكن تحقيق جهاز استشعار حيوي قائم على LPFG من خلال تزويد المستشعر بطبقات سريعة الاستجابة كيميائيًا للكشف بشكل انتقائي عن الأهداف البيولوجية.

3. تعزيز حساسية RI لجهاز الاستشعار البيولوجي القائم على LPFG

لتصميم جهاز الاستشعار البيولوجي القائم على LPFG، ينبغي أن يركز العمل الأكثر أهمية على كيفية تعزيز حساسية مثل هذا المستشعر. علاوة على ذلك، يُظهر التحقيق التفصيلي أنه يمكن تحقيق أفضل أداء لأجهزة الاستشعار بناءً على حساسية RI عندما يكون SRI قريبًا من الكسوة RI (أي 1.44–1.46 RIU) [41]. تجدر الإشارة إلى أن معظم أجهزة الاستشعار الحيوية مصممة للعمل في المحاليل المائية (أي 1.33-1.34 وحدة RIU)، وهو ما يختلف تمامًا عن RI الخاص بكسوة الألياف، مما يؤدي إلى إظهار الجهاز حساسية منخفضة للعينات المائية. ولمواجهة هذا التحدي، تم اقتراح عدة طرق على مر السنين. يتم تلخيص أداء هذه الأساليب لأجهزة الاستشعار البيولوجية المستندة إلى LPFG في الجدول 1.

الجدول 1. مقارنة بين الطرق المختلفة لتعزيز أجهزة الاستشعار البيولوجية المستندة إلى LPFG.

الجدول 1. تابع

3.1. نقطة تحول التشتت

المنهجية الأكثر شيوعًا هي تصميم فترة ووضع الكسوة عند أو بالقرب من نقطة تحول التشتت (DTP) وفقًا لمنحنى مطابقة الطور (PMC)، وبالتالي اقتران الوضع الأساسي للانتشار الأمامي مع وضع الكسوة عالي الترتيب [62 ]. كما هو مبين في الشكل 3، يتم توضيح العلاقة بين فترة الصريف وطول موجة الرنين بواسطة PMC، ويمكن ملاحظة DTP في PMC لكل وضع تكسية، حيث يتغير ميل وضع الترتيب الأعلى من الموجب إلى السالب كما هو موضح في الشكل 3. يزداد الطول الموجي. ومن ثم، خلال فترة صريف معينة، يقترن طولان موجيان رنينان على جانبي DTP بوضع كسوة واحد، مما يشكل رنينات ثنائية الذروة. يمكن أن يكون الفرق الطيفي بين القمم المزدوجة بمثابة معلمة قياس، نظرًا لتغير طول موجته مع استجابة LPFGs لتغيير SRI. في عملنا السابق [18]، تحققنا نظريًا من أنه يمكن الحصول على أقصى حساسية لـ LPFGs تجاه SRI عند DTP أو بالقرب منه. تم استخدام أجهزة الاستشعار المستندة إلى LPFG والمصممة بالقرب من DTP على نطاق واسع في مجال الاستشعار الكيميائي الحيوي على مر السنين، وذلك بسبب حساسيتها العالية للعينات المائية. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن LPFG المعتمد على مستشعر DTP ذو نطاق عريض ينقسم إلى رنينات مزدوجة الذروة عندما يكون الجهاز مغمورًا في البيئة المحيطة مع RI أعلى من الهواء (أي الماء). في هذه الحالة، قد يكون لدى الجهاز عامل حساسية منخفض، وذلك لأن طول موجة الرنين بعيد عن DTP. للتخفيف من هذه المشكلة، أثبتت مجموعة P. Biswas نظريًا وتجريبيًا أنه يمكن تعزيز الحساسية من خلال تخصيص قوة الاقتران الأولية لوضع الكسوة إلى وضع كسوة محدد عالي الترتيب في DTP [63]. واو تشيافايولي وآخرون. أبلغ عن جهاز استشعار حيوي قائم على LPFG بالقرب من DTP الخاص به، مع فترة صريف تبلغ 165 ميكرومتر، للكشف عن مضادات IgG [42]. يوضح الشكل 4 أ نتيجة محاكاة الاعتماد بين PMC لوضع الكسوة LP 0،12 وقطر كسوة الألياف. يتوافق الخط الأسود الصلب مع الألياف غير المحفورة؛ تم حفر قطر الكسوة بمحلول حمض الهيدروفلوريك 1٪. يوضح الشكل 4 ب التطور الطيفي لـ LPFG مع نطاقي الرنين أثناء عملية الحفر. يمكن الحصول على أطياف نقل LPFG مع نطاقي الرنين قبل عملية النقش (dclad=125 ميكرومتر) وأثناء النقش باستخدام نطاقات أقرب (dclad=124.6 ميكرومتر و124.2 ميكرومتر). بالإضافة إلى تقليل قطر الكسوة إلى 123.8 ميكرومتر، تم تحويل نطاقات الرنين المزدوجة إلى نطاق رنين واحد أوسع (أي حتى DTP). ثم اختفت إذا تم تقليل قطر الكسوة باستمرار. في تقييم أداء جهاز الاستشعار البيولوجي، تم اعتماد كوبوليمر Eudragit L100 كطبقة معدلة كيميائيًا لتوفير مجموعات وظيفية كربوكسيلية مجانية لشل حركة IgG. تم إجراء المستشعر المستند إلى LPFG الذي تم الحصول عليه في مصل الدم البشري، حيث تم قياس اكتشاف تركيزات مضادة لـ IgG منخفضة تصل إلى 70 ميكروغرام/لتر (460 مساءً).

الشكل 3. التباين المحسوب لطول موجة الرنين مع فترة LPFG. (أ) الأوضاع من m=1 إلى m=10. (ب) الأوضاع من m=11 إلى m=20. (ج) الأوضاع من م=21 إلى م=30. تحدد الدوائر الصغيرة نقاط التحول لمنحدرات المنحنيات، ويظهر LPFG أكبر حساسية في المنطقة الواقعة بين الخطين المنقطين. اعتمد من [18]. تحت رخصة المشاع الإبداعي.

بخلاف ضبط LPFG على وضع تكسية محدد عالي الترتيب في DTP عن طريق تقليل قطر الكسوة، تم أيضًا اعتماد تعديل سمك الطبقة الوظيفية. اقترحت مجموعة Korposh [43] جهاز استشعار حيوي قائم على LPFG باستخدام البيوتين كمستقبل حيوي للكشف عن الستربتافيدين (SV). كما هو مبين في الشكل 5، تم طلاء جسيمات السيليكا النانوية ذات القشرة الذهبية (SiO2: Au NPs) على ألياف باستخدام طريقة طبقة تلو طبقة بمساعدة طبقة بولي (أليلامين هيدروكلوريد) (PAH). كان من المناسب ضبط جهاز الاستشعار البيولوجي المستند إلى LPFG والذي يعمل في DTP باستخدام طريقة الترسيب طبقة تلو الأخرى. تم أيضًا التحكم في قطر SiO2 NPs لدراسة التأثير على الحساسية، وتشير النتيجة إلى أن SiO2 NPs الأكبر (أي 300 نانومتر) أظهرت حساسية أعلى. يمكن أن تساهم في موجة زائدة أكثر كفاءة في SiO2 NPs بقطر 300 نانومتر. علاوة على ذلك، كانت NPs الأكبر حجمًا من SiO2 أكثر ملاءمة لترسيب البيوتين، وبالتالي تعزيز قدرة امتصاص SV. أخيرًا، حققوا اكتشاف SV بأقل تركيز تم قياسه وهو 2.5 نانومتر، ويمكن تطبيق هذا المستشعر المقترح لاستهداف مركبات البروتين ذات الصلة سريريًا، والتي تحتاج فقط إلى استبدال الليجند.

الشكل 5. رسم توضيحي تخطيطي لترسب طبقة بطبقة من فيلم (PAH/SiO2:Au)2 على LPFG. اعتمد من [43]. تحت رخصة المشاع الإبداعي.

من ناحية أخرى، فقد ثبت أن وضع الكسوة ذو الترتيب الأدنى يمكن أن يحدث بالقرب من DTP عن طريق تقليل قطر الكسوة، ومن ثم يتم الحصول على قدرة أكثر حساسية بسبب تعزيز المجال الزائل [44]. بناءً على هذا، كان هناك مؤخرًا اقتراح مثير للاهتمام لتصميم وضع الكسوة ذي الترتيب الأدنى (وضع الكسوة LP0,2) لـ LPFG بالقرب من DTP، للحصول على جهاز عالي الحساسية [47]. تم تصنيع LPFG بالقرب من DTP، متبوعًا بحفر قطر الكسوة حتى 20 ميكرومتر، حتى ظهور وضع LP0,2 بالقرب من DTP. تم دمج الجهاز المقترح في خلية تدفق مغلقة ضمن نطاق SRI من 1.333 إلى 1.3335 RIU للاختبار، مما يؤدي إلى حساسية تبلغ 8751 نانومتر/SRIU. على الرغم من أنه أظهر أداءً ممتازًا كمقياس انكسار، إلا أنه ينبغي أخذ العديد من العوامل ذات الصلة في الاعتبار عند الاستشعار الحيوي الفعلي. على أساس ما سبق، قامت نفس المجموعة بتطوير الجهاز المذكور أعلاه باستخدام IgG/antiIgG كزوج حيوي لتطبيق الاستشعار الحيوي، مما حقق حدًا للاكتشاف (LOD) قدره 0.16 نانوغرام/مل (1.06 مساءً) [48]. باختصار، تم استخدام أجهزة الاستشعار المستندة إلى LPFG المصممة عند DTP أو بالقرب منه على نطاق واسع في الكشف عن الغلوبولين المناعي [42،46،64] والبكتيريا [16،45،65،66] والحمض النووي [67-69] وغيرها. الأهداف [70-74].

