طراحی و ارزیابی سامانه نانوحسگر زیستی پوشیدنی مبتنی بر تشدید پلاسمون سطحی موضعی و یادگیری عمیق برای پایش همزمان چند نشانگر زیستی در عرق پوستی

در این پژوهش یک سامانه پوشیدنی مبتنی بر نانوفوتونیک و یادگیری عمیق برای پایش همزمان چند نشانگر زیستی در عرق پوستی طراحی و ارزیابی شده است عملکرد حسگری بر پایه تشدید پلاسمون سطحی موضعی (LSPR) در نانوذرات طلا استوار است که سطح آن با آنتیبادی های اختصاصی علیه تروپونین قلبی (CTnl)، آنتی ژن اختصاصی پروستات (PSA) و CA-۱۲۵ و همچنین بازشناس زیستی اختصاصی گلوکز عامل دار شده است. حسگر بر بستر انعطاف پذیر در ناحیه مچ قرار گرفته و عرق پوستی را از طریق کانال های میکروسیال مویین به زون های حسگری هدایت می کند با اتصال هر نشانگر به بازشناس متناظر، ضریب شکست موضعی اطراف نانوذره تغییر کرده و قله جذب پلاسمونی به سمت طول موج بلندتری جابه جا می شود. از آنجا که میزان این جابه جایی با غلظت نشانگر متناسب است سیگنال های طیفی حاصل توسط یک شبکه عصبی کانولوشنی (CNN) پردازش می شوند تا نشانگرها به صورت همزمان و بدون تداخل متقابل تفکیک شوند. سامانه پیشنهادی به گونه ای طراحی شده است که با بهره گیری از گزینش پذیری آنتیبادی ها و تفکیک طیفی CNN، حساسیت و ویژگی بالایی در محدوده غلظت های بالینی ارائه دهد و پایش پیوسته و غیرتهاجمی چند نشانگر زیستی را در بستر پوشیدنی فراهم آورد؛ از این رو می تواند ابزاری موثر در تشخیص زودهنگام بیماری های قلبی، سرطان و اختلالات متابولیک در چارچوب پزشکی از راه دور باشد.

کلیدواژه ها:

نانوحسگر زیستی ، حسگر پوشیدنی ، تشدید پلاسمون سطحی موضعی ، نانوذرات طلا ، یادگیری عمیق ، عرق پوستی