Fiber optic SPR sensor for human Immunoglobulin G measurement based on the MMF-NCF-MMF structure (Jurnal Review)

Review Jurnal

Judul Penelitian: Fiber optic SPR sensor for human Immunoglobulin G measurement based on the MMF-NCF-MMF structure

Peneliti: Yingfang Zheng, Tingting Lang, Bobo Cao, JiaJun Jin, Ruiqi Dong, Hao Feng

1. Abstrak 

Sebuah sensor fiber optic surface plason resonance (SPR) yang sensitif dan sederhana berbasis struktur MMF-NCF-MMF diajukan dalam studi ini. Struktur dari bagian pengindraan dibuat dari bagian noncore fiber (NCF) yang diapitt antara dua multimode fiber (MMF). Lapisan emas dengan ketebalan 50 nm secara seragam menggagap pada permukaan dari NCF. Fenomena SPR disimulasikan dan secara eksperimen terverifikasi ketika cahaya merambat antara dielektrik dan lapisan emas. Panjang dari bagian NFC telah dioptimasikan dari eksperimen dan dibuat menjadi 12 nm. Sensivitas indeks bias yang berada pada kisaran 1.343-1.373 dari sensor SPR adalah 3475 .1 nm/RIU. Untuk merealisasikan pendektesian Antibodi G manusia (Human Immunoglobulin G), permukaan dari sensor SPR perlu dilakukan biomodifikasi. Sebuah proses sederhana dari polyelectrolyte self-assembled multilayers (PSAMs) deposisi didaur sebanyak empat kali menggunakan diallyldimethyl ammonium chloride (PDDA) dan styrenesulfonate sodium salt (PSS). Kami memilih goat anti-human immunoglobulin G-human immunoglobulin G sebagai pasanang biokonjungsi untuk meninjau sensivitas bio-sensing dari sensor SPR ini, sensivitas maksimum dari pendektesian immunoglobulin G (IgG) dan batasan deteksi secara berturut-turut dikalkulasikan berada pada 57.06 nm/(mg/ml) dan 1.75 μg/ml. pengajuan dari sensor ini sederhana, mudah untuk dibuat, rendahnya intensitas cahaya yang hilang, biaya yang efektif dan dapat digunakan pada banyak analisis kimia dan biologi. 

2. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk membuat sensor fiber optik SPR untuk pengukuran immunoglobulin G pada manusia berbasis struktur MMF-NCF-MMF.

3. Metode Penelitian

Metode penelitian ini menggunakan simulasi untuk struktur dari sensor dan simulasi basis anasilis. Untuk simulasi struktur, dalam menemukan parameter yang paling sesuai untuk sensor, menggunakan metode finite element dengan kondisi batas dari perfectly matched layer (PML). Untuk simulasi basis analisis, dilakukan perhitungan efek dari parameter struktur utama dari karakteristik spectrum dengan metode pendekatan (approximation method).

4. Hasil dan Pembahasan 

Berdasarkan hasil ekperimen dalam pengukuran sensivitas indeks bias menggunakan fiber noncore dengan panjang yang berbeda-beda yakni: 12 mm, 14 mm, 16 mm, 18 mm, dan 20 mm secara berurutan didapatkan hasil 34751.1 nm/RIU, 3216.2 nm/RIU, 2809.8 nm/RIU, 2723.1 nm/RIU dan 3356.5 nm/RIU. Dalam eksperimen biologi, penelitian ini berfokus pada pengukuran IgG dengan protein BSA dan Protein gelatin dengan masing-masing memiliki konsentrasi 0.5 mg/ml yang diletakan sensor selama 30 menit. Pembelokan panjang gelombang yang didapat untuk  BSA adalah 1.08 nm, untuk gelatin adalah 0.72 nm dan untuk immunoglobulin G pada manusia adalah 15.04, yang mana hasil ini 14 kali lipat dari pada BSA dan gelatin. Hal ini menunjukan sensivitas sensor ini untuk immunoglobulin G pada manusia jauh lebih tinggi dibandingkan dengan BSA dan gelatin yang mana mengndikasikan tingkat kespesifikan yang tinggi untuk sensor ini. 

5. Kesimpulan

Secara ringkas, telah diusulkan kelayakan dari sensivitas deteksi immunoglobulin G berbasis sensor serat optik SPR. Pembuatan bagian pengindra diangkut dengan cara menjepit 12mm noncore fiber diantara dua multi-mode fiber dan melapisinya dengan sebuah lapisan emas setebal 50 nm. Dalam eksperimen sensivitas untuk indeks bias eksternal adalah 3475.1 nm/RIU dengan rentang indek bias antara 1.343-1.373 dan pendeteksian Immunoblobulin G adalah 59.3 nm/(mg/ml). Sensivitas dari indeks bias yang dihasilkan dari sensor yang diajukan dalam penelitian ini dapat menyaingi bahkan melampaui dari banyak sensor fiber optic SPR lainnya. Selain itu, sensor yang diusulkan juga memiliki keunggulan lain seperti pembuatan yang mudah, rendahnya intesitas cahaya yang hilang, biaya yang efektif, respon yang cepat dan kemampuan pengindraan secara online.