فوائد مكملات cistanche - زيادة المناعة

3.2. تأثير انتقال الوضع

كما هو مذكور في المقدمة، يتم تحقيق الاستشعار البيوكيميائي عن طريق استشعار تغيرات SRI عندما تتفاعل طبقات المستقبلات الحيوية المودعة في المنطقة الشبكية مع الهدف. يرجع هذا المبدأ أساسًا إلى حقيقة أن جزءًا صغيرًا من مجال وضع الكسوة، وهو المجال الزائل، ينتشر إلى خارج الألياف ويتفاعل مع البيئة الخارجية، مما يؤدي إلى تغيرات n (m) eff، والتي تعتمد على سمك منطقة التفاعل وعمق اختراق المجال الزائل [75]. تم اقتراح تأثير انتقال الوضع (MT) لتحسين حساسية أجهزة الاستشعار المستندة إلى LPFG لتغييرات SRI. يمكن أن يحدث ذلك عن طريق طلاء سطح تكسية الألياف بسمك مناسب لمواد ذات RI (HRI) عالية. ديل فيلار وآخرون. وقد وضعوا نظرية شاملة وطريقة عددية في مؤلفاتهم [76]. لقد أثبت أن طلاءات HRI يمكن أن تعدل أحد أوضاع الكسوة، مما يؤدي إلى الانتقال بين أوضاع الكسوة الموجهة ذات الترتيب الأدنى (أي مع مؤشر انكسار فعال أعلى) إلى أوضاع الكسوة الموجهة، ومن الآن فصاعدًا، تغير قيم n (m) eff، clad، والتي يمكن استغلالها لتعزيز حساسية أجهزة الاستشعار. في نفس العام، أندريا كوزانو وآخرون. أكدت تجريبيًا إعادة توزيع أوضاع الكسوة عن طريق ترسيب طلاءات HRI النانوية بشكل موحد على طول LPFG وتأثيرها على حساسية RI [77]. المستنير بهذا، يانغ وآخرون. [49] تم تصنيع مستشعر الميثان القائم على LPFG، والذي يعمل في MT مع ترسيب تراكب HRI للبولي كربونات (PC) / الكريبتوفان A. وقد استخدموا تقنية طلاء الغمس التلقائي لضبط نقطة عمل المستشعر في منطقة MT (مجمع RI كانت الحساسية 3.56 × 1 0 3 نانومتر / RIU). تم إجراء الكشف عن الميثان بحساسية عالية قدرها 2.5 نانومتر/% وLOD قدره 0.2 % (v/v). أبلغت مجموعة إسبوزيتو عن جهاز استشعار قائم على LPFG أحادي الطرف للكشف عن غاز البيوتان، تم تعديله باستخدام تراكب HRI النانوي من البوليسترين التكتيكي [50}. عن طريق تحسين نطاق سمك الطبقة، يمكن ضبط نقطة عمل الجهاز داخل منطقة MT. تم إجراء الكشف عن بخار البيوتان بتركيزات تصل إلى 1.0 حجم%، مما أدى إلى حساسية تبلغ 2.2 نانومتر/حجم%، ولديه القدرة على اكتشاف تركيزات منخفضة تصل إلى عُشر البيوتان أقل من حد الانفجار. قامت نفس المجموعة البحثية أيضًا بتصنيع مستشعر متعدد الطبقات يعتمد على LPFG؛ يظهر مخطط الهيكل في الشكل 6 أ [51]. تتكون الطبقة من فيلم PC وطبقة أرق بكثير من أكسيد الجرافين (GO)، حيث تم التحكم في سمك النانو لفيلم PC بمرونة باستخدام تقنية الطلاء بالغمس، لصالح ضبط الجهاز للعمل في منطقة MT. يوضح الشكل 6 ب تحول الطول الموجي لنطاق التوهين كدالة لسمك الكمبيوتر الشخصي وهواء التشغيل ومحلول PBS كمحيط. تم استغلال الطبقة الثانية من GO بسبب خصائص التوافق الحيوي ووفرة المجموعات الوظيفية، مما أعطى الجهاز القدرة على ربط الجزيئات البيومترية؛ بعد ذلك، تم اختيار نظام الستربتافيدين-البيوتين عالي الألفة لتقييم أداء الجهاز من خلال اكتشاف BSA المحتوي على البيوتينيل، مما يحقق LOD قدره 0.2 ميكرومتر.

الشكل 6. (أ) هيكل الألياف متعددة الطبقات. ( ب ) التحول العددي في الطول الموجي لنطاق التوهين مقابل سمك تراكب الكمبيوتر الشخصي. أعيد طبعه بإذن من [51]. حقوق النشر © 2018 إلسفير بي في

بالإضافة إلى استخدام المواد العضوية HRI كطلاءات، تم أيضًا اختيار العديد من المواد غير العضوية لضبط نقطة العمل في منطقة MT. المزايا الرئيسية لمواد الطلاء غير العضوية هي أن هناك نطاقًا أكبر متاحًا من قيم RI والمزيد من تقنيات النمو وأنه من الأسهل الحصول على سمك موحد مقارنة بالمواد العضوية. بيسترزي ´نسكا وآخرون. أبلغ عن جهاز استشعار حيوي خالٍ من الملصقات يعتمد على LPFGs، تم ترسيبه بطبقة رقيقة من أكسيد التنتالوم (TaOx) لحساسية RI. نظرًا لأن RI لـ TaOx كان يصل إلى 2 في النطاق الطيفي للأشعة تحت الحمراء، فقد تم التحكم بدقة في سمك التراكب عند مقياس النانومتر الفرعي، باستخدام تقنية ترسيب الطبقة الذرية. كانت حساسية RI لأجهزة الاستشعار المعتمدة على LPFG 11,500 نانومتر/RIU في نطاق RI من 1.335 إلى 1.345 RIU [52]. وبشكل مستمر، قامت مجموعة ساها بدراسة نظرية لظاهرة الكسوة MT من خلال الطلاء بطبقة HRI من Si3N4؛ وأظهرت النتيجة أن حساسية RI كانت أكثر من 100 ميكرومتر / RIU للمحلول المائي (على سبيل المثال، RI= 1.33) [53]. مساهمة حديثة أخرى من مجموعة Li.، التي استخدمت مستشعرًا يعتمد على LPFG ومغطى بأغشية رقيقة من Au-Si لاستشعار RI، كانت تحقيق حساسية فائقة تبلغ 7267.7 نانومتر/RIU (أي حوالي RI= 1. 315)؛ لقد أرجعوا هذا الأداء الممتاز إلى MT لأنماط الكسوة EH والحقل الزائل القوي الذي يخترق المناطق المحيطة [54]. على الرغم من استغلال أنواع مختلفة من مواد الطلاء، بدءًا من العضوية إلى غير العضوية، إلا أنها لا تزال لها تأثير سلبي على الجهاز الذي تم الحصول عليه، بما في ذلك ثباتها على المدى الطويل وتكرارها، وفقدان الامتصاص [55]. ولذلك، تم استخدام استراتيجية جديدة باستخدام الألياف مزدوجة الكسوة (DCF) مع ملف تعريف RI على شكل W. أدركت مجموعة Esposito تأثير MT لحساسية RI من خلال كتابة LPFG ملفقة في DCF على شكل W لأول مرة. كانت الكسوة الخارجية RI لـ DCF أعلى من الكسوة الداخلية؛ ومن ثم، فإن الكسوة الخارجية لـ DCF تعمل بشكل مشابه لتراكب HRI. من أجل ضبط نقطة العمل على منطقة MT لهذه النصيحة، تم حفر الكسوة الخارجية بواسطة كاشف كيميائي. أخيرًا، تم تركيز الاهتمام على حساسية SRI، مما حقق حساسية تبلغ 420 نانومتر/وحدة RIU في محيط يشبه الماء، مما أكد أنه يمكن استخدام هذا الجهاز للاستشعار الكيميائي الحيوي بدون طلاء HRI [55]. بعد ذلك، قاموا بتطوير واختبار جهاز الهيكل الخاص هذا، من خلال الطلاء بطبقة GO نانوية الحجم لتقديم مجموعات وظيفية لربط الجسم المضاد تساهميًا. تم تحقيق نطاق عمل من 1 نانوغرام/مل إلى 100 ميكروغرام/مل ومستوى قياس عمق قدره 0.15 نانوغرام/مل للكشف عن بروتين سي التفاعلي في المصل [56]. في الآونة الأخيرة، أبلغت نفس المجموعة عن جهاز استشعار حيوي DCF مماثل للكشف عن فيتامين د. كما هو مبين في الشكل 7، تم اختيار GO النانومتري أيضًا لتوفير مجموعات وظيفية كربوكسيلية للتثبيت التساهمي لـ Anti-VitD3. تم الحصول على الكشف الانتقائي بمدى يتراوح بين 1-1000 نانوغرام/مل في المحلول المنظم، وكان أداء هذه الأجهزة جيدًا أيضًا في وسط معقد يحتوي على بروتينات متداخلة [57].

الشكل 7. صورة تخطيطية للكشف عن فيتامين د بناءً على LPFG في DCF مع طبقة GO

3.3. مزيج من هذه النهج

عندما يتم تطبيق أجهزة LPFG على الاستشعار البيوكيميائي، فإنها تواجه نطاق RI متفاوتًا. على سبيل المثال، بالنسبة للمستقبل الحيوي التقليدي (على سبيل المثال، البروتين، الحمض النووي، الجسم المضاد) لاكتشاف الهدف الحيوي (على سبيل المثال، البروتين، المستضد)، يتراوح SRI من 1.333 إلى 1.353 وحدة RIU [12،45]. ومع ذلك، بالنسبة لـ LPFG المعدل باستخدام الجيلاتين كمستشعر للرطوبة، فإن SRI يختلف من 1.3408 RIU إلى RI للكسوة [78].

وبالمثل، يمكن لتأثير MT أن يوجه أحد أوضاع الكسوة إلى أوضاع الطلاء الموجهة، ويمكن ضبط نطاق حساسية محدد من خلال الضبط الدقيق للسمك وتقليل قطر الكسوة [59،61]. ويشير إلى أن الجمع بين تأثير DTP وMT يمكن أن يحسن خصائص استشعار LPFG، بما في ذلك الحساسية العالية ونطاق عمل SRI المحدد. على سبيل المثال، أدركت مجموعة ماتيوس حساسية RI تبلغ 2000 نانومتر/وحدة RIU في نطاق RI أوسع (1.34–1.356 وحدة RIU) [59]. في هذا العمل، تم التحكم في قطر الكسوة وسمك الطلاء في نطاق نانومتر للوصول إلى تأثيرات DTP وMT، باستخدام طريقة النقش الأيوني التفاعلي (RIE) وترسيب البخار الكيميائي المعزز بالبلازما بالتردد الراديوي. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت العديد من الأعمال المبلغ عنها أنه يمكن أيضًا تحسين الحساسية عن طريق تقليل قطر المستشعر المعتمد على LPFG [42،79]. بناءً على ذلك، تم دمج قطر الكسوة مع تأثير DTP وتأثير MT لتحسين الحساسية تجاه SRI بواسطة Del Villar [60]. تم استخدام طريقة عددية تعتمد على الحساب الدقيق لأوضاع اللب والكسوة ونظرية الوضع المزدوج لتحليل تحسين LPFG بناءً على العوامل الثلاثة المذكورة أعلاه. في النهاية، تم الحصول على حساسية كبيرة تبلغ 143 × 103 نانومتر/وحدة RIU، والتي كان من المتوقع أن تعمل على تحسين دقة أجهزة الاستشعار الكيميائية والبيولوجية القائمة على LPFG. في الآونة الأخيرة، فانغ وآخرون. تم أيضًا الجمع بشكل مناسب بين تأثيرات DTP وMT باستخدام TiO2 باعتباره غشاء نانوي عالي RI تم ترسيبه بواسطة تقنية ترسيب الطبقة الذرية [61]. للحفاظ على الفرق الطيفي للقمم المزدوجة ثابتًا، تم اختيار فترة الشبكة المناسبة في LPFGs مختلفة، وتم فحص سماكة TiO2 المختلفة لتحسين الحساسية في نطاق SRI محدد. كما هو موضح في الشكل 8، فقد أظهر حساسية SRI تبلغ 10,000 نانومتر/وحدة RIU في النطاق 1.336–1.3397 RIU, 42,000 نانومتر/RIU في النطاق 1.4526–1.4561 RIU, 15 ، 000 نانومتر / وحدة RIU في نطاق 1.392-1.3971 RIU و 23000 نانومتر / RIU في نطاق 1.44-1.4436 RIU. من الشكل 8 ج، د، يشير إلى أنه يمكن تحقيق نطاقين عاليي الحساسية في نفس جهاز LPFG.

الشكل 8. أطياف الإرسال وتحول الطول الموجي للرنين في نطاقات مختلفة من SRI. (أ) 65 نانومتر TiO2 نانوفيلم، Λ=230.5 ميكرومتر. (ب) 15 نانومتر TiO2 نانوفيلم، Λ=237 ميكرومتر. (ج،د) 50 نانومتر TiO2 نانوفيلم، Λ=230 ميكرومتر. اعتمد من [61]. تحت رخصة المشاع الإبداعي.

4. وFunctionalization من أجهزة الاستشعار البيولوجية المستندة إلى LPFG

من المهم ملاحظة أنه يتم تطبيق جهاز الاستشعار البيولوجي القائم على LPFG لقياس تحول طول الموجة الناجم عن تغير RI لسطح الجهاز بسبب الامتزاز الانتقائي للجزيئات المستهدفة على السطح، بدلاً من قياس تحول الطول الموجي الناجم عن التغيير من RI للوسط المحيط الأكبر. ولذلك، فإن تفعيل جهاز الاستشعار البيولوجي القائم على LPFG هو خطوة أساسية في تحقيق التطبيقات البيوكيميائية. بشكل عام، يتم ترسيب طبقات وظيفية مكونة من جزأين على سطح المستشعر الحيوي المعتمد على LPFG: جزء واحد هو الطبقة الحاملة المستخدمة كتثبيت للمستقبل الحيوي، والآخر هو طبقة المستقبل الحيوي المستخدمة كعنصر التعرف (الإنزيمات والبروتينات الأجسام المضادة، وما إلى ذلك) لالتقاط الهدف بشكل انتقائي. لذلك، تم استخدام طرق مختلفة لتثبيت طبقة المستقبلات الحيوية على الألياف الضوئية. يمكن رؤية المقارنة بين المستقبل الحيوي والهدف وأداء أساليب التشغيل المختلفة لأجهزة الاستشعار الحيوية المستندة إلى LPFG في الجدول 2.

الجدول 2. مقارنة بين التقارير المختلفة لتفعيل أجهزة الاستشعار البيولوجية المستندة إلى LPFG

4.1. أبتيس سيلانيزاتي

تعتمد الطريقة الأكثر فعالية لتفعيل أجهزة الاستشعار البيولوجي المستندة إلى LPFG على التثبيت التساهمي، وذلك بسبب ارتباطها الدائم بالمستقبل الحيوي. تعد عملية silanization 3- 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) طريقة شائعة ومثالية تستخدم في معظم التعديلات الكيميائية لركائز السيليكا. تم تنفيذ هذه الطريقة بنجاح لتثبيت البروتين [10}1,102] والحمض النووي [67,68] والأجسام المضادة [17,82,103]، وما إلى ذلك. في هذه الحالة، تتطلب الألياف الضوئية خطوة معالجة مسبقة لتكوين مجموعات السيلانول (Si-OH)، عن طريق الغمر في محلول KOH/NaOH، أو الحمض، أو سمكة البيرانا. وبالمثل، يمكن أيضًا لمجموعات الإيثوكسي (-OCH2CH3) الموجودة في جزيء APTES أن تشكل Si-OH من خلال تفاعل التحلل المائي في البيئات المائية [104]. بعد ذلك، يؤدي التكثيف بين Si-OH إلى تكوين رابطة سيلوكسان (Si-O-Si)، مما يسمح لجزيئات APTES بالثبات على سطح الألياف. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لجزيئات APTES المجاورة أن تشكل مصفوفة بوليمر من خلال التكثيف، مما يؤدي إلى تكوين أسطح وظيفية أمينية حرة (-NH2) من ركائز السيليكا [105]. بعد إتمام عملية السيلان، هناك خطوة لتنشيط مجموعات الكربوكسيل على الأجسام المضادة أو الإنزيمات، بمساعدة 1-إيثيل-3-(3- ثنائي ميثيل أمينوبروبيل) كاربوديميد هيدروكلوريد (EDC) و إن-هيدروكسيسوسينيميميد (هيئة الخدمات الصحية الوطنية). بعد ذلك، يمكن ربط الأجسام المضادة أو الإنزيمات بمجموعات –NH2 عن طريق تكوين روابط أميد، أو روابط هيدروجينية، أو تفاعل إلكتروستاتيكي [106]. اقترحت مجموعة Anjli جهاز استشعار حيوي إنزيمي يعتمد على LPFG من خلال الارتباط التساهمي المستقر لإنزيم الليباز للكشف عن ثلاثي الجلسريد [80]. ويبين الشكل 9 خطوة تثبيت إنزيم الليباز؛ تم ربط إنزيم الليباز بسطح الألياف عن طريق تكوين روابط أميد بين مجموعات –NH2 على الألياف ومجموعات –COOH للإنزيم. تم قياس تحول الطول الموجي بالارتباط مع تفاعل الإنزيم مع الهدف. تم قياس اكتشاف تركيزات ثلاثي الجليسريد منخفضة تصل إلى 17.71 ملجم/ديسيلتر؛ كما تم إجراء اختبار محدد على دم الإنسان، وتم إجراء التجربة بأكملها عند درجة حرارة ثابتة قدرها 37 درجة مئوية. تم إجراء عملية silanization APTES لشل حركة أوكسيديز الجلوكوز بواسطة Wu [81]. في هذا العمل، تم تثبيت أوكسيديز الجلوكوز على LPFG على شكل S بواسطة تقنية silanization APTES واستخدامه كمستقبل حيوي للكشف عن الجلوكوز. تم استخدام تباين فقدان الإرسال كقياس مرتبط بأكسيداز الجلوكوز وارتباط الجلوكوز المحدد. أظهرت النتائج التجريبية أن المستشعر المقترح حقق حساسية قدرها 6.229 ديسيبل/وزن% في نطاق من 0∼ إلى 1% بالوزن. في الآونة الأخيرة، غان وآخرون. [39] طور مستشعرًا يعتمد على LPFG يعتمد على الجسم المضاد لصفار البيض (IgY) الذي تم تجميده تساهميًا بواسطة silanization APTES للكشف عن المكورات العنقودية الذهبية. يمكن إكمال اختبار الكشف في حوالي 20 دقيقة، وتم إجراء الكشف عن المكورات العنقودية الذهبية وصولاً إلى 33 CFU/mL. ولذلك كان من المتوقع تطبيق الجهاز المطور للكشف عن المكورات العنقودية الذهبية في مجال الكشف الطبي والغذائي.

