Komplex multiréteg struktúrák modellezése jelölésmentes optikai bioszenzorok felületein
Korunk orvostudománya és a biológia az élő szervezetekben létrejövő mechanizmusok minél pontosabb megismerését kutatja. A jelentős fejlődés ellenére még rengeteg alapvető folyamatról nem rendelkezünk kellő pontosságú ismerettel, ezért kiemelkedően fontos az élettani folyamatok megismerésére lehetővé tevő minél jobb érzékelők, bioszenzorok fejlesztése. Dolgozatomban felületi adszorpciós folyamatok vizsgálatára specializált biológiai érzékelést lehetővé tevő szenzorokkal foglalkozom. Optikai hullámvetőben terjedő fényhullám egy része kilép a felületen kívülre, evaneszcens teret hozva létre. Ebben a térbe helyezett biológiai minta módosítja a hullámvezetőben terjedő fény fázisát. Ezen az elven alapuló hullámvezető módus spektroszkópiával (Optical Waveguide Lightmode Spectroscopy, OWLS) és optikai ráccsal történő interferometriával (Grating Coupled Interferrometry, GCI) vizsgálom fehérjék adszorpcióját amelyek további biológiai kísérletek, alapját képezik. Kereskedelmi forgalomba is kaphatok, azonban mi is fejlesztettünk olyan chipeket amelyek integrálják a hullámvezetőt és lehetővé teszik a fény egyszerű ki és becsatolását optikai rácsok segítségével. Ezek a chipek lehetőséget teremtenek, hogy mennyiségi információkat nyerjünk biológiai objektumok működéséről. A módszerek előnye, hogy jelölésmentesen végezhetünk kísérleteket, így nem kell beavatkoznunk a biológiai minta működésébe.
A chipre helyezett biológiai minta következtében létrejövő törésmutató és rétegvastagság változásokra elektromágneses szimulációkon keresztül, a szakirodalomból ismert négyréteges (hordozó – hullámvezető – minta – fedőréteg) modellen keresztül juthatunk. Ez a modell feltételezi a vizsgált minta homogenitását. Jelen dolgozatomban megmutatom, hogy a minta szerkezete és eloszlása befolyásolja a műszer által mért effektív törésmutató értékét, így ezt figyelembe kell venni a mérési eredmények pontos kiértékelésénél. Kifejlesztettem egy algoritmust és írtam egy Matlab programot, mely meghatározza, hogyan módosul inhomogén biológiai minta hatására a chipben létrejövő elektromágneses tér és a mért jel értéke. Ennek segítségével pontosabb képet nyerhetünk a mérések eredményeiről.
szerző
-
Kovács Bálint
villamosmérnöki
nappali
konzulensek
-
Dr. Horváth Róbert
tudományos főmunkatárs, laborvezető, ELKH EK MFA Nanobioszenzorika Laboratórium (külső) -
Dr. Szabó Zsolt
Docens, Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék
