Abstrak
Biosensor serat mikro optik telah muncul sebagai teknologi revolusioner di bidang biomedis, yang menawarkan sensitivitas, spesifisitas, dan fleksibilitas luar biasa untuk deteksi biomarker, pemantauan kesehatan, dan pengobatan penyakit. Tinjauan komprehensif ini mengeksplorasi beragam jenis biosensor serat mikro optik berdasarkan prinsip-prinsip fundamentalnya dan menggarisbawahi peran pentingnya dalam kemajuan biomedis. Lebih jauh, kemajuan dan tantangan terbaru yang dihadapi oleh biosensor serat mikro optik dalam aplikasinya diteliti, yang menawarkan wawasan tentang arah masa depan, terobosan potensial, dan rintangan yang perlu diatasi di bidang biomedis.
1 Pendahuluan
Dengan peningkatan standar hidup dan kemajuan dalam teknologi medis, umur manusia rata-rata terus diperpanjang. Namun, faktor-faktor seperti polusi lingkungan, masalah keamanan pangan, disparitas dalam penyediaan perawatan medis, dan perubahan gaya hidup telah berkontribusi pada meningkatnya angka kejadian dan kematian penyakit. [ 1 ] Menurut statistik dari Organisasi Kesehatan Dunia (WHO), 66,8 juta orang di seluruh dunia meninggal karena berbagai penyakit pada tahun 2021, yang menimbulkan ancaman serius bagi kesehatan manusia. Konsep “pengobatan preventif” atau “mencegah penyakit sebelum timbulnya,” yang berasal dari pengobatan tradisional Tiongkok, semakin mendapat pengakuan. Dengan mengadopsi tindakan pencegahan terhadap penyakit pada tahap awal, pengobatan dapat menjadi lebih terarah, dengan intervensi dini yang bertujuan untuk meminimalkan dampak kesehatan yang merugikan. [ 2 , 3 ] Mayoritas penyakit menunjukkan perubahan spesifik dalam morfologi manusia, sistem peredaran darah, dan konstituen biokimia metabolisme sebelum manifestasi. [ 4 ] Khususnya, konsentrasi biomarker terkait penyakit berfluktuasi sebagai respons terhadap kehamilan, kemunculan, dan perkembangan penyakit. [ 5 ] Kelainan pada tanda-tanda vital seperti denyut jantung dan tekanan darah berfungsi sebagai indikator ketidakteraturan kardiovaskular. [ 6 ] Deteksi cepat dan akurat tingkat atau sinyal biomarker terkait penyakit, [ 7 ] elektrokardiogram, [ 8 ] gelombang nadi, [ 9 ] dan suara jantung, [ 10 ] dapat memajukan garis waktu diagnostik untuk penyakit, memfasilitasi pemantauan berkelanjutan kondisi fisiologis, menilai kemanjuran pengobatan, dan memprediksi prognosis penyakit. [ 11 ] Yang lebih penting, teknologi deteksi medis modern saat ini berkembang menuju presisi, efisiensi, personalisasi, dan penyediaan layanan yang ditargetkan. [ 12 ] Penekanan ditempatkan pada peningkatan kemampuan institusi perawatan kesehatan primer dan secara aktif menggabungkan teknologi telemedicine untuk memenuhi permintaan yang meningkat untuk perawatan kesehatan yang dipersonalisasi dan meningkatkan kualitas layanan medis secara keseluruhan. [ 13 ] Di tengah meningkatnya kesadaran pencegahan penyakit dan meningkatnya jumlah penduduk usia lanjut, rumah sakit pusat yang besar, dengan keterbatasan kapasitas, sangat membutuhkan produk pengujian di tempat perawatan (POCT) yang presisi tinggi, berbiaya rendah, mudah, cepat, dan efisien. [14 , 15 ]Selain itu, terdapat kebutuhan mendesak akan metode deteksi non-invasif atau minimal invasif yang mampu mendukung pemantauan jangka panjang berkala dan integrasi dalam sistem telemedicine.[ 16 ]
Sensor serat optik, yang dicirikan oleh sensitivitasnya yang tinggi, kekebalan elektromagnetik yang sangat baik, ketahanan korosi yang unggul, ukuran yang ringkas, kapasitas pembengkokan yang fleksibel, [ 17 ] kelayakan ekonomi, biokompatibilitas yang baik, kenyamanan tanpa memerlukan kopling optik, kemudahan jaringan dan pengukuran jarak jauh, telah diteliti secara ekstensif dalam bidang penginderaan dan pengukuran biomedis. [ 2 , 18 , 19 ] Mereka telah muncul sebagai salah satu teknologi sensor yang paling menjanjikan untuk aplikasi medis. Sensor serat optik selaras dengan persyaratan mendesak diagnosis dan perawatan medis untuk solusi “noninvasif atau minimal invasif,” “respons cepat,” dan “tidak beracun dan bebas efek samping”. [ 20 , 21 ] Mereka juga selaras dengan tren yang muncul dari perawatan kesehatan yang dipersonalisasi, presisi, dan cerdas. [ 22 ] Biosensor serat mikro optik, sebagai jenis khusus sensor serat optik, memanfaatkan pemanasan suhu tinggi dan teknologi lancip cair untuk secara cermat menarik serat optik tradisional hingga diameter yang sangat halus hanya beberapa mikrometer. Proses ini memungkinkan bagian dari sinyal optik untuk secara efektif meluap ke area tepi struktur pandu gelombang serat optik dalam bentuk medan yang menghilang. [ 23 ] Prinsip kerja mereka berakar dalam teori mode berpasangan, dan terintegrasi dengan berbagai struktur optik fungsional untuk menghasilkan berbagai jenis. [ 24 ] Ketika parameter biologis yang akan diukur berinteraksi dengan cahaya yang memasuki area modulasi tertentu, sifat optik cahaya, termasuk intensitasnya, panjang gelombang, frekuensi, dan fase, mengalami perubahan yang signifikan. Variasi halus ini diubah secara tepat menjadi sinyal yang dapat diukur, yang memungkinkan deteksi biomassa atau kuantitas fisik lainnya secara tepat. Bergantung pada mekanisme operasional spesifiknya, biosensor serat mikro optik ini dapat diklasifikasikan ke dalam berbagai jenis, seperti biosensor serat mikro optik interferometrik, [ 25 – 28 ] sensor kisi serat mikro optik, [ 29 – 32 ] biosensor serat mikro optik rongga resonansi, [ 33 – 35 ] dan biosensor serat mikro optik kehilangan intensitas. [ 36 ]
Dalam bidang biomedis, biosensor serat mikro optik menunjukkan kemampuan yang luar biasa. Sensor ini tidak hanya memainkan peran penting dalam identifikasi penyakit dini dengan mendeteksi perubahan halus pada biomarker dalam sampel biologis atau tubuh manusia, [ 37 ] tetapi juga unggul dalam pemantauan berkelanjutan dan non-invasif terhadap berbagai parameter fisiologis, termasuk tekanan darah, denyut jantung, gelombang nadi, dan bunyi jantung. [ 38 ] Data waktu nyata ini menyediakan informasi penting bagi penyedia layanan kesehatan untuk manajemen proaktif kondisi kronis dan deteksi dini eksaserbasi atau potensi penurunan status kesehatan pasien. Lebih jauh lagi, selama proses diagnostik, sensor canggih ini dapat menawarkan lapisan fungsionalitas tambahan dengan langsung memberikan perawatan yang ditargetkan ke area lesi melalui sistem pengiriman obat terintegrasi atau dengan memanfaatkan terapi fototermal, di mana pemanasan jaringan target yang tepat dapat menghasilkan efek terapeutik. [ 39 ] Kemampuan luar biasa mereka dalam deteksi penyakit dini, pemantauan parameter fisiologis yang berkelanjutan, dan terapi yang ditargetkan secara tepat telah menghasilkan pencapaian luar biasa, yang memicu perubahan transformatif dalam industri layanan kesehatan. [ 40 ]
Tinjauan ini mengklasifikasikan biosensor serat mikro optik berdasarkan prinsip pengoperasiannya yang berbeda, seperti yang diilustrasikan dalam Gambar 1 , menguraikan aplikasinya di bidang medis, dan membahas arah pengembangan masa depan serta tantangan yang dihadapinya. Selain itu, tinjauan ini membahas integrasi masa depan sensor-sensor ini dengan teknologi Internet of Things (IoT), dan diagnosis canggih yang dibantu kecerdasan buatan (AI), yang bertujuan untuk memfasilitasi kemajuan pengalaman perawatan kesehatan yang dipersonalisasi dan cerdas.