الشكل 9. تجميد الإنزيمات لإنشاء طبقة التعرف الحيوي على مسبار الألياف الضوئية. أعيد طبعه بإذن من [80]. حقوق النشر © 2015 إلسفير بي في

4.2. اذهب إلى الوظائف

على الرغم من أن الألياف الأمينية الوظيفية مقترحة على نطاق واسع، إلا أن المجموعة الوظيفية الوحيدة تجعلها غير قادرة على الارتباط بأنواع أخرى من المستقبلات البيولوجية، مما يحد من تطبيقها. ركزت مجموعات بحثية مختلفة اهتمامها على GO؛ يتم ترسيب سطح الألياف كيميائيًا أو ماديًا باستخدام أوراق نانوية GO بعد عملية السيلان. GO غني بالمجموعات الوظيفية المحتوية على الأكسجين، مثل الإيبوكسي والهيدروكسيل والكربوكسيل، والتي تزود GO بالقدرة على ربط الجزيئات الحيوية المختلفة تساهميًا [107]. علاوة على ذلك، يتمتع GO أيضًا بالقدرة على امتصاص الجزيئات الحيوية عن طريق التثبيت غير التساهمي، مثل الترابط الكهروستاتيكي والتفاعل الهيدروجيني والتكديس π–π [108,109]. تشن وآخرون. [46] أبلغ عن LPFG مزدوج الذروة مودع بأوراق نانوية GO لشل حركة IgG و IgG / anti-IgG كزوج حيوي للاستشعار المناعي. لقد تبنوا استراتيجية جديدة لإيداع GO التي تعتمد على الترابط الكيميائي يليه الامتزاز الفيزيائي. حدث الترابط الكيميائي بين ألياف APTES-silanized و GO. وفي هذه الأثناء، تم امتصاص صفائح GO النانوية فعليًا على سطح الألياف، جنبًا إلى جنب مع تبخر الماء. أخيرًا، تم غمر المستشعر المستند إلى LPFG المودع GO في محلول IgG وتم ربطه تساهميًا معًا عبر كيمياء الارتباط المتقاطع EDC/NHS. تم الحصول على الكشف عن الأجسام المضادة IgG وصولاً إلى تركيز 7 نانوغرام/مل في محلول PBS. تم أيضًا إعادة استخدام المستشعر عن طريق إزالة الأجسام المضادة IgG المقيدة. على التوالي، قامت نفس المجموعة بتطوير اكتشاف الهيموجلوبين، استنادًا إلى مستشعر LPFG القائم على وظائف الورقة النانوية GO [85]. كما هو مبين في الشكل 10، تم أيضًا اعتماد الترابط الكيميائي الذي تتبعه استراتيجية الامتزاز الفيزيائي لترسيب GO، واستند مبدأ الاستشعار إلى قياس التباين في شدة الرنين، الناجم عن التفاعل غير التساهمي بين جزيئات الهيموجلوبين وGO. تم التحكم في سمك GO المرغوب فيه حتى 501.8 نانومتر، مما وفر تفاعلًا كبيرًا بين المادة الضوئية والمجال الزائل والجزيئات المستهدفة. تم إجراء المستشعر المطور بحساسية تبلغ −77 ديسيبل / RIU و LOD قدره 0.05 مجم / مل للكشف عن الهيموجلوبين.

الشكل 10. رسم تخطيطي لترسب GO على الجهاز القائم على LPFG. (أ) عملية المعالجة القلوية، (ب) silanization APTES، (ج) تفاعلت مجموعة الايبوكسي من GO مع مجموعة أمينية من سطح الألياف silanized APTES، و (د) تم ترسيب أوراق النانو GO على سطح الألياف. أعيد طبعه بإذن من [85]. حقوق النشر © 2018 إلسفير بي في

في الآونة الأخيرة، تم تحسين حدود الكشف وطريقة الترسيب بواسطة Wang et al. [{{0}}]. في هذا العمل، تم ترسيب LPFG متناقص الصغر مع أوراق نانوية GO للكشف عن الهيموجلوبين. بعد الانتهاء من الترابط الكيميائي متبوعًا بالامتزاز الفيزيائي، استفادوا من تأثير الملقط البصري لتعزيز التفاعل بين صفائح GO النانوية والألياف. تم تجميد سمك GO البالغ 2 0 3.6 نانومتر على LPFG الصغير المستدق. تم الحصول على LOD لـ {{10}}.02 ملغم/مل في مركبات متداخلة مختلفة. وفي الآونة الأخيرة، قامت نفس المجموعة بتطوير جهاز استشعار بيولوجي له نفس البنية للكشف عن ألبومين المصل البقري (BSA) [87]. تعتمد آلية الاستشعار على قياس تحول الطول الموجي الناجم عن الترابط التساهمي بين GO وBSA. تم تحقيق LOD البالغ 0.043 ملغم / مل و 0.029 ملغم / مل و 0.032 ملغم / مل في ماء DI واليوريا والجلوكوز على التوالي. وبالمثل، فقد اقترحوا أيضًا LPFG مدبب دقيقًا يتم تشغيله بواسطة مركبات نانوية GO/polydopamine لاستشعار أيون الكوبالت [88]؛ تم ترسيب المركبات النانوية على سطح LPFG الصغير المستدق بسبب silanization APTES متبوعًا بتأثير الملقط البصري. أظهر المستشعر المقترح حساسية تبلغ 2.4 × 10 −3 ديسيبل/جزء في البليون في نطاق تركيز أيون الكوبالت من 1 جزء في البليون إلى 107 جزء في البليون، وتم تحقيق حد اكتشاف للتركيزات يصل إلى 0.17 جزء في البليون. تم أيضًا تنفيذ المستشعرات المستندة إلى LPFG الدقيقة والتي تعمل بواسطة GO للكشف عن أيونات Na + وMn2+ في [110] وNi2+ في الكشف عن الأيونات في [89].

cistanche tubulosa-تحسين الجهاز المناعي

انقر هنا لعرض منتجات Cistanche Enhance Immunity

【اطلب المزيد】 البريد الإلكتروني: cindy.xue@wecistanche.com / تطبيق Whats: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

4.3. طريقة التجميع طبقة تلو الأخرى

تتميز طريقة التعديل التساهمي للألياف المقدمة أعلاه بثبات جيد؛ ومع ذلك، فإنه أكثر تعقيدًا للتحكم في السُمك، مثل التحكم في تركيز التفاعل ووقته. يعد تحقيق الطلاء الوظيفي بسماكة يمكن التحكم فيها أيضًا عاملاً يجب أخذه في الاعتبار عند تحسين حساسية الاستشعار للجهاز المستند إلى LPFG. توفر مجموعة الطبقة تلو الأخرى (LbL) طريقة واعدة لترسيب طبقة وظيفية بدقة بسماكة بمقياس نانومتر [70,111]، مدفوعة بالتفاعلات الكهروستاتيكية بين الشوارد المتعددة الإلكتروليتات المشحونة بشكل معاكس [112,113]. قامت مجموعة Tian [9 0] بتطوير مستشعر ملوحة يعتمد على LPFG المطلي باستجابة القوة الأيونية للشيتوزان (CHI) / بولي (حمض الأكريليك) (PAA) متعدد الطبقات متعدد الإلكتروليتات بواسطة طريقة تجميع LbL. تم تكرار عملية الترسيب بأكملها 20 مرة عن طريق غمر الجهاز في polycation CHI وPolyanion PAA، على التوالي. ومن المثير للاهتمام أن تحول الطول الموجي لرنين LPFG تغير من الأحمر إلى الأزرق مع زيادة تركيز الملح. يمكن تفسير ذلك من خلال إزالة التورم أو تورم الطلاء استجابةً لنطاق مختلف من تركيز كلوريد الصوديوم. تم الحصول على حساسية 36 نانومتر / م في حدود 0.5–0.8 م. وكان من المتوقع أيضًا أن ينطبق هذا البحث على الطب الحيوي وتوصيل الأدوية. وبالمثل، اقترحت نفس المجموعة أيضًا جهاز استشعار للملوحة مطلي بمادة هيدروجيل أيونية مستجيبة للقوة على LPFG [91]. يمكن أن تسبب الشوارد المتعددة الإلكتروليتات المكونة من عنصرين والمترسبة بواسطة مجموعة LbL بعض المشكلات، على سبيل المثال، حساسية الأس الهيدروجيني المتقاطعة والعلاقات غير الخطية بين تحول طول موجة الرنين وتركيز الملوحة. كما هو مبين في الشكل 11، قام هذا العمل بتصنيع مستشعر جديد مطلي ببولي رباعي (4- فينيل بيريدين) (qP4VP) هيدروجيل عبر مجموعة LbL، متبوعًا بالربط الكيميائي. تجدر الإشارة إلى أنه تم إطلاق بوليانيون PAA بشكل انتقائي من الطلاء بعد الربط الكيميائي للحصول على هيدروجيل مكون واحد. أظهر المستشعر المطور حساسية قدرها 7 نانومتر/م، وكانت هناك علاقة خطية جيدة بين تحول طول موجة الرنين وتركيز الملوحة في نطاق 0.4-0.8 م.

الشكل 11. تصنيع طلاء هيدروجيل q37P4VP. اعتمد من [91]. تحت رخصة المشاع الإبداعي

تم أيضًا ترسيب الطلاءات الوظيفية المتعددة الإلكتروليت على جهاز الاستشعار البيولوجي المستند إلى LPFG بواسطة طريقة التجميع LbL. تم تصنيع جهاز استشعار حيوي قائم على LPFG ومغطى بطبقة رقيقة متناهية الصغر من بولي (ثنائي كلوريد ثنائي ميثيل الأمونيوم) (PDDA) وتتراكيس (4- سلفوفينيل) بورفين (TSPP) عبر تقنية LbL للكشف عن غاز الأمونيا بواسطة Lee et آل. [92]. قامت مجموعة عبد الرحمن بتصنيع طبقة طلاء PDDA/بولي (سلفونات الصوديوم-p-ستيرين) (PSS)-Au على سطح LPFG باستخدام تقنية LbL لاستشعار أيونات الزئبق (II) [93]. يتمتع المستشعر المصمم بأداء ممتاز في نطاق تركيز أيون الزئبق (II) الذي يتراوح بين 0.5 جزء في المليون إلى 10 جزء في المليون. ليو وآخرون. [64] طور مستشعرًا حيويًا قائمًا على LPFG مطليًا ببولي (هيدروكلوريد الأليلامين) (PAH) / جزيئات السيليكا النانوية المطلية بالذهب عبر طريقة LbL للكشف عن الستربتافيدين والجلوبيولين المناعي M (IgM). ني وآخرون. [94] قام بفحص جهاز استشعار قائم على LPFG مع طلاء بولي (إيثيلينيمين) (PEI) وبولي (حمض الأكريليك) (PAA) لاستشعار الرقم الهيدروجيني؛ أدت طبقة الطلاء إلى تحسين التشتت والقدرة على الالتصاق لأنابيب الكربون النانوية متعددة الجدران. اعتبرت مجموعة Tian [95] PAH/PAA بمثابة طلاء وظيفي متعدد الإلكتروليت تم ترسيبه بواسطة مجموعة LbL لربط أجسام مضادة محددة للكشف عن المكورات العنقودية الذهبية. يمكن للطلاء الوظيفي متعدد الإلكتروليت أن يسهل التصاق البكتيريا، وقد تم الكشف عن LOD بمقدار 224 CFU/mL في PBS.

