سید کیهان حسینی

با توجه به افزایش نگران‌کننده‌ی شیوع سرطان، توسعه‌ روش‌های تشخیص زودهنگام این بیماری از اهمیت بالایی برخوردار است. یکی از فناوری‌های نویدبخش در این زمینه، استفاده از حسگرهای زیستی نوری است. در این پژوهش، یک حسگر زیستی فراماده طراحی شده است که قادر به تشخیص دقیق سلول سرطانی و سالم از هم می‌باشد. شکل‌های هندسی مختلفی برای لایه فراماده مورد برسی قرار گرفت و نتایج مربوط به هرکدام بررسی شد. با بررسی نتایج بدست آمده و مقایسه آنها، ساختار حلقه شش ضلعی متقارن با چهار رگچه برای شکل هندسی لایه فراماده انتخاب شد که دارای حساسیت و ضریب شایستگی بالایی بود. سلول واحد حسگر پیشنهادی اولیه، یک حلقه شش ضلعی متقارن است که بر روی یک لایه نازک نقره با ضخامت 150نانومتر، که بر روی یک لایه نیترید زیرکونیوم (ZrN) با ضخامت 200 نانومتر قرار دارد، حک شده است. لایه نیترید زیرکونیوم نیز بر روی یک لایه دیگر از نقره با ضخامت 100 نانومتر و یک زیرلایه شیشه سیلیکون دی‌اکسید (SiO2) با ضخامت 2000 نانومتر قرار گرفته است. در ساختار اولیه سلول واحد حسگر، با مقیاس کردن ابعاد تمام لایه‌های ساختار توسط ضریبی مشخص، طول و عرض لایه‌ها برابر با 1200 نانومتر قرار داده شد و در نتیجه محدوده کاری حسگر در باند مخابراتی نوری قرار گرفت. طول موج‌های تشدید حسگر بارگذاری شده با سلول سالم و سلول‌های سرطانی HeLa، Pc12 و MDA-MB231 به ترتیب 1445، 1486، 1489 و 1493 نانومتر می‌باشد. حساسیت و ضریب شایستگی (FoM) حسگر پیشنهادی اولیه به ترتیب 986 (نانومتر/واحد ضریب شکست) و 417 به دست آمد. سپس با انجام شبیه‌سازی‌های عددی تاثیر مقادیر مختلف ضخامت لایه‌های آنالیت، فراماده، زیرکونیم نیترید و سیلیکون دی‌اکسید مشاهده شد که بهترین مقدار ضخامت‌ها به ترتیب برابر با 2000 نانومتر، 150 نانومتر، 100 نانومتر و 500 نانومتر به دست آمد. حساسیت و ضریب شایستگی (FoM) حسگر پیشنهادی نهایی به ترتیب 1016.42 (نانومتر/واحد ضریب شکست) و 3278.80 به دست آمد. مقایسه ساختار شش-ضلعی پیشنهادی با حسگرهای موجود‌ برتری حسگر ارائه شده را نشان می‌دهد.