Gambar 1
Klasifikasi serat mikro berdasarkan prinsip pengoperasian dengan potensi aplikasinya. Direproduksi dengan izin. [ 40 ] Hak cipta 2024, Elsevier. Direproduksi dengan izin. [ 41 ] Hak cipta 2020, Elsevier, Hak cipta 2017, Optica Publishing Group. Direproduksi dengan izin. [ 42 ] Hak cipta 2020, Elsevier. Direproduksi dengan izin. [ 43 ] Hak cipta 2021, Elsevier. Direproduksi dengan izin. [ 44 ] Hak cipta 2023, MDPI. Direproduksi dengan izin. [ 45 ] Hak cipta 2023, Elsevier. Direproduksi dengan izin. [ 46 ] Hak cipta 2022, Walter de Gruyter and Company. Direproduksi dengan izin. [ 47 ] Hak cipta 2022, Elsevier. Direproduksi dengan izin. [ 48 ] Hak cipta 2022, National Academy of Sciences. Direproduksi dengan izin. [ 49 ] Hak cipta 2022, John Wiley and Sons. Direproduksi dengan izin. [ 50 ] Hak cipta 2021, John Wiley and Sons. Direproduksi dengan izin. [ 51 ] Hak cipta 2020, RSC.
2 Prinsip dan Klasifikasi
Mikrofiber optik secara konvensional dibuat dengan meruncingkan serat optik tradisional yang ada atau menarik kawat dari material. [ 52 ] Medan evanescent dekat pandu gelombang meningkat secara bertahap dengan penurunan diameter mikrofiber optik, pada saat yang sama menghasilkan peningkatan peningkatan medan permukaan. Biosensor mikrofiber optik dengan ukuran yang lebih kecil memberikan area permukaan sensitif yang lebih besar dan volume sensitif yang lebih dalam dengan konsumsi sampel yang lebih rendah. Oleh karena itu, mikrofiber digunakan untuk i) Meningkatkan sensitivitas. Medan evanescent yang besar dapat meningkatkan interaksi cahaya dan meningkatkan sensitivitas biosensor mikrofiber optik. Misalnya, Fiber Bragg Grating (FBG) pada serat mode tunggal tidak sensitif terhadap indeks bias. Sementara, sensitivitas indeks bias sensor FBG mikrofiber optik dengan diameter serat 3,34 µm adalah sekitar 165 nm RIU −1 , yang 17 kali lebih tinggi daripada dengan diameter serat 10,4 µm. [ 53 ] ii) Kopling medan dekat. Kekasaran permukaan yang sangat rendah dari serat mikro/nano memungkinkannya untuk mendukung transmisi medan evanescent dengan kehilangan rendah dengan proporsi yang besar (misalnya, >90%), yang kondusif untuk meningkatkan kopling medan dekat optik antara serat mikro optik dan struktur lainnya. [ 47 , 54 – 57 ] Oleh karena itu, serat mikro dengan struktur kompak dan fleksibel menunjukkan interaksi yang kuat dengan media di sekitarnya dan telah dipelajari secara luas untuk aplikasi biomedis. Berdasarkan mekanisme operasi spesifik dan karakteristik strukturalnya, biosensor serat mikro optik dapat dikategorikan menjadi: i) Biosensor serat mikro optik interferometrik, yang menggunakan serat mikro baik sebagai interferometer atau sebagai bagian penyusun interferometer. ii) Biosensor kisi serat mikro optik, di mana kisi-kisi yang tertulis pada serat mikro memberikan struktur yang lebih kompak dan sensitivitas yang ditingkatkan terhadap sensor. iii) Biosensor serat mikro optik rongga resonansi, yang menggunakan serat mikro sebagai pemandu gelombang kopling untuk membangkitkan atau mengumpulkan cahaya dari mikro-resonator mode galeri bisikan Q tinggi, yang meliputi cakram mikro, cincin mikro, bola mikro, toroid mikro, kapiler mikro, dan resonator botol mikro. [ 11 ] iv) Biosensor serat mikro optik bikonikal, yang memanfaatkan medan evanescent yang luas dari serat mikro hingga batas maksimalnya dan kehilangan intensitas adalah sinyal deteksi. Masing-masing memiliki atribut kinerja yang unik dan cocok untuk aplikasi medis yang berbeda.
2.1 Biosensor Mikrofiber Optik Interferometrik
Interferometri serat optik merupakan metodologi yang mapan untuk menilai variasi ketebalan optik atau indeks bias, sehingga berfungsi sebagai pilihan yang sangat rasional untuk aplikasi dalam biosensing bebas label. Biosensor serat optik interferometrik meliputi interferometer Mach−Zehnder (MZI), interferometer Michelson (MI), interferometer Sagnac (SI), interferometer Fabry−Perot (FPI), dan sebagainya. Keunggulan biosensor serat optik interferometrik adalah sensitivitas yang lebih tinggi, resolusi penginderaan yang lebih tinggi, dan karenanya batas deteksi yang lebih rendah, penyetelan panjang gelombang operasi yang lebih tinggi, dan rentang dinamis yang lebar. Oleh karena itu, biosensor serat optik interferometrik berkembang pesat sebagai alat diagnostik dan pengobatan klinis. [ 28 ]
Interferometer mode serat mikro optik (MMI), dibuat dengan meruncingkan serat optik standar, adalah biosensor serat mikro optik interferometrik MZI yang umum dan umum. Ketika cahaya melewati daerah transisi kerucut pertama, bagian dari cahaya mode fundamental berpasangan ke mode orde lebih tinggi; setelah perambatan stabil melalui bagian seragam tengah, mode orde lebih tinggi ini berpasangan kembali ke mode fundamental di daerah transisi kerucut kedua, yang menghasilkan efek interferensi. [ 58 , 59 ] Liu et al. memperkenalkan struktur molekuler berbasis polidopamin yang dicetak, yang ditingkatkan melalui penyusunan ulang molekuler yang dimediasi templat, untuk tujuan mencapai deteksi protein C-reaktif yang sangat sensitif melalui pengukuran interferensi modal, [ 42 ] seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2a . Zhang et al. memperkenalkan biosensor serat mikro MZI dengan lancip ganda yang menunjukkan sensitivitas dan spesifisitas luar biasa untuk mendeteksi Staphylococcus aureus ( S. aureus ), dengan batas deteksi (LOD) 11 CFU mL −1 . [ 60 ] Xiao et al. telah mengembangkan biosensor MMI yang sangat sensitif untuk mendeteksi protein asam fibrilar glia (GFAP) menggunakan nanobintang emas. Dengan memanfaatkan mekanisme peningkatan medan evanescent dan peningkatan hotspot plasmonik, sensor ini mencapai deteksi GFAP yang sangat sensitif. [ 61 ] Biosensor mencapai batas deteksi (LoD) sebesar 0,09 a M dalam garam penyangga fosfat (PBS), 0,1 a M dalam cairan serebrospinal (CSF), dan 0,21 a m dalam serum. Biosensor ini memanfaatkan struktur sederhana yang dikombinasikan dengan teknik fabrikasi yang canggih, memposisikannya sebagai kandidat yang menjanjikan untuk aplikasi dalam keamanan pangan, biokimia, dan diagnostik