4.4. أساليب أخرى

تعتمد طريقة تشغيل الألياف الضوئية على بيئة التطبيق إلى حد ما. تعد طريقة تشغيل الألياف الضوئية المطبقة في الهواء أكثر إيجازًا وأبسط من تلك المطبقة في المحاليل المائية. على سبيل المثال، تُستخدم تقنية الطلاء بالغمس، والتي تتميز بسهولة التشغيل وتسهل التحكم في سمك الطبقة الحساسة، على نطاق واسع في استشعار الغاز. أبلغت مجموعة Feng [96] عن الأفلام المركبة من كبريتيد الموليبدينوم / حامض الستريك التي تم ترسيبها باستخدام تقنيات sol-gel وطلاء الغمس على LPFG لقياس غاز كبريتيد الهيدروجين النزري. يوضح الشكل 12 صور SEM للسطح والمقطع العرضي لـ LPFG المطلي بأغشية مركبة من كبريتيد الموليبدينوم/حمض الستريك. يمكن ملاحظة من الشكل 12 ب أنه تم التحكم في سمك الفيلم بشكل موحد عند 59 0 نانومتر. أظهر المستشعر المقترح حساسية عالية تبلغ 10.52 م/جزء في المليون ضمن نطاق تركيز غاز كبريتيد الهيدروجين من 0 إلى 70 جزء في المليون، وتم اكتشاف غاز كبريتيد الهيدروجين وصولاً إلى تركيز 0.5 جزء في المليون. . قامت نفس المجموعة أيضًا بدراسة المستشعر المستدق القائم على LPFG والذي يتم تشغيله بواسطة أفلام مركبة من كبريتيد الموليبدينوم / حمض الستريك لاستشعار غاز كبريتيد الهيدروجين [114]. تم تحقيق حساسية قدرها 16.65 م/جزء في المليون. بالإضافة إلى ذلك، تم تطوير مستشعر قائم على LPFG مطلي بـ GO للكشف عن غاز أكسيد النيتريك (NO) بواسطة مجموعة Ding [97]. تم تحضير الطلاءات باستخدام تقنية الطلاء بالغمس بعد معالجة محلول HNO3 بنسبة 5%. أظهر مستشعر NO ميزات استشعار ممتازة في نطاق تركيز NO من 0 إلى 400 جزء في المليون. شو وآخرون. اقترح مستشعرًا قائمًا على LPFG مرسبًا بمركبات خلات GO/السليلوز لاستشعار الأمونيا [115]. تم استخدام طريقة الربط الكيميائي وتقنية الطلاء بالغمس لترسيب هذه المركبات. أظهر مستشعر الأمونيا المقترح حساسية ممتازة (98.32 م/جزء في المليون).

الشكل 12. صور SEM لـ (أ) السطح الجانبي للـ LPFG و (ب) المقطع العرضي للـ LPFG المركب المغلفة بالغشاء. أعيد طبعه بإذن من [96].

بالإضافة إلى ذلك، تم تطبيق الأطر المعدنية العضوية (MOFs)، بسبب خصائصها الممتازة للمسامية القابلة للضبط، ومساحة السطح الداخلية الكبيرة، والوظائف العضوية، على نطاق واسع لتفعيل أجهزة الاستشعار المستندة إلى LPFG لاستشعار الغاز وأجهزة الاستشعار الأخرى. الأطر العضوية المعدنية عبارة عن مواد نانوية بلورية هجينة تتكون من الكاتيونات المعدنية والروابط العضوية [116-118]. تركز طرق تشغيل الألياف الضوئية باستخدام الأطر العضوية المعدنية بشكل أساسي على التبلور في الموقع [119,120}. طورت مجموعة Korposh مستشعر بخار عضوي قائم على LPFG يعمل بواسطة أفلام إطار إيميدازول الزيوليتي -8 (ZIF-8) ​​[121]. كما هو مبين في الشكل 13أ، تم ترسيب أفلام ZIF-8 على سطح LPFG باستخدام تقنية البلورة في الموقع. تمت مراقبة طيف النقل الخاص بـ LPFG أثناء كل خطوة تعديل. يظهر السماكة الموحدة لـ ZIF -8 من خلال صور SEM في الشكل 13 ب. أخيرًا، تم إجراء هذا المستشعر المقترح بحساسية 0.015 ± {{20}}.001 و0.018 ± 0.0015 نانومتر/جزء في المليون وLOD قدره 6.67 و5.56 جزء في المليون للأسيتون والإيثانول، على التوالي، في [98]. قامت نفس المجموعة بتصنيع مستشعر ثاني أكسيد الكربون (CO2) المعتمد على LPFG والذي تم تعديله باستخدام فيلم رقيق HKUST-1 باستخدام التبلور في الموقع وتقنية LbL [99]. تم إجراء الكشف عن ثاني أكسيد الكربون باستخدام LOD قدره 401 جزء في المليون. علاوة على ذلك، يمكن أيضًا استخدام الأطر العضوية المعدنية كمصفوفات محتملة لتكامل الإنزيمات [122]. تشو وآخرون. ذكرت أن ZIF -8 المغلف بأكسيداز الجلوكوز (GOx) تم تغليفه على LPFG عبر التبلور في الموقع [100]. تم الحصول على حساسية قدرها 0.5 نانومتر / مم في حدود 1-8 مم للكشف عن الجلوكوز.

5. أجهزة الاستشعار القائمة على LPFG العاكسة

نظرًا لأن المستشعر المعتمد على LPFG يمكنه ربط الضوء من الوضع الأساسي الأساسي إلى أوضاع الكسوة التي تنتشر للأمام، فإنه ينتج بالتالي مجموعة من نطاقات التوهين الرنانة المتمركزة عند أطوال موجية منفصلة في طيف النقل. إحدى خصائص أجهزة الاستشعار المستندة إلى LPFG هي عملها في وضع الإرسال، وهو أمر غير مناسب لبعض التطبيقات البيولوجية عندما تحتاج إلى إدخالها في قارورة/أنابيب اختبار. من وجهة نظر تحقيق التصغير، يجب نشر منفذ انبعاث الضوء ومنفذ تجميع الإشارة على نفس الجانب. علاوة على ذلك، يمكن لحساسية الانحناء أن تتداخل مع الإشارة الضوئية المرسلة [123]. ولذلك، هناك بعض الأعمال التي يتم فيها تحويل تشغيل وضع الإرسال لـ LPFG إلى تشغيل وضع الانعكاس. اقترح Swart, PL مقياس تداخل ميشيلسون أحادي التحقيق يعتمد على LPFG حيث يعتمد تحول طور مقياس التداخل على RI للمناطق المحيطة [124]. طور Kim DW أيضًا مسبارًا أحادي الألياف يعتمد على مقياسي تداخل، LPFG في وضع الانعكاس لاستشعار RI ومقياس تداخل Fabry-Perot الجوهري لقياس درجة الحرارة [125]. على الرغم من أن مستشعر مقياس التداخل القائم على LPFG يعمل في وضع الانعكاس، إلا أن الطول الإجمالي للمستشعر قد يكون على الأقل 4 ~ 5 سم نظرًا لطبيعة مقياس التداخل [124,126]، والذي كان غير مناسب للكشف في الجسم الحي. جيانغ وآخرون. طور مستشعر LPFG عاكس مدمج من خلال طلاء جانب الكسوة فقط بطبقة من الألومنيوم، ومن ثم عكس أوضاع الكسوة فقط [127]. كان طول الجهاز المقترح عادةً 0.5~3 سم، وهو نفس طول المستشعر التقليدي المعتمد على LPFG. ومع ذلك، تم استخدام عملية الطلاء المعقدة. رنا س. وآخرون. استخدمت طريقة طلاء الفرشاة فعالة من حيث التكلفة باستخدام معجون الفضة المتوفر لتحقيق مستشعر LPFG العاكس. تم إجراء الجهاز المطور بمعامل حساسية لدرجة الحرارة يبلغ 0.046 نانومتر/◦م في نطاق يتراوح بين 23 ◦C و200 ◦C [128]. في [129]، تم تصنيع مستشعر عاكس يعتمد على LPFG مع مرآة حلقة ألياف Sagnac (SFLM) لقياس RI ودرجة الحرارة. يمكن تحقيق قياس RI ودرجة الحرارة المتزامنين بواسطة هذا الجهاز، وذلك بسبب الحساسيات المختلفة لـ RI ودرجة حرارة LPFG وSFLM. هناك مشكلة أخرى لا يمكن تجنبها لأجهزة الاستشعار المعتمدة على LPFG العاكسة وهي توليد نطاقات قياس التداخل غير المرغوب فيها والتي تتداخل مع نطاقات التوهين LPFG [130,131]. تركز بعض الأساليب الفعالة على الشق الدقيق في نهاية LPFG [123] أو التلميع بعد الشق [132] للحصول على نطاق توهين فريد. في [123]، كما هو مبين في الشكل 14، تم شق نهاية الشبكة بدقة ومغطاة بطبقة عاكسة. من أجل تعزيز حساسية SRI لهذا الجهاز، تم تعديل تراكب HRI للبوليسترين التكتيكي على سطح الألياف. بعد ذلك، تم طلاء حمض البولي (ميثيل ميثاكريلات) - الميثاكريليك المشترك على الألياف كطبقة وظيفية حيوية لشل حركة المستقبل الحيوي تساهميًا. تم الحصول على الكشف عن فئة C-lactamases وصولاً إلى تركيز يصل إلى بضع عشرات من نانومتر في المخزن المؤقت PBS.

الشكل 14. (أ) عرض تخطيطي لمحول LPFG العاكس النهائي؛ (ب) حساسية SRI التجريبية والعددية؛ (ج) صورة تظهر مسبار جهاز الاستشعار البيولوجي LPFG العاكس الذي تم تطويره في هذا العمل. أعيد طبعه بإذن من [123]. حقوق النشر © 2016 إلسفير بي في

معرف فيلار وآخرون. [133] اقترح طريقة أبسط للحصول على نطاق توهين واحد؛ تمت تغطية نهاية الألياف بمرآة فضية يمكنها امتصاص الطاقة المنقولة عبر أوضاع الكسوة. والأمر الأكثر إثارة للاهتمام هو أن Dey TK et al. [101] تمت إزالة جزء من LPFG في مكان تعسفي، دون الحاجة إلى شق أو تلميع دقيق. يمكن إزالة نطاقات الرنين غير المرغوب فيها عن طريق تصميم PMC لوضع الكسوة؛ كما استفاد أيضًا من تعزيز حساسية RI لهذا الجهاز. أخيرًا، تم الحصول على حساسية RI تبلغ ∼ 1300 نانومتر / RIU.