medis. Zhang et al. telah mengusulkan sensor serat tujuh inti meruncing yang terhubung paralel (PTSCF) yang memanfaatkan fenomena interferensi super-mode yang terjadi dalam serat tujuh inti meruncing (TSCF) untuk tujuan deteksi. [ 40 ] Dengan menghubungkan serat referensi dan serat penginderaan secara paralel dan memanfaatkan efek vernier, respons sinyal diperkuat, sehingga meningkatkan sensitivitas sensor. Cui dkk. mengembangkan sensor deteksi DNA terkait HIV baru berdasarkan MMI. [ 62 ] Biosensor MZI serat mikro memberikan kapasitas yang sangat baik untuk deteksi biomarker. Namun, dengan jenis transmisi, sulit untuk bekerja dengan metode pengukuran plug-in. [ 63 ]Biosensor MZI mikrofiber mencakup permukaan pemantul, yang mengamati spektrum pemantul untuk biosensing. [ 64 ] Zhang et al. menyajikan sensor indeks bias baru berdasarkan MI mikrofiber inti ganda. [ 65 ] Dengan memanfaatkan pantulan dari permukaan ujung dan daerah meruncing dari serat inti ganda, spektrum MI terbentuk, yang mencapai sensitivitas indeks bias hingga 2377,80 nm RIU −1 . Salceda-Delgado et al. mendemonstrasikan sensor perpindahan-kelengkungan serat optik adaptif berdasarkan MI modal dengan serat mode tunggal (SMF) yang meruncing, [ 66 ] seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2b . Dibandingkan dengan biosensor MZI mikrofiber, sensor MI mikrofiber memiliki lebih banyak keuntungan dalam multiplexing paralel multisensor [ 67 ] dan lebih cocok untuk pengukuran in vivo karena struktur reflektifnya. SI adalah interferometer antara sinar searah jarum jam dan berlawanan arah jarum jam dari sebuah loop, yang perbedaan fasenya adalah hasil dari karakteristik birefringent. [ 68 ] Wang et al. merancang dan membuat sensor regangan fleksibel berdasarkan SI mikrofiber optik yang dienkapsulasi PDMS. [ 69 ] Gao et al. telah mengembangkan biosensor mikrofiber optik yang sangat sensitif yang memanfaatkan interferensi polarimetri dalam mikrofiber birefringence tinggi (Hi-Bi). Biosensor ini dirancang untuk deteksi spesifik molekul DNA, yang menunjukkan respons log-linier terhadap konsentrasi target DNA untai tunggal (ssDNA) yang mencakup rentang dari 100 pikomolar (p M ) hingga 1 mikromolar (µ M ), dengan konsentrasi minimum yang dapat dideteksi sebesar 75 p M , [ 41 ] seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2c . Dengan memanfaatkan efek kopling yang bergantung pada polarisasi yang kuat dalam kopler serat mikro dan fenomena pencampuran polarisasi dalam loop Sagnac, sensor mencapai sensitivitas yang sangat tinggi, yang dicirikan oleh faktor pengukur (GF) sebesar 9977, bersama dengan batas deteksi yang sangat rendah sebesar 0,00025%. Dengan waktu respons 10 µs yang dicapai melalui demodulasi intensitas relatif, sensor memungkinkan penangkapan sinyal bawah air yang lemah secara real-time dalam kisaran 20 Hz hingga 16,86 kHz, sehingga membuka jalan bagi perangkat yang dapat dikenakan di bawah air untuk mendeteksi sinyal fisiologis dan getaran lingkungan dengan cepat. Biosensor SI serat mikro menunjukkan ketahanan lingkungan yang kuat. [ 70 ]Namun, loop Sagnac menghasilkan volume besar. FPI adalah interferometer sinar yang dipantulkan dari satu permukaan reflektif dan dari permukaan reflektif lainnya. Ghasemi et al. menyajikan biosensor mikrofiber FPI, yang mendeteksi pembentukan bekuan darah dengan cepat, sensitif, dan tepat, [ 71 ] seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2d . Sensor ini dibuat dengan cermat dengan menyambung serat yang meruncing ke dalam SMF, di mana penyesuaian yang tepat dilakukan pada diameter dan panjang yang meruncing untuk mengoptimalkan kinerja. Konfigurasi serat ujung mikro menunjukkan sensitivitas spektral yang luar biasa, mencapai sekitar 7 nm µL −1 , bersama dengan sensitivitas daya 4,1 dB µL −1 , menggunakan serat yang meruncing dengan diameter 55 µm dan panjang 300 µm. Sensor trombosis serat optik yang inovatif ini memiliki potensi yang signifikan untuk aplikasi in situ, pemantauan perawatan kesehatan, kondisi lingkungan yang keras, dan domain penginderaan kimia dan biologi.
Biosensor serat mikro optik interferometrik dari a) MZI. Direproduksi dengan izin. [ 42 ] Hak cipta 2024, Elsevier. b) MI. Direproduksi dengan izin. [ 66 ] Hak cipta 2017, MDPI, c) SI. Direproduksi dengan izin. [ 41 ] Hak cipta 2020, Elsevier. d) FPI. Direproduksi dengan izin. [ 71 ] Hak cipta 2023, MDPI.
Biosensor serat mikro optik interferometrik, yang memanfaatkan efek interferensi unik dan akurasi penginderaan yang tak tertandingi, telah menunjukkan potensi luar biasa di berbagai domain, khususnya dalam biosensing. Dengan kemajuan penelitian material baru, penyempurnaan teknologi mikro/nano, dan penggabungan teknologi cerdas, sensor ini siap mencapai sensitivitas yang lebih tinggi, stabilitas yang unggul, kecerdasan yang lebih tinggi, dan presisi yang belum pernah ada sebelumnya. Evolusi ini akan menghasilkan solusi yang lebih holistik, efisien, dan dapat diandalkan untuk aplikasi dalam pemantauan kesehatan medis, perlindungan lingkungan, jaminan keamanan pangan, dan lainnya.
2.2 Biosensor Kisi Mikrofiber Optik
Kisi-kisi serat mikro optik memfasilitasi penggabungan cahaya antara berbagai mode terpandu, dengan penandaan kisi pada peningkatan sensitivitas. [ 53 , 72 ] Secara khusus, kisi-kisi Bragg serat mikro optik (mFBG) menggabungkan cahaya dari mode inti fundamental ke mode fundamental terbalik. Sebaliknya, kisi-kisi serat mikro periode panjang optik (mLPFG) memfasilitasi penggabungan cahaya dari mode inti fundamental ke mode kelongsong. Mode-mode kelongsong ini, yang mengalami kehilangan hamburan pada batas lateral serat, tidak dapat merambat lebih jauh tetapi dapat terlibat dalam interaksi dengan lingkungan sekitar melalui gelombang evanescent. Selain itu, kisi-kisi Bragg serat mikro miring optik (mTFBG) menggabungkan cahaya dari mode inti fundamental ke mode fundamental terbalik dan mode kelongsong. Mode kelongsong dapat berfungsi sebagai indikator untuk memantau perubahan pada lingkungan sekitar, sedangkan panjang gelombang Bragg dapat digunakan untuk memantau berbagai parameter lainnya.