6. الاستنتاجات

تسلط هذه المراجعة الضوء على مبدأ التشغيل الأساسي لأجهزة الاستشعار المستندة إلى LPFG وآليات تعزيز الحساسية للتطبيقات الكيميائية والطبية الحيوية. المبدأ الأساسي لأجهزة الاستشعار الحيوية المستندة إلى LPFG هو أنه يمكن تحويل تغييرات SRI إلى قياس تحول طول موجة الرنين أو تباين فقدان الإرسال. لتعزيز حساسية أجهزة الاستشعار الحيوية المستندة إلى LPFG للتطبيقات الكيميائية والطبية الحيوية، تم اعتماد منهجيتين رئيسيتين في التقارير المنشورة مؤخرًا. الأول هو تصميم LPFG يعمل عند أو بالقرب من DTP، والذي يمكن تحقيقه عن طريق ضبط فترة الشبكة، أو قطر الكسوة، أو سمك الطبقة الوظيفية. تتمتع هذه المنهجية بأداء جيد للكشف عن الجلوبيولين المناعي والبكتيريا والحمض النووي والأهداف الأخرى. والآخر هو تأثير MT، والذي يمكن تحقيقه عن طريق طلاء سطح تكسية الألياف بسمك مناسب لمواد HRI. وقد ثبت أن هذه المنهجية تؤدي أداءً جيدًا في اكتشاف الغاز العضوي (مثل الميثان والبيوتان) والبروتين (على سبيل المثال، BSA المحتوي على بيوتينيل، والبروتين التفاعلي C). تمت مراجعة مزيج هذه الاستراتيجيات أيضًا في هذه الورقة. من ناحية أخرى، يعد تشغيل أجهزة الاستشعار الحيوية المستندة إلى LPFG خطوة لا غنى عنها لتحقيق استشعار محدد. كما هو مبين في الجدول 2، فإننا نلخص العديد من طرق التشغيل الشائعة المقابلة لأنواع مختلفة من المستقبلات. عادةً ما يتم تطبيق silanization APTES لربط الأجسام المضادة أو الإنزيمات تساهميًا، ويمكن لمزيد من الوظائف مع GO أن يوفر للجهاز القدرة على ربط المزيد من أنواع المستقبلات تساهميًا بسبب المجموعات الوظيفية الوفيرة لـ GO. بالإضافة إلى ذلك، يتم أيضًا مراجعة تجميع LbL، وهو طريقة التشغيل غير التساهمي، في هذه الورقة. وتتمثل ميزة هذه الطريقة في أنها أكثر ملاءمة ويمكنها التحكم بدقة في سمك الطبقة الوظيفية. تم تطبيق هذه الطريقة لترسيب الإلكتروليتات المتعددة لاستشعار الملوحة ودرجة الحموضة، بالإضافة إلى اكتشاف الأيونات والغازات والبكتيريا. كما تمت مراجعة طرق التشغيل الأخرى (مثل تقنيات الطلاء بالغمس والبلورة في الموقع). علاوة على ذلك، تم أيضًا تقديم أجهزة استشعار تعتمد على LPFG العاكسة. على الرغم من أن LPFGs الموضحة في تكوينات الانعكاس تظهر حساسية أقل، إلا أنه يمكن إدخالها في أنبوب القارورة/الاختبار، وهو أكثر ملاءمة وعملية لتطبيقاتها الكيميائية أو الطبية الحيوية. في هذه المراجعة، تبين أن LPFG عبارة عن منصة استشعار واعدة للتطبيقات الكيميائية والطبية الحيوية. يجب أن يكون الاتجاه المستقبلي الهادف هو استغلال مواد الطلاء المبتكرة وطرق التشغيل لاكتشاف المزيد من أنواع الجزيئات الحيوية. بالإضافة إلى ذلك، ينبغي استخدام قدرة تعدد الإرسال المتأصلة في OFBS في أجهزة الاستشعار المستندة إلى LPFG لتحقيق قياسات متعددة المعلمات أو متعددة الأهداف عن طريق كتابة شبكات مختلفة في نفس الجهاز. في بيئات القياس المعقدة، ينبغي تركيز المزيد من الجهود على تقليل أو إزالة تأثيرات الحساسية المتبادلة (مثل درجة الحرارة والإجهاد) على أجهزة الاستشعار المعتمدة على LPFG.

cistanche tubulosa-تحسين الجهاز المناعي

مراجع

1. ميتال، س.؛ كور، ه.؛ غوتام، ن.؛ Mantha، AK أجهزة الاستشعار الحيوية لتشخيص سرطان الثدي: مراجعة للمستقبلات ومحولات الطاقة واستراتيجيات تضخيم الإشارة. بيوسنس. الإلكترون الحيوي. 2017، 88، 217-231. [CrossRef] [مجلات]

2. Mehrotra, P. أجهزة الاستشعار الحيوية وتطبيقاتها – مراجعة. جي أورال بيول. كرانوفاك. الدقة. 2016، 6، 153-159. [المرجع المتقاطع]

3. بولي، ن.؛ باساك، س. هاس، ر. Pacholski، C. أجهزة استشعار الألياف الضوئية البلازمية: توفير منصات أجهزة الاستشعار الحيوية الحساسة مع الحد الأدنى من المعدات المعملية. بيوسنس. الإلكترون الحيوي. 2019، 132، 368-374. [المرجع المتقاطع]

4. روريز، ب.؛ سيلفا، س.؛ فراساو، O .؛ Novais, S. أجهزة استشعار درجة حرارة الألياف الضوئية وتطبيقاتها الطبية الحيوية. مجسات 2020، 20، 2113. [المرجع المتقاطع]

5. إسبوزيتو، ف.؛ سريفاستافا، أ؛ سانسوني، ل.؛ جيوردانو، م. كامبوبيانو، S .؛ Iadicicco، A. أجهزة الاستشعار الحيوية الخالية من الملصقات بناءً على شبكات الألياف طويلة الأمد: مراجعة. IEEE Sens.J. 2021, 21, 12692–12705. [المرجع المتقاطع]

6. وين، إتش.-ي.؛ هوانغ، C.-W؛ لي، Y.-L.؛ تشن، J.-L.؛ نعم، Y.-T.؛ شيانغ، سي.-سي. كاشف مستشعر الألياف الحيوية على شكل حرف U لـ MicroRNA. مجسات 2020، 20، 1509. [المرجع المتقاطع]

7. تشين، ك.-ك.؛ لي، Y.-L.؛ وو، C.-W؛ شيانغ، سي.-سي. مستشعر الجلوكوز باستخدام مسبار الألياف الضوئية على شكل حرف U مع جزيئات الذهب النانوية وأكسيداز الجلوكوز. مجسات 2018، 18، 1217. [CrossRef]

8. ليو، J .؛ شينغ، Y.؛ تشو، العاشر. تشن، جي. Shi، H. تعمل أشعة انحراف الصفائح الضوئية على تحسين مستشعر مناعة الفلورسنت بالألياف الضوئية على شكل حرف U لـ Microcystin-LR. بيوسنس. الإلكترون الحيوي. 2021, 176, 112902–112908. [المرجع المتقاطع]

9. تشن، ل.؛ لينغ، Y.-K. ليو، ب. ليو، J.؛ وان، S.-P.؛ وو، T.؛ يوان، J.؛ شاو، ل.؛ قو، ج. فو، يقجس؛ وآخرون. مستشعر حيوي للألياف الضوئية عالي الحساسية وخالي من الملصقات يعتمد على مقرنة أحادية الوضع مدببة بدون قلب أحادي للكشف عن المكورات العنقودية الذهبية. السيناتور المحركات ب الكيمياء. 2020، 320، 128283. [المرجع المتقاطع]

10. كومار، ر.؛ لينغ، Y.؛ ليو، ب. تشو، J.؛ شاو، ل.؛ يوان، J.؛ فان، اكس؛ وان، س. وو، T.؛ Liu، JJB Bioelectronics، جهاز استشعار حيوي فائق الحساسية يعتمد على الكرات المجهرية المغناطيسية المعززة لمقياس تداخل الألياف الدقيقة. بيوسنس. الإلكترون الحيوي. 2019، 145، 111563. [المرجع المتقاطع]

11. كويرو، ج.؛ كريسيتيلي، أ. بالادينو، د.؛ كونسيلز، م. بوسيولو، أ. جيوردانو، م. كوتولو، أ. Cusano، A. شبكة الألياف طويلة الأمد ذات الموجة الزائدة داخل الألياف الضوئية على شكل D للكشف عن معامل الانكسار عالي الحساسية. السيناتور المحركات ب الكيمياء. 2011، 152، 196-205. [المرجع المتقاطع]

12. جانج، هس؛ بارك، كن. كيم، جي بي؛ سيم، إس جيه؛ كوون ، الجريدة الرسمية. هان، Y.-G؛ جهاز استشعار الحمض النووي الحساس Lee، KS يعتمد على شبكة طويلة الأمد تتشكل على سطح الألياف المصقولة. يختار، يقرر. اكسبريس 2009، 17، 3855–3860. [CrossRef] [مجلات]

13. بيكمورزاييفا، أ. دوكينباييف، ك. شيمردينوفا، م.؛ بيكنيازوف، آي. أيوبوفا، ت.؛ سيبابيكوفا، م.؛ مولاردي، C .؛ Tosi، D. جهاز استشعار حيوي لشبكة الألياف المحفورة يعمل مع الأبتامرات للكشف عن الثرومبين. أجهزة الاستشعار 2018، 18، 4298. [CrossRef] [PubMed]

14. سيبابيكوفا، م. كورغانباييف، س. غونزاليس فيلا، Á .؛ كوشيتور، C .؛ شيمردينوفا، م.؛ أيوبوفا، ت.؛ بيكمورزاييفا، أ؛ فانجليستا، L.؛ Tosi، D. وظيفية محفورة الألياف المائلة Bragg grating aptasensor للكشف عن البروتين الخالي من الملصقات. بيوسنس. الإلكترون الحيوي. 2019، 146، 111765. [المرجع المتقاطع]

15. لوبري، م.؛ فاسو، ه.؛ لويز، م. تشاه، ك. جورماغتيغ، إي؛ واتيس، ر.؛ تشيافايولي، F .؛ Caucheteur، C. أجهزة الاستشعار الحيوية لشبك الألياف البلازمية من خلال تقاطع الأغلفة الطيفية. جي لايت. تكنول. 2021، 39، 7288-7295. [المرجع المتقاطع]

16. سيليبانسكا، أ.؛ تشينيفوروشان، Y.؛ يانيك، م.؛ ميكوليك، P.؛ سيلاموثو، ب. بيرولت، J.؛ Bock، WJ Bioinspired الكربوهيدرات شبكة الألياف طويلة الأمد المزخرفة للكشف عن البكتيريا الخالية من الملصقات. IEEE السيناتور J. 2019، 19، 11965-11971. [المرجع المتقاطع]

17. شياو، ب. الشمس، Z .؛ هوانغ، Y.؛ لين، دبليو؛ قه، Y.؛ شياو، ر. لي، ك. لي، Z .؛ لو، ه.؛ يانغ، م. وآخرون. تطوير مستشعر مناعي من الألياف الدقيقة الضوئية لتحليل مستضد البروستاتا الخاص باستخدام مقضب طويل الأمد عالي الحيود. يختار، يقرر. اكسبريس 2020، 28، 15783-15793. [المرجع المتقاطع]

18. شو، إكس؛ تشانغ، L.؛ I. Bennion. خصائص الحساسية لشبكات الألياف طويلة الأمد. جي لايت. تكنول. 2002، 20، 255-266.

19. بيلا، ب. ترونو، سي. بالديني، ف؛ تشيافايولي، F .؛ جيوردانو، م. Cusano، A. الحساسية العملاقة لحواجز شبكية طويلة المدى في الوضع الانتقالي بالقرب من نقطة تحول التشتت: نهج تصميم متكامل. يختار، يقرر. بادئة رسالة. 2012، 37، 4152-4154. [المرجع المتقاطع]

20. زوبوليني، إس. كويرو، ج.؛ كونسيلز، م. ديوداتو، L.؛ فايانو، P.؛ فينتوريلي، أ. سانتوتشي، م. سبيراكيس، F .؛ كوستي، النائب؛ جيوردانو، م. وآخرون. خيار الألياف الضوئية بدون ملصقات للكشف عن فئة C-lactamases التي تعبر عنها البكتيريا المقاومة للأدوية. بيوميد. يختار، يقرر. اكسبريس 2017، 8، 5191-5205. [المرجع المتقاطع]

21. تشيافايولي، ف.؛ جانر، د. استشعار الألياف الضوئية مع رنين وضع الفقد: التطبيقات ووجهات النظر. جي لايت. تكنول. 2021, 39, 3855–3870. [المرجع المتقاطع]

22. لين، واي سي؛ تشن، L.-Y. تطبيق دقيق لرنين وضع الضياع الناتج عن المجال الكهربائي لتعزيز أداء جهاز الاستشعار البيولوجي للدليل الموجي المستوي البصري. المستشعرات الحيوية 2021، 11، 86. [CrossRef] [مجلات]

23. وانغ، دبليو؛ ماي، Z .؛ تشن، Y.؛ وانغ، J.؛ لي، ل. سو، س. لي، العاشر. Hong، X. مستشعر SPR للألياف الضوئية بدون ملصقات للكشف المحدد عن البروتين التفاعلي C. الخيال العلمي. النائب 2017، 7، 16904. [CrossRef] [PubMed]

24. هوانغ، سي. تشو، Y.؛ يو، ج.؛ تسنغ، J.؛ لي، س. شين، ك. وو، العاشر. قوه، ر. تشانغ، C.؛ Zheng، B. مستشعر شبكات الألياف طويل الأمد الذي يعمل بالجلوتاثيون استنادًا إلى رنين البلازمون السطحي للكشف عن أيونات As 3+. تكنولوجيا النانو 2021، 32، 485501. [CrossRef]

25. تشاليان، ت.؛ غايدر، ر. باسكارديني، L.؛ زانيتي، م.؛ فالك، ف. شرودر، E.؛ هايدمان، RG؛ بيديرزولي، سي. بافيسي، إل. أجهزة الاستشعار الحيوية القائمة على مقياس التداخل غير المتماثل Mach-Zehnder للكشف عن الأفلاتوكسين M1. أجهزة الاستشعار الحيوية 2016، 6، 1. [CrossRef]

26. جانيك، م. برزوزوسكا، إي؛ Czyszczo ´n، P .؛ سيليبا نسكا، أ؛ كوبا، م.؛ جاميان، أ.؛ بوك، دبليو جيه؛ ´Smietana، M. مستشعر الألياف الضوئية للكشف عن البكتيريا الخالية من الملصقات بكميات صغيرة. السيناتور المحركات ب الكيمياء. 2021، 330، 129316. [المرجع المتقاطع]

27. ليو، س. ما، Z .؛ وو، س. Wang، W. يعتمد المستشعر الكيميائي الحيوي على ألياف كريستالية ضوئية سائلة مملوءة بالذهب والفضة والألمنيوم. يختار، يقرر. تكنولجيا الليزر. 2020، 130، 106363. [المرجع المتقاطع]

28. محفوظ، م.س. حسين، MA؛ حق، E.؛ هاي، نيو هامبشاير؛ ناميهيرا، ي.؛ أحمد، ف. مستشعر معامل الانكسار البلازموني المطلي بنظام المعدنين، منخفض الانتشار، ومعتمد على الألياف الكريستالية الضوئية. مجسات 2019، 19، 3794. [CrossRef]

29. كونساليس، م. كويرو، ج.؛ سبازياني، س. برينسيبي، م.؛ ميكو، أ.؛ جالدي، V.؛ كوتولو، أ. Cusano، A. أجهزة الاستشعار الحيوية المعملية على الألياف. القس الضوئيات الليزرية 2020، 14، 2000180. [CrossRef]

30. ماناجو، س.؛ كويرو، ج.؛ زيتو، ج.؛ تولي، ج.؛ جالوتي، ف. بيسكو، م. دي لوكا، AC؛ Cusano، A. تصميم أجهزة SERS المخبرية على الألياف نحو أهداف بيولوجية ذات أحجام مختلفة. السيناتور المحركات ب الكيمياء. 2021، 339، 129321. [المرجع المتقاطع]

31. ماركو، ب. فرانشيسكو، ج. جورجيو، ج. جوزيبي، س. Andrea، C. أنماط دورية ذاتية التجميع على طرف الألياف الضوئية بواسطة صفائف الغلاف الميكروي. وفي وقائع المؤتمر الدولي الرابع والعشرين لأجهزة استشعار الألياف الضوئية، كوريتيبا، البرازيل، 28 سبتمبر - 2 أكتوبر 2015؛ ص. 96341ن.

32. بادموس، أأ؛ صن، س. الشمس، Z .؛ تشانغ، J.؛ يان، Z .؛ لوتسيك، ب. روزين، أ.؛ Zhang، L. إنزيم الألياف ذات الكسوة الرقيقة طويلة الأمد في الوضع الانتقالي عند نقطة تحول التشتت للكشف عن مستوى السكر والجلوكوز. جيه بيوميد. يختار، يقرر. 2017، 22، 027003. [المرجع المتقاطع]

33. هايدمان، ر. شيمنتي، أنا. أوليفيرا، مم؛ مولر، م. Fabris, JL الشبكة الوظيفية طويلة الأمد - مستشعر الألياف البلازمونية المطبق للكشف عن الغليفوسات في الماء. جي لايت. تكنول. 2018، 36، 863–870. [المرجع المتقاطع]

34. Kanka، J. تصميم شبكات شبكية طويلة الأمد ذات نقطة دوران في ألياف بلورية ضوئية لقياس انكسار الغازات. السيناتور المحركات ب الكيمياء. 2013، 182، 16-24. [المرجع المتقاطع]

35. قو، Z .؛ شو، Y.؛ Gao، K. شبكة الألياف الضوئية طويلة الأمد مع طلاء solgel لجهاز استشعار الغاز. يختار، يقرر. بادئة رسالة. 2006، 31، 2405-2407. [المرجع المتقاطع]

36. وي، دبليو؛ نونج، J.؛ تشانغ، ج.؛ تانغ، ل.؛ جيانغ، X.؛ تشن، ن.؛ لو، س. لان، ج. Zhu، Y. مستشعر رنين البلازمون السطحي طويل الأمد القائم على الجرافين لاستشعار الغاز عالي الحساسية. أجهزة الاستشعار 2017، 17، 2. [CrossRef]

37. تان، S.-Y.؛ لي، S.-C؛ كوراميتز، هـ؛ عبد الرحمن، ف. نظام استشعار هجين جديد طويل الأمد لشبك الألياف في نظام استشعار الأغشية الرقيقة للكشف عن أيونات الزئبق (II) في الماء. أوبتيك 2019، 194، 163040. [CrossRef]

38. وانغ، ج.-ن. منصة استشعار صريف الألياف ميكروفلويديك طويلة الأمد لقياس تركيز أيون الكلوريد. أجهزة الاستشعار 2011، 11، 8550-8568. [المرجع المتقاطع]

39. غان، دبليو. شو، Z.؛ لي، Y.؛ بي، دبليو. تشو، L.؛ تشى، س. يانغ، Y.؛ تشانغ، ب. غان، ن.؛ داي، س. وآخرون. الكشف السريع والحساس عن المكورات العنقودية الذهبية باستخدام جهاز استشعار مناعي طويل الأمد مصنوع من الألياف ومغطى بجسم مضاد لصفار البيض. بيوسنس. الإلكترون الحيوي. 2022، 199، 113860. [المرجع المتقاطع]