Untuk mFBG, Sun et al. mengusulkan mFBG untuk deteksi hibridisasi DNA in situ dengan konsentrasi terendah yang dapat dideteksi sebesar 0,5 m M. [ 30 ] Liu et al. memperkenalkan probe kisi Bragg serat termodifikasi yang digeser fase (mFBG) untuk mendeteksi troponin jantung I (cTn-I), yang menunjukkan rentang penginderaan log-linier yang membentang dari 0,1 hingga 10 ng mL −1 , dan batas deteksi (LOD) sebesar 0,03 ng mL −1 , yang diproyeksikan berpotensi mencapai serendah 10,8 pg mL −1 . [ 73 ] Untuk memecahkan masalah sensitivitas silang suhu, Ran et al. memanfaatkan resonansi harmonik dari satu mFBG untuk mengesampingkan dampak derau termal, [ 74 ] seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3a . Refleksi harmonik dapat direkayasa secara simultan dalam dua daerah panjang gelombang optik primer 1 dan 1,55 µm. Hal ini memungkinkan penangkapan sinyal penginderaan dari pasien dari jarak jauh, memanfaatkan aplikasi komersial yang luas dari penguat serat terdoping Ytterbium (Yb) dan/atau Erbium (Er). Untuk meningkatkan sensitivitas, kecepatan uji, dan kemampuan manuver, Yang et al. melaporkan fabrikasi FBG yang tertulis dalam taper serat unilateral, yang ditujukan untuk menambah sensitivitas sambil mengurangi kompleksitas manufaktur. [ 45 ] Kisi berkicau yang difabrikasi pada taper serat dengan diameter bervariasi tidak hanya memberikan sinyal lebar garis yang sempit tetapi juga menawarkan kinerja yang ditingkatkan. Lebih jauh lagi, integrasi nanobintang emas plasmonik (AuNSts) pada sensor kisi menyebabkan peningkatan sensitivitas tambahan, yang dikaitkan dengan peningkatan medan elektromagnetik yang diinduksi oleh ujung nano seperti bintang, dan secara signifikan mempercepat proses pengujian melalui tarikan elektrostatik. Biosensor yang diusulkan menunjukkan respons terhadap konsentrasi troponin-I jantung (cTn-I) di bawah 10 ng mL −1 , mencapai batas deteksi (LOD) 3 pg mL −1 dalam buffer dan 11,9 pg mL −1 dalam serum klinis. Kecuali untuk deteksi biomarker, Zhu et al. menyajikan metode baru untuk pemantauan hemodinamik spasiotemporal menggunakan kelompok mFBG mirip kulit yang dapat dikonfigurasi. [ 75 ] Liu et al. mengusulkan sistem deteksi gelombang pulsa yang memanfaatkan sensor mFBG untuk pemantauan spasiotemporal yang komprehensif. [ 76 ] Kinerja sistem melampaui metode berbasis PPG tradisional di beberapa parameter hemodinamik. Patch mFBG, dibuat dengan laser femtosecond, sangat sensitif dan fleksibel, memungkinkannya menempel pada kulit dan mendeteksi BCG dan gelombang pulsa. Untuk mLPFG, Huang et al. menunjukkan biosensor berbasis mLPG untuk immunoassay aliran lateral[ 43 ] untuk meningkatkan batas deteksi dan jangkauan biosensor berbasis kertas. mLPG, yang dicirikan oleh sifat gelombang evanescent yang kuat, berfungsi sebagai sarana yang sangat sensitif untuk mendeteksi variasi indeks bias yang dihasilkan dari pemanasan plasmonik lokal dari nanopartikel emas terkonjugasi antibodi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3b . Xiao et al. menunjukkan kisi periode panjang difraksi orde tinggi (HOD-LPG) untuk mendeteksi antigen spesifik prostat (PSA) dengan konsentrasi berkisar dari 5 hingga 500 ng mL −1 , spesifisitas yang sangat baik dan LOD 9,9 ng mL −1 , [ 77 ] seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3c . Huang et al. mengusulkan sensor gas berbantuan fototermal menggunakan mLPFG yang dimodifikasi dengan kerangka imidazolat zeolitik-90 (ZIF-90)/oksida grafena (GO) untuk meningkatkan penginderaan aseton VOC. [ 78 ] Li et al. mendemonstrasikan mLPFG yang difungsionalkan dengan GO dan PDA-GO untuk deteksi hemoglobin manusia. [ 79 ] Zhong et al. mengusulkan kisi serat periode antara heliks (HIPFG) untuk deteksi glukosa dengan batas deteksi 1 mg mL −1 . [ 80 ] Untuk mTFBG, Noman et al. mengusulkan kisi serat Bragg miring optik terukir (TFBG), yang dilapisi dengan komposit polietilenimina (PEI) dan poli(asam akrilik) (PAA). Mereka mengevaluasi kinerjanya untuk deteksi cDNA pada rentang konsentrasi 0 hingga 3 µ M , mencapai batas deteksi 0,65 µ M , [ 44 ] seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3d . Wan et al. mendemonstrasikan biosensor mTFBG untuk mendeteksi konsentrasi DNA yang mencakup dari 1 f M hingga 10 pM, menunjukkan batas deteksi yang sangat rendah sebesar 3,4 aM. [ 81 ]
a) Imunosensor optik harmonik mFBG untuk uji akseleratif biomarker jantung (cTn-I). Direproduksi dengan izin. [ 74 ] Hak cipta 2021, Elsevier. b) Biosensor berbasis mLPG untuk imunoassay aliran lateral (mLPG-LFIA). Direproduksi dengan izin. [ 43 ] Hak cipta 2021, Elsevier. c) Kisi periode panjang difraksi orde tinggi (HOD-LPG) untuk mendeteksi PSA. Direproduksi dengan izin. [ 77 ] Hak cipta 2020, Optica Publishing Group. d) TFBG terukir untuk mendeteksi cDNA. Direproduksi dengan izin. [ 44 ] Hak cipta 2023, MDPI.
Biosensor kisi mikrofiber optik telah menunjukkan keunggulan signifikan dalam berbagai bidang, termasuk ilmu biomedis dan pemantauan lingkungan, karena desainnya yang unik dan kemampuan deteksi sensitivitas tinggi. Dengan menggabungkan berbagai jenis seperti mFBG, mLPFG, dan mTFBG, sensor ini mampu mengukur secara akurat berbagai biomarker, termasuk DNA, cTn-I, dan PSA. Lebih jauh lagi, mereka telah berhasil mengatasi tantangan sensitivitas silang suhu dan meningkatkan kinerjanya melalui penggabungan bahan fungsional baru. [ 78 ] Kemajuan ini tidak hanya mendorong inovasi dan pengembangan berkelanjutan dalam teknologi penginderaan tetapi juga menawarkan perspektif dan metodologi baru untuk penelitian ilmiah dan aplikasi praktis di bidang terkait.
2.3 Biosensor Mikrofiber Optik Rongga Resonansi
Biosensor serat mikro optik rongga resonansi adalah teknologi deteksi biokimia yang menggunakan rongga mikro terstruktur khusus (seperti kapiler mikro, gelembung mikro, mikrosfer, dll.) sebagai ruang resonansi untuk memandu dan membatasi sinyal cahaya di dalamnya, membentuk gelombang berdiri yang dikenal sebagai Whispering Gallery Modes (WGM). Ketika cahaya pompa memasuki rongga cincin dari serat mikro optik, sebagian cahaya berpasangan dengan dinding bagian dalam kapiler yang terukir, menghasilkan medan evanescent pada dinding tipis. Teknologi ini mendeteksi perubahan panjang gelombang resonansi yang disebabkan oleh gangguan pada indeks bias biomolekul. Selain itu, reagen biokimia dapat menyerap energi cahaya, yang menyebabkan perubahan intensitas medan koheren WGM, atau menyebarkan energi cahaya, yang menyebabkan pergeseran fase medan koheren WGM. Dengan memantau perubahan panjang gelombang, intensitas, atau fase WGM ini, deteksi kuantitatif reagen biokimia dapat dicapai. Mereka menawarkan keuntungan seperti sensitivitas tinggi, respon cepat, konsumsi sampel rendah, dan kemudahan integrasi, menjadikannya kandidat yang menjanjikan untuk berbagai aplikasi termasuk deteksi biomolekuler, analisis obat, dan pemantauan lingkungan. [ 82 , 83 ]
Wang et al. memperagakan mikroresonator WGM mikrofluida terintegrasi kapiler untuk pemantauan dinamis perubahan konformasi dalam struktur G-quadruplex yang diinduksi oleh ion K + . [ 84 ] Mereka juga mengusulkan mikroresonator WGM berdasarkan serat optik mikrostruktur jeruk bali (MOF) untuk biosensing DNA in situ. [ 85 ] Niu et al. memperagakan imunosensor WGM mikrotubulus optofluida sekali pakai untuk deteksi kompleks troponin jantung IC (cTnI-C) tanpa label, [ 46 ] seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4a . Dengan mengatur dua mikrofiber kopling, rongga mikrotubulus kopling serat ganda dapat berfungsi sebagai filter yang dapat disesuaikan untuk laser cincin serat polarimetri (FRL) yang saling terhubung. Secara praktis, imunosensor optik untuk troponin jantung IC (cTnI-C) dapat diwujudkan dengan memantau panjang gelombang laser keluaran FRL. Mereka juga mengusulkan sensor rongga resonansi yang tertanam dalam cip mikrofluida dengan menggabungkan mikrosfer kaca berongga fungsionalisasi polidopamin (HGMS) ke dalam struktur serat kapiler terukir. [ 47 ] Dengan memanfaatkan algoritma multi-jalur dispersif waktu tunda (MPA) untuk mengubah sinyal optik menjadi sinyal frekuensi radio, deteksi throughput ultra-tinggi konsentrasi cTnI-C tercapai, yang dapat diaplikasikan untuk diagnosis dan pemantauan cedera miokard, serta untuk pemantauan intervensi dan penilaian pemulihan pascaoperasi kesehatan jantung, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4b . Duan et al. mengusulkan biosensor kristal cair (LC) berdasarkan laser WGM dilaporkan dan didemonstrasikan untuk deteksi asetilkolinesterase (AChE) dan inhibitornya secara real-time dan sangat sensitif. [ 86 ] Yu et al. menyajikan biosensor mikrogelembung optofluida yang memanfaatkan WGM yang terlokalisasi pada antarmuka antara resonator optik dan larutan analit. [ 48 ] Profil medan modus galeri bisikan (WGM) dapat disesuaikan dengan mengubah ketebalan dinding, yang menghasilkan munculnya modus antarmuka saat intensitas puncak medan terlokalisasi di antarmuka. Terintegrasi dengan mulus ke dalam sistem mikrofluida, sensor ini menawarkan sensitivitas molekul tunggal dan memerlukan volume sampel sangat kecil serendah 10 pL. Ia menawarkan platform otomatis yang disesuaikan untuk analisis biomedis, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4c . Duan et al. memperkenalkan perangkat modulasi semua-optik yang menggabungkan bahan pengubah fase GST dengan resonator mikrosfer WGM serat optik, [ 54 ] seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4d . Yu et al. mengusulkan resonator simpul mikrofiber (GMKR) yang dilapisi dengan oksida grafena.