40. فينجساركار، صباحا؛ لومير، بيجاي؛ جودكينز، جي بي؛ بهاتيا، V.؛ أردوغان، ت.؛ Sipe، JE شبكات الألياف طويلة الأمد كمرشحات لرفض النطاق. جي لايت. تكنول. 1996، 14، 58-65. [المرجع المتقاطع]

41. باتريك، هـ.ج. كيرسي، م. Bucholtz، F. تحليل استجابة شبكات الألياف طويلة الأمد لمؤشر الانكسار الخارجي. جي لايت. تكنول. 1998، 16، 1606-1612. [المرجع المتقاطع]

42. تشيافايولي، ف.؛ بيسواس، ب. ترونو، سي. بانديوبادياي، S .؛ جيانيتي، أ. تومبيلي، س. باسومليك، ن.؛ داسغوبتا، ك.؛ Baldini، F. نحو التحسس المناعي الحساس الخالي من الملصقات عن طريق شبكات الألياف طويلة المدى. بيوسنس. الإلكترون الحيوي. 2014، 60، 305-310. [CrossRef] [مجلات]

43. ماركيز، ل.؛ هيرنانديز، فو؛ جيمس، جنوب غرب؛ مورغان، إس بي؛ كلارك، م. تاتام، RP. Korposh، S. مستشعر حيوي لشبك الألياف الضوئية عالي الحساسية لفترة طويلة ومثبت بجسيمات نانوية من غلاف الذهب من السيليكا. بيوسنس. الإلكترون الحيوي. 2016، 75، 222-231. [CrossRef] [مجلات]

44. ديل فيلار، أنا؛ كروز، JL. سوكورو، AB. كوريس، جي إم؛ ماتياس، تحسين حساسية الأشعة تحت الحمراء مع شبكات الألياف المحفورة لفترة طويلة عند نقطة تحول التشتت. يختار، يقرر. اكسبريس 2016، 24، 17680–17685. [المرجع المتقاطع]

45. داندابات، ك.؛ تريباثي، سم؛ تشينيفوروشان، Y.؛ بوك، دبليو جيه؛ Mikulic، P. جهاز استشعار حيوي صغير الحجم وفعال من حيث التكلفة وغير حساس لدرجة الحرارة يعتمد على شبكات الألياف طويلة المدى للكشف الدقيق عن بكتيريا E. coli في الماء. يختار، يقرر. بادئة رسالة. 2016، 41، 4198-4201. [المرجع المتقاطع]

46. ​​ليو، سي؛ كاي، س. شو، ب. تشو، دبليو؛ تشانغ، L.؛ تشاو، J.؛ تشن، X. أكسيد الجرافين وظيفية صريف فترة طويلة للحساسية المناعية خالية من الملصقات. بيوسنس. الإلكترون الحيوي. 2017، 94، 200-206. [المرجع المتقاطع]

47. داي، المعارف التقليدية؛ تومبيلي، س. بيسواس، ب. جيانيتي، أ. باسومليك، ن.؛ بالديني، ف؛ بانديوبادياي، S .؛ ترونو، سي. تحليل وضع الكسوة ذو الترتيب الأدنى لشبكات الألياف ذات الفترة الطويلة بالقرب من نقطة الدوران. جي لايت. تكنول. 2021، 39، 4006-4012. [المرجع المتقاطع]

48. داي، المعارف التقليدية؛ تومبيلي، س. بيسواس، ب. جيانيتي، أ. باسومليك، ن.؛ بالديني، ف؛ بانديوبادياي، S .؛ Trono، C. التحسس المناعي الخالي من الملصقات بواسطة حواجز شبكية من الألياف طويلة الأمد في وضع الكسوة الأدنى ترتيبًا وبالقرب من نقطة التحول. يختار، يقرر. تكنولجيا الليزر. 2021، 142، 107194. [المرجع المتقاطع]

49. يانغ، ج.؛ تشو، L.؛ هوانغ، J.؛ تاو، C.؛ لي، العاشر. Chen، W. تعزيز حساسية صريف الألياف لفترة طويلة في وضع الانتقال كمستشعر للميثان باستخدام ترسب تراكب البولي كربونات / الكريبتوفان عالي الانكسار. السيناتور المحركات ب الكيمياء. 2015، 207، 477-480. [المرجع المتقاطع]

50. إسبوزيتو، ف.؛ زوتي، أ. رانجان، ر. زوبوليني، S .؛ بوريلو، أ.؛ كامبوبيانو، S .؛ زاريلي، م. Iadicicco، A. شبكة من الألياف ذات فترة طويلة ذات نهاية واحدة ومغطاة بطبقة رقيقة من البوليسترين لاستشعار غاز البوتان. جي لايت. تكنول. 2018، 36، 825-832. [المرجع المتقاطع]

51. إسبوزيتو، ف.؛ سانسوني، ل.؛ تادي، سي. كامبوبيانو، S .؛ جيوردانو، م. Iadicicco، A. جهاز استشعار حيوي فائق الحساسية يعتمد على شبكة طويلة المدى مطلية بطبقة متعددة من أكسيد البولي كربونات والجرافين. السيناتور المحركات ب الكيمياء. 2018، 274، 517-526. [المرجع المتقاطع]

52. بيسترزي ´ska، M.؛ دومينيك، م.؛ كوسيل، ك.؛ جانكزوك-ريختر، م.؛ سزوت كاربي ´ska، K .؛ برزوزوسكا، إي؛ شاو، ل.؛ Niedziółka-Jonsson، J .؛ بوك، دبليو جيه؛ ´Smietana، M. شبكات طويلة المدى مغطاة بأكسيد التنتالوم فائقة الحساسية للكشف عن الأهداف البيولوجية المختلفة. بيوسنس. الإلكترون الحيوي. 2019, 133, 8-15. [المرجع المتقاطع]

53. ساها، ن.؛ كومار، أ. مستشعر مؤشر الانكسار عالي الحساسية استنادًا إلى انتقال الوضع في دليل موجي لشبكة الرنين المزدوج لفترة طويلة. جي لايت. تكنول. 2019، 37، 5576-5582. [المرجع المتقاطع]

54. لي، Z .؛ Zhu، H. استشعار أداء أوضاع الدليل الموجي السطحي المثارة في شبكة الألياف طويلة الأمد مع طلاءات نانوية من الذهب والسيليكون. يختار، يقرر. بادئة رسالة. 2021, 46, 266-269. [CrossRef] [مجلات]

55. إسبوزيتو، ف.؛ سريفاستافا، أ؛ سانسوني، ل.؛ جيوردانو، م. كامبوبيانو، S .؛ Iadicicco، A. تعزيز الحساسية في الشبكات طويلة الأمد عن طريق انتقال الوضع في ألياف الكسوة المزدوجة غير المطلية. IEEE Sens.J. 2020، 20، 234-241. [المرجع المتقاطع]

56. إسبوزيتو، ف.؛ سانسوني، ل.؛ سريفاستافا، أ؛ بالديني، ف؛ كامبوبيانو، S .؛ تشيافايولي، F .؛ جيوردانو، م. جيانيتي، أ. Iadicicco، A. صريف طويل الأمد في ألياف الكسوة المزدوجة المطلية بأكسيد الجرافين كمنصة بصرية عالية الأداء للاستشعار الحيوي. بيوسنس. الإلكترون الحيوي. 2021، 172، 112747. [CrossRef] [PubMed]

57. إسبوزيتو، ف.؛ سانسوني، ل.؛ سريفاستافا، أ؛ كوزانو، صباحا؛ كامبوبيانو، S .؛ جيوردانو، م. Iadicicco، A. الكشف عن فيتامين د بدون ملصقات عن طريق الاستشعار الحيوي البصري على أساس صريف الألياف لفترة طويلة. السيناتور المحركات ب الكيمياء. 2021، 347، 130637. [المرجع المتقاطع]

58. سميتانا، م.؛ كوبا، م.؛ برزوزوسكا، إي؛ كروغولسكي، ك. ناكونيزني، J .؛ واتشنيكي، L.؛ ميكوليك، P.؛ جودليفسكي، م. Bock، WJ حساسية خالية من الملصقات للشبكات طويلة المدى معززة بطبقة ذرية تترسب من تراكبات TiO2 النانوية. يختار، يقرر. اكسبريس 2015، 23، 8441-8453. [المرجع المتقاطع]

59. سميتانا، م.؛ كوبا، م.؛ ميكوليك، P.؛ قام Bock، WJ بالجمع بين حفر الألياف القائمة على البلازما وترسيب طبقة النانو الكربونية الشبيهة بالألماس لتعزيز حساسية الشبكات طويلة الأمد. جي لايت. تكنول. 2016، 34، 4615-4619. [المرجع المتقاطع]

60. Del Villar، I. أجهزة استشعار فائقة الحساسية تعتمد على شبكات شبكية طويلة الأمد مطلية بطبقة رقيقة ذات قطر منخفض، في وضع انتقالي وبالقرب من نقطة تحول التشتت. يختار، يقرر. اكسبريس 2015، 23، 8389-8398. [المرجع المتقاطع]

61. زو، ف.؛ ليو، Y.؛ مو، سي؛ Zhu، S. تحسين حساسية معامل الانكسار في شبكات الألياف طويلة المدى المطلية بطبقة نانوية بالقرب من نقطة تحول التشتت. جي لايت. تكنول. 2020، 38، 889-897. [المرجع المتقاطع]

62. شو، إكس؛ تشو، X.؛ وانغ، س. جيانغ، س.؛ شي، دبليو؛ هوانغ، Z.؛ Huang، DJEL قمم الرنين المزدوجة لوضع الكسوة LP015 في حواجز شبكية طويلة الأمد. الإلكترون. ليت 1999، 35، 649-651. [المرجع المتقاطع]

63. بيسواس، ب.؛ باسومليك، ن.؛ بانديوبادياي، S .؛ داسغوبتا، ك.؛ غوش، أ. Bandyopadhyay, S. تعزيز حساسية شبكات الدوران ذات الفترة الطويلة عن طريق ضبط حالة الاقتران الأولية. IEEE السيناتور J. 2015، 15، 1240-1245. [المرجع المتقاطع]