[ 87 ] Itu berubah ketika , penyerapan molekul gas ke permukaan GO akan mengubah indeks bias GO, menghasilkan pergeseran pinggiran interferensi GMKR, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4e . Li et al. [ 88 ] menyajikan resonator simpul mikrofiber plasmonik hibrida (HPMKR), yang tertanam rumit dalam membran polidimetilsiloksan (PDMS) yang ramping. Terdiri dari resonator simpul mikrofiber (MKR) yang dipasang di atas film emas ramping dan diapit di antara dua lapisan PDMS, perangkat ini mendapat manfaat dari kemampuan film emas untuk mendukung sensitivitas polarisasi dan rasio kepunahan MKR, sementara lapisan PDMS menyumbangkan fleksibilitas, biokompatibilitas, dan integritas mekanis yang kuat. Ketika direkatkan ke kulit manusia, sensor canggih ini unggul dalam pemantauan waktu nyata berbagai sinyal klinis dan fisiologis, yang meliputi denyut nadi pergelangan tangan, pernapasan, denyut nadi jari, dan banyak lagi. Di antara berbagai resonator mikro, resonator cincin dan cakram adalah pilihan perintis untuk aplikasi biosensing. Mereka dapat diproduksi di dalam chip menggunakan teknik fotolitografi di berbagai sistem material dan dalam bentuk rangkaian sensor yang besar. [ 89 ] Mikrosfer Q-tinggi adalah yang paling mudah dibuat, sering kali dibuat dengan melelehkan bola-bola di ujung serat optik. Resonator cincin optik inti-cair (LCORR) secara inheren memiliki struktur mikrotubular, yang memudahkan manipulasi cairan. Lebih jauh, dengan menyusun beberapa serat mikro di sepanjang satu tabung mikro, LCORR dapat memungkinkan penginderaan yang hampir terdistribusi. [ 90 ]
Karena kopling evanescent yang efisien antara serat mikro optik yang disentuh, resonator serat mikro optik yang dirakit dapat dibuat hanya dengan melipat atau mengikat serat mikro optik menjadi simpul, [ 91 ] geometri loop, [ 92 ] cincin, [ 93 ] atau kumparan [ 94 ] . Bergantung pada ukuran dan geometri cincin, faktor Q resonator MNF biasanya berkisar antara 10 2 hingga 10 6 . [ 95 ] Untuk memastikan kinerja optimal dari lancip serat skala nano bersama dengan resonator WGM, sangat penting untuk menjaga tegak lurus lancip serat terhadap resonator dan mencegah pembengkokan atau kerusakan. Ini memerlukan manipulasi serat optik yang sangat tepat. Berbeda dengan rongga mikrosfer, rongga tabung mikro menawarkan fleksibilitas yang lebih besar, memungkinkan kopling dengan lancip serat miring. Kemiringan ini memberikan tingkat toleransi yang lebih tinggi dan menghilangkan kebutuhan untuk sistem penyesuaian vertikal yang tepat.
Sensor rongga resonansi, yang dicirikan oleh sensitivitasnya yang tinggi, fleksibilitas dalam bentuk struktural, biokompatibilitas, dan kemampuan pemantauan waktu nyata, dapat diterapkan pada berbagai subjek uji dan skenario. Dalam penelitian biomedis, sensor ini dapat mendeteksi biomolekul seperti penanda kanker payudara, protein, virus, dan molekul kecil, yang memberikan dukungan kuat untuk skrining kanker, diagnosis penyakit, pengembangan obat, dan deteksi biomarker. Selain itu, sensor ini dapat diintegrasikan ke dalam perangkat yang dapat dikenakan untuk memantau indikator kesehatan manusia seperti denyut nadi, pernapasan, dan tekanan darah secara waktu nyata, yang menawarkan data akurat untuk perawatan medis dan manajemen kesehatan. [ 96 , 97 ]
2.4 Biosensor Serat Mikro Optik Bikonis
Biosensor serat optik mikro dengan kehilangan intensitas terutama bergantung pada kehilangan intensitas serat optik mikro. Ketika struktur serat optik mikro dirangsang oleh lingkungan eksternal (misalnya, suhu, tekanan, zat kimia, dll.), kehilangan intensitas sinyal optik terjadi selama transmisi. [ 3 ] Tingkat kehilangan ini terkait dengan jenis dan intensitas rangsangan eksternal, dan dengan memantau perubahan intensitas optik, pengukuran dan pemantauan tidak langsung dari lingkungan eksternal dapat dicapai. Mewarisi semua manfaat sensor serat optik dengan jejak yang lebih kecil dan sensitivitas yang lebih tinggi, sensor serat optik mikro menunjukkan keuntungan yang signifikan dan potensi yang sangat besar dalam pengembangan perangkat medis yang sangat sensitif, merespons cepat, ringkas, dan konsumsi daya rendah.
Wang et al. memperkenalkan sensor regangan fleksibel yang sangat sensitif dan respons cepat berdasarkan kopler serat mikro optik yang dienkapsulasi dalam film PDMS, [ 98 ] seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5a . Sensor tersebut menunjukkan faktor pengukur yang mengesankan sebesar 900, batas deteksi rendah sebesar 0,001%, dan waktu respons cepat kurang dari 0,167 ms, sehingga ideal untuk aplikasi seperti pemantauan kardiovaskular, antarmuka manusia-mesin, robotika lunak, dan sistem bertenaga AI. Ma et al. menyajikan sensor tekstil cerdas berdasarkan serat mikro/nano optik, yang mengukur tekanan dengan mendeteksi perubahan kehilangan yang disebabkan oleh pembengkokan serat, [ 49 ] seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5b . Melalui penggunaan teknologi seperti susunan MNF, struktur tekstil, dan pelapisan PDMS, sensor tersebut mencapai sensitivitas tinggi, respons cepat, dan deteksi berbagai pola sentuhan manusia, termasuk mengetuk, menggeser, dan banyak lagi. Lebih jauh lagi, algoritma pembelajaran mesin digunakan untuk mengklasifikasikan pola sentuhan ini. Zhu et al. memperkenalkan sensor optik yang dapat diregangkan dan sangat tipis yang menggunakan serat mikro bergelombang yang dirakit sendiri, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5c . Sensor, yang menggunakan kehilangan lengkung mikro optik untuk mendeteksi regangan, menunjukkan sensitivitas dan stabilitas yang tinggi. Fleksibilitas dan kelenturannya membuatnya ideal untuk aplikasi yang dapat dikenakan, khususnya dalam mendeteksi gelombang denyut nadi pergelangan tangan dan memantau tekanan darah melalui analisis PAT. Penelitian ini menawarkan kontribusi yang berharga bagi bidang teknologi perawatan kesehatan yang dapat dikenakan. [ 50 ] Pan et al. memperkenalkan sensor optik yang dapat dikenakan multifungsi, yang melekat pada kulit (SLWOS), yang menggunakan patch yang dapat diregangkan dan fleksibel yang tertanam dengan serat mikro/nano berbasis silikon (MNF), seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5d . Sensor beroperasi dengan mendeteksi perubahan intensitas cahaya yang ditransmisikan karena konversi mode antara mode terpandu dan mode radiasi di wilayah tekukan MNF. Hal ini memungkinkan deteksi regangan dan sudut tekukan yang sangat sensitif. Lebih jauh lagi, dengan memanfaatkan koefisien termo-optik negatif dari PDMS dan sensitivitas MNF terhadap perubahan indeks bias, sensor dapat mengukur suhu secara akurat dengan resolusi tinggi. [ 51 ]Wang et al. telah memperkenalkan sensor yang dapat dikenakan berbasis serat mikro optik yang dapat diregangkan dan inovatif yang dikenal sebagai sensor serat mikro optik polimer berbentuk gelombang (WPOMF). Perangkat inovatif ini menanamkan serat mikro optik dalam film PDMS yang sangat tipis, membentuknya menjadi pola gelombang untuk mencapai fleksibilitas yang luar biasa. Dengan memanfaatkan gaya van der Waals, sensor WPOMF dapat menempel pada berbagai bagian tubuh manusia untuk pemantauan terus-menerus fungsi dan perilaku kardiorespirasi. Selain itu, ketika dipasangkan dengan AI, sensor dapat mengenali pengucapan terminologi medis yang penting, sehingga secara signifikan meningkatkan jangkauan aplikasinya dan kemampuan penginderaan. Menurut para peneliti, ini menandai debut biosensor serat mikro optik polimer yang dirancang khusus untuk pemantauan fisiologis yang dapat dikenakan di dalam tubuh manusia. [ 36 ] Kulit robotik yang baru, fleksibel, transparan, dan tahan lama berdasarkan serat nano optik (ONF), yang tertanam dalam PDMS, memungkinkan penginderaan taktil multimoda, termasuk gaya, suhu, kekerasan, tekstur, dan konduktivitas termal, yang menunjukkan potensi besar dalam aplikasi robotik. [ 99 ]
Biosensor serat mikro optik dengan kehilangan intensitas. a) Kopler serat mikro dalam film PDMS. Direproduksi dengan izin. [ 98 ] Hak cipta 2023, Wiley. b) Susunan MNF. Direproduksi dengan izin. [ 49 ] Hak cipta 2022, John Wiley and Sons. c) Serat mikro bergelombang yang dirakit sendiri. Direproduksi dengan izin. [ 50 ] Hak cipta 2021, John Wiley and Sons. d) MNF yang telah ditekuk sebelumnya dalam film PDMS. Direproduksi dengan izin. [ 51 ] Hak cipta 2020, RSC.
Biosensor serat mikro optik dengan kehilangan intensitas, mendeteksi kehilangan sinyal selama transmisi, mengukur dan memantau lingkungan eksternal secara tidak langsung, mencapai terobosan dan menunjukkan potensi dalam perawatan kesehatan. Menggunakan MNF dan kemasan canggih, mereka memantau indikator fisiologis dengan sensitivitas tinggi, respons cepat, dan daya rendah. Meskipun ada tantangan stabilitas dan daya tahan, kemajuan dalam material, kecerdasan, dan integrasi bertujuan untuk membuatnya lebih ringkas, cerdas, dan tepat, meningkatkan layanan perawatan kesehatan.
3 Aplikasi
3.1 Deteksi Biomarker
Konsentrasi penanda penyakit dalam cairan tubuh berfungsi sebagai parameter target, yang memerlukan sensor yang memiliki sensitivitas sangat tinggi untuk mengukur penanda penyakit pada konsentrasi yang sangat rendah dan untuk membedakan bahkan perubahan kecil dalam konsentrasi tersebut. Selain itu, sensor diharuskan memiliki rentang respons yang luas untuk mendeteksi variasi yang signifikan dalam konsentrasi penanda penyakit. Oleh karena itu, kami menggunakan batas deteksi dan rentang deteksi untuk mencerminkan kemampuan sensor dalam mendeteksi biomarker penyakit. Mengambil deteksi dopamin (DA) sebagai contoh, DA adalah neuromodulator signifikan yang memainkan peran penting dalam fungsi sistem saraf seperti pembelajaran, kontrol motorik, dan perilaku motivasi. [ 100 ] Konsentrasi dasar DA dalam cairan ekstraseluler berada dalam kisaran pikomolar (p M ), [ 101 ] dan dalam beberapa cairan tubuh (seperti keringat), konsentrasinya bahkan bisa lebih rendah. Kadar DA yang abnormal dapat berfungsi sebagai indikator atau penyebab berbagai kondisi, termasuk penyakit Alzheimer, feokromositoma, penyakit Parkinson, dan skizofrenia. [ 102 ] Huang et al. menggunakan sensor MMI bersama dengan probe aptamer untuk deteksi DA yang ditargetkan, mencapai batas deteksi yang luar biasa sebesar 0,45 attomolar (a M ) dan rentang deteksi yang luas yang mencakup dari 1 a M hingga 1 µ M . [ 103 ] Sensor ini mampu mendeteksi kadar DA yang dilepaskan dalam ruang ekstraseluler dan memantau proses oksidatif DA. Oleh karena itu, biosensor serat mikro optik sangat menjanjikan untuk deteksi biomarker. Dengan memanfaatkan sifat transmisi dan sensitivitas serat mikro optik, mereka memfasilitasi deteksi biomarker yang cepat dan tepat pada konsentrasi yang sangat rendah, sebagaimana dibuktikan dalam Tabel 1 , yang merangkum penelitian terkini selama tiga tahun terakhir. [ 104 ] Teknologi ini sangat penting dalam diagnosis kanker dini, yang memungkinkan identifikasi biomarker kanker protein dalam serum, jaringan, dan cairan tubuh. Akibatnya, dokter dapat membuat diagnosis yang lebih tepat dan mengembangkan rencana perawatan yang disesuaikan. Biosensor serat mikro optik memiliki banyak manfaat, seperti sensitivitas tinggi, kemampuan anti-interferensi yang kuat, ukuran kecil, dan kapasitas untuk mengukur beberapa parameter. Fitur-fitur ini membuatnya sangat cocok untuk deteksi biologis medis POCT, yang memungkinkan pengukuran kuantitas biologis yang cepat dan akurat bahkan dengan sampel yang minimal. Hal ini meningkatkan efisiensi diagnostik, menurunkan biaya, dan menawarkan dukungan penting untuk diagnosis dan perawatan medis.
3.2 Pemantauan Kesehatan
Biosensor serat mikro optik, yang terintegrasi ke dalam perangkat yang dapat dikenakan, menunjukkan aplikasi serbaguna dalam pemantauan kesehatan. Sensor ini dapat terus melacak parameter fisiologis vital seperti denyut jantung, tekanan darah, [ 118 ] bentuk gelombang denyut nadi, bunyi jantung, kontraktilitas miokardium, laju pernapasan, pola, dan apnea, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6 . Selain itu, sensor ini menilai gerakan sendi, aktivitas otot, suhu tubuh, getaran kulit, dan suara. Dengan menyediakan data kesehatan yang komprehensif dan waktu nyata, sensor ini memfasilitasi manajemen kesehatan yang dipersonalisasi, [ 119 ] deteksi dini penyakit, dan pencegahan. Sensor ini juga memainkan peran penting dalam manajemen penyakit kronis, pemantauan kesehatan lansia, pelacakan pertumbuhan anak, dan penilaian kualitas tidur. [ 120 ]
Aplikasi dalam pemantauan kesehatan: a,b) Memantau pola pernapasan melalui sinyal getaran pergelangan tangan. Direproduksi dengan izin. [ 50 ] Hak cipta 2021, John Wiley and Sons. Direproduksi dengan izin. [ 124 ] Hak cipta 2024, IEEE. c) Memantau aktivitas otot pernapasan. Direproduksi dengan izin. [ 36 ] Hak cipta 2024, ACS. d) Membedakan antara tekukan pergelangan tangan positif dan negatif. Direproduksi dengan izin. [ 121 ] Hak cipta 2024, Elsevier. e) Mengevaluasi kecepatan dan akselerasi gerakan. Direproduksi dengan izin. [ 98 ] Hak cipta 2023, Wiley. f) Sinyal suhu dan detak jantung manusia. Direproduksi dengan izin. [ 127 ] Hak cipta 2021, ACS. g) Memantau pernapasan. Direproduksi dengan izin. [ 128 ] Hak cipta 2023, IEEE. h) Mengidentifikasi dan menangani penyakit yang berhubungan dengan kelembapan, termasuk masalah pernapasan dan kondisi kulit. Direproduksi dengan izin. [ 122 ] Hak cipta 2020, ACS.
Dalam bidang pemantauan sistem vaskular, biosensor serat mikro optik mampu mengukur secara akurat berbagai parameter fisiologis utama seperti denyut jantung, tekanan darah, parameter hemodinamik, saturasi oksigen darah, dan kecepatan aliran darah, menyediakan dukungan data yang sangat berharga untuk pemantauan kesehatan, pencegahan penyakit, dan diagnosis. Secara khusus, biosensor serat mikro optik telah mencapai hasil yang signifikan dalam pemantauan denyut jantung, mampu menangkap perubahan denyut jantung secara tepat pada frekuensi pengukuran 1 Hz dengan kesalahan kurang dari 1 bpm. [ 121 ] Ini menandai terobosan penting dalam teknologi pemantauan denyut jantung menggunakan biosensor serat optik. Dalam hal pemantauan tekanan darah, penelitian ini juga menunjukkan kinerja biosensor serat optik yang luar biasa. Sensor mereka dapat mengukur tekanan darah sistolik dan diastolik secara akurat dengan kesalahan yang dikontrol secara ketat dalam 1 mm Hg −1 , secara signifikan meningkatkan akurasi dan keandalan pengukuran tekanan darah, [ 50 ] seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6a . Lebih jauh lagi, biosensor serat mikro optik telah membuat kemajuan yang signifikan dalam mengukur parameter hemodinamik. Sensor dapat mengukur kecepatan gelombang denyut nadi dan waktu transit denyut nadi, memberikan dukungan yang kuat untuk menilai status kesehatan arteri regional. [ 75 ] Pengukuran yang tepat dari parameter hemodinamik ini sangat penting untuk mencegah penyakit kardiovaskular dan mengevaluasi kesehatan vaskular. Di bidang pemantauan saturasi oksigen darah, sensor juga bekerja dengan sangat baik, mampu mengukur saturasi oksigen darah secara akurat dengan kesalahan kurang dari 1%. Ini penting untuk menilai kesehatan pernapasan dan mendeteksi penyakit pernapasan secara tepat waktu. [ 122 ] Akhirnya, di bidang pemantauan kecepatan aliran darah, sensor yang diusulkan menilai kecepatan aliran darah dengan menganalisis kurva perubahan tekanan di jari dan telapak tangan. [ 123 ] Metode ini tidak hanya menawarkan keuntungan karena non-invasif tetapi juga secara akurat mencerminkan kondisi oklusi vaskular.
Biosensor mikrofiber optik telah mencapai kemajuan luar biasa dalam pemantauan sistem pernapasan, menunjukkan presisi tinggi dan kemampuan pemantauan waktu nyata. Sensor regangan fleksibel berdasarkan kopler mikrofiber optik telah berhasil dikembangkan, yang dapat mengukur kedalaman pernapasan secara akurat dan secara tidak langsung mencerminkan laju pernapasan. [ 121 ] Dengan sensitivitas tinggi (mencapai 9977 dalam rentang regangan 0–0,008%), batas deteksi sangat rendah, dan waktu respons cepat (10 ms), sensor ini memberikan dukungan yang kuat untuk menilai fungsi sistem pernapasan. Sementara itu, Zhang et al. juga memanfaatkan teknologi kopler mikrofiber untuk mengembangkan sensor yang mampu memantau pola pernapasan melalui sinyal getaran pergelangan tangan, [ 124 ] seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6b . Sensitivitasnya yang tinggi (0,036 V kPa −1 ) dan waktu respons cepat (3 ms) memungkinkan klasifikasi pola pernapasan dengan tingkat akurasi 98%, menyediakan dasar penting untuk deteksi dini penyakit pernapasan dan penilaian efek pengobatan. Lebih jauh lagi, sensor inovatif berdasarkan momentum sudut orbital fotonik seperti gelombang serat mikro optik (WPOMF) telah dikembangkan di bidang biosensor serat mikro, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6c . Sensor ini mampu memantau aktivitas otot pernapasan dengan mendeteksi gerakan otot pita suara dan mencapai pengenalan ucapan dengan tingkat akurasi 89%. Ia menawarkan pendekatan teknologi baru untuk pelatihan rehabilitasi pernapasan. [ 36 ] Lebih jauh lagi, sensor multi-simpul yang dapat dikenakan (MNWOS) telah dirancang untuk memantau tekanan intratoraks melalui pengukuran variasi tekanan di jari-jari dan telapak tangan. Dengan sensitivitas tinggi sebesar 19 pm kPa −1 , sensor ini dapat secara akurat menangkap perubahan sudut tekukan sendi, serta memantau perubahan suhu permukaan kulit dan otot. Kemampuan tersebut memberikan data penting untuk mendiagnosis dan mengobati penyakit pernapasan. [ 123 ]
Biosensor serat mikro optik juga telah banyak dipelajari dalam pemantauan berbagai parameter fisiologis manusia seperti suhu tubuh, kelembaban, suara, dan getaran, sehingga memberikan pengguna informasi kesehatan yang lebih komprehensif dan terperinci. Demodulator optik yang dapat dikenakan yang terintegrasi sepenuhnya telah dirancang untuk pengumpulan dan diagnosis sinyal suhu dan detak jantung manusia yang terus-menerus dan stabil. Dengan memanfaatkan serat optik low-loss dan serat berbentuk S yang tertanam dalam pakaian, ia menggunakan filter tepi dan AWG untuk mengukur pergeseran panjang gelombang kisi Bragg, mencapai pengukuran suhu yang tepat dengan kesalahan ± 0,1 ° C. Ia juga menunjukkan kekebalan kebisingan yang tinggi, menyediakan data fisiologis waktu nyata selama aktivitas, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6f . [ 127 ] Sensor respirasi yang dapat dikenakan yang fleksibel, berdasarkan kopling mikrosfer dan menggunakan interferensi pencampuran sendiri untuk memantau respirasi, telah dikembangkan. Bahasa Indonesia : Ia menggunakan serat mikro 2-µm dalam film tipis PDMS yang didoping dengan mikrosfer silika 5-µm pada 0,1 g mL −1 , mencapai sensitivitas puncak dengan waktu respons 28-ms, membedakan pola pernapasan, mengompensasi variasi suhu, dan diverifikasi akurat oleh analisis Bland-Altman, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6g . [ 128 ] Dalam hal pemantauan suhu tubuh, biosensor serat mikro dengan sensitivitas 1,10 nm °C −1 telah dikembangkan untuk memantau perubahan suhu kulit atau otot secara akurat. Teknologi ini memungkinkan pelacakan kondisi seperti demam, infeksi, dan peradangan yang efektif, serta efek latihan dan variasi suhu lingkungan pada suhu tubuh. Ia memberikan umpan balik waktu nyata dan mendukung manajemen kesehatan yang efektif. [ 121 ] Lebih jauh lagi, pemantauan kelembapan sangat penting untuk kesehatan pernapasan dan kondisi kulit. Sensor kelembapan relatif dengan sensitivitas 96,2 pm per % RH telah diusulkan untuk memantau perubahan kelembapan lingkungan secara akurat, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6h . Sensor ini membantu mengidentifikasi dan menangani penyakit terkait kelembapan dengan segera, termasuk masalah pernapasan dan kondisi kulit. Selain itu, sensor ini menunjukkan dampak variasi kelembapan lingkungan terhadap kesehatan manusia, yang menawarkan wawasan ilmiah untuk manajemen kesehatan. [ 122 ]Pemantauan suara juga sangat penting, karena dapat mencerminkan status kesehatan sistem pernapasan, kardiovaskular, dan saraf. Sebuah sensor dengan sensitivitas dan akurasi yang sangat tinggi telah dikembangkan, cocok untuk pengenalan suara. Hal ini memungkinkan pemantauan penyakit pernapasan, kardiovaskular, dan neurologis yang efektif. Selain itu, sensor dapat menilai kualitas tidur dan perubahan emosional, memberikan evaluasi kesehatan yang lebih komprehensif. [ 36 ] Terakhir, pemantauan getaran tidak boleh diabaikan, karena getaran kulit dapat menunjukkan status kesehatan sistem pernapasan, kardiovaskular, dan motorik. Sebuah sensor yang memiliki sensitivitas 0,036 V kPa −1 memungkinkan pemantauan getaran kulit yang tepat. Ia menawarkan peringatan dini dan pemantauan penyakit sistem pernapasan, kardiovaskular, dan motorik yang efektif. Lebih jauh lagi, sensor ini dapat mengevaluasi kualitas tidur dan perubahan emosional, menyediakan alat yang lebih akurat untuk penilaian kesehatan. [ 124 ]
Secara keseluruhan, biosensor serat mikro optik telah menunjukkan fleksibilitas dan presisinya dalam pemantauan kesehatan, menawarkan data komprehensif dan waktu nyata yang memfasilitasi manajemen kesehatan yang dipersonalisasi, deteksi dini penyakit, dan pencegahan. Seiring berlanjutnya penelitian, integrasi sensor ini ke dalam perangkat yang dapat dikenakan dan teknologi penangkapan gerak menjanjikan penilaian yang lebih akurat dan terperinci, yang membuka jalan bagi kemajuan dalam perawatan kesehatan.
3.3 Pengobatan Penyakit
Biosensor serat mikro optik menunjukkan nilai inovatif dalam diagnosis dan pengobatan tumor. Dengan memanfaatkan sifat optiknya dan efek fototermal dari nanomaterial, biosensor ini dapat mencapai deteksi penanda tumor dan sel dengan sensitivitas tinggi. Dengan kemampuan terapi yang tepat sasaran, biosensor ini meminimalkan kerusakan pada jaringan normal. Selain itu, beberapa serat mikro optik memadukan beberapa fungsi seperti deteksi, pengobatan fototermal, dan pelepasan obat, yang menyediakan peran tambahan tertentu dalam pengobatan penyakit dan memungkinkan diagnosis dan pengobatan tumor yang terintegrasi. Pencapaian penelitian ini menawarkan jalur baru untuk diagnosis dini dan pengobatan kanker yang efektif, yang menyoroti potensi aplikasi klinisnya dalam terapi penyakit.
Dalam strategi terapi fototermal (PTT), berbagai struktur fungsional berbasis serat telah dikembangkan untuk diintegrasikan ke dalam sensor serat optik untuk mencapai pemanasan lokal yang efisien. Nanointerface nanorod emas-nanosheet fosfor hitam dapat mencapai 57 °C di bawah iradiasi laser NIR, yang secara efektif membunuh sel kanker, [ 105 , 130 ] sementara nanosheet fosfor hitam sendiri dapat memanas hingga 45 °C, yang secara selektif menargetkan sel kanker. [ 131 ] Struktur lain, seperti nanostar emas [ 132 ] dan serat yang didoping tanah jarang, [ 133 ] juga menunjukkan konversi fototermal yang kuat untuk pengobatan tumor. Sensor serat optik SPR berlapis AuNPs-AgFM mendeteksi sel kanker melalui pergeseran panjang gelombang dan menghilangkannya melalui terapi fototermal yang diaktifkan oleh NIR, yang menyediakan pendekatan diagnosis dan pengobatan kanker yang baru. [ 134 ]
Bahasa Indonesia: Dalam mengintegrasikan biosensor serat mikro optik dengan terapi fototermal, para peneliti mengusulkan dua skema inovatif: penghantaran obat dan integrasi efek kimia. Liang et al. memperkenalkan serat mikro optik untuk fototermal/kemoterapi menggunakan nanointerface Au-DOX@BP, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7a . Lembaran nano BP membawa DOX, mendukung Au NR untuk meningkatkan kinerja optik, dan bersama-sama menghasilkan efek fototermal dengan laser 980 nm untuk membunuh sel kanker sambil melepaskan DOX untuk kemoterapi. [ 105 ] Xiao et al. menyajikan sensor serat optik baru untuk diagnosis dan pengobatan kanker dini, memanfaatkan nanointerface (lembaran nano Au@Ag2S dan nanopartikel VO 2 ) dan efek fototermal. [ 39 ] Ini meningkatkan sensitivitas terhadap AFP melalui LSPR dan memungkinkan PTT sel kanker hati yang ditargetkan, dengan sensitivitas yang dapat disetel suhu, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7b . Probe serat mikro yang mengandung sensitizer fototermal, dengan permukaannya dilapisi dengan film hidrogel peka suhu yang membungkus obat kemoterapi, menghasilkan pelepasan obat yang tepat setelah penyinaran laser. [ 135 ] Metode lain melibatkan penggunaan serat mikro untuk memanaskan dan melelehkan agarosa yang mengandung inhibitor Hsp90 dengan titik leleh rendah, sehingga meningkatkan efek perawatan fototermal. [ 136 ] Strategi lain lagi adalah memasang probe fluoresensi yang responsif terhadap hipoksia dan bahan hibrida graphene/gold nanostar (Gr/AuNS) pada permukaan serat mikro, yang memungkinkan deteksi hipoksia tumor dan ablasi fototermal secara bersamaan. [ 137 ]
Gambar 7
Aplikasi dalam pengobatan penyakit: a) pemberian obat dan efek fototermal. Direproduksi dengan izin. [ 105 ] Hak cipta 2022, ACS. b) Deteksi biomarker dan efek fototermal. Direproduksi dengan izin. [ 39 ] Hak cipta 2023, John Wiley and Sons. c) Lainnya: mendukung multi-panjang gelombang (405, 520 nm) dan kontrol cahaya yang dapat disesuaikan. Direproduksi dengan izin. [ 129 ] Hak cipta 2023, Springer Nature.
Di luar metode PTT-CT, aplikasi lain juga patut diperhatikan. Biosensor optik berdasarkan WGM digunakan untuk menilai karakteristik pengikatan obat terapeutik yang ditargetkan pada tumor dengan targetnya, mensimulasikan sifat permukaan sel, menyediakan alat baru untuk pengembangan dan penilaian obat imunoterapi kanker. [ 138 ] Perangkat fotonik biodegradable, iCarP, dirancang untuk fototerapi in vivo, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7c . Disematkan dengan serat mikro optik gradien dalam membran poliester, ia menawarkan penerangan area luas non-invasif dan penetrasi jaringan dalam (1,5 cm). Ia mendukung multi-panjang gelombang (405, 520 nm) dan kontrol cahaya yang dapat disesuaikan. Ukuran membran dan parameter serat dapat disesuaikan dengan kebutuhan spesifik. [ 129 ]
Masa depan biosensor mikrofiber kemungkinan akan melihat integrasi lebih erat antara kemampuan diagnostik dengan intervensi terapeutik. Hal ini dapat menghasilkan sistem cerdas yang tidak hanya mendeteksi penanda penyakit tetapi juga secara otomatis menyesuaikan protokol perawatan, seperti pelepasan obat berdasarkan kadar biomarker waktu nyata, meningkatkan pengobatan yang dipersonalisasi, dan memungkinkan terapi terarah yang meminimalkan kerusakan pada kesehatan manusia.
4 Perspektif dan Tantangan Masa Depan
4.1 Perspektif Masa Depan
Mengantisipasi tren masa depan, biosensor serat mikro optik akan merevolusi perawatan kesehatan dengan menggabungkan diagnostik dengan perawatan, menyelaraskan dengan perangkat yang dapat dikenakan, teknologi IoT, robotika, [ 99 , 139 ] pembelajaran mesin (ML), [ 125 ] dan teknologi AI. [ 140 , 141 ] Langkah penting berikutnya melibatkan penyelidikan dampak transformatifnya pada layanan medis dan mengatasi tantangan yang menyertainya. Gambar 8 mengilustrasikan kerangka skematis sistem penginderaan serat mikro optik cerdas dalam IoT, yang secara mulus mengintegrasikan akuisisi data, pemrosesan sinyal, sensor, serta fungsi pengenalan dan klasifikasi aktivitas.
(1) Analisis berbantuan AI
Gambar 8
Sistem dan jaringan penginderaan serat mikro optik. Direproduksi dengan izin. [ 142 ] Hak cipta 2024, IEEE.
Sensor yang terintegrasi dengan AI meningkatkan analisis data kesehatan, memungkinkan prediksi risiko waktu nyata untuk masalah seperti henti jantung atau hiperglikemia melalui platform cloud. [ 140 , 141 , 143 , 144 ] Wang et al. mengusulkan biosensor mikrofiber optik polimer berbentuk gelombang untuk pemantauan kardiorespirasi dan perilaku, dengan AI memfasilitasi analisis waktu nyata informasi vital. [ 36 ] Ini meningkatkan akurasi dan efisiensi sensor, menambahkan kemampuan cerdas seperti pengenalan suara. Sensor mikro/nano-serat, yang disempurnakan oleh Jaringan Syaraf Tiruan Konvolusional 1D untuk menafsirkan sinyal, secara efektif memantau status pernapasan manusia, [ 124 ] seperti yang ditunjukkan di bagian bawah Gambar 8. Liu et al. menyajikan biosensor serat optik untuk mendeteksi CEACAM5 menggunakan speklegram dan CNN 2D. [ 114 ] CNN 2D secara akurat memprediksi konsentrasi CEACAM5, menunjukkan sensitivitas tinggi dan kesalahan prediksi rendah. Gelang tangan berbasis nanowire serat optik yang dirancang untuk pengenalan gerakan hanya memerlukan tiga sensor dan memanfaatkan algoritma pembelajaran mesin untuk mencapai tingkat akurasi tinggi sebesar 94%. Teknologi inovatif ini secara efektif mengendalikan tindakan robotik, menunjukkan potensinya yang besar dalam bidang interaksi manusia-komputer. [ 145 ] Dalam aspek lain, pemisahan parameter tambahan dari informasi data penginderaan, seperti demodulasi polarisasi [ 146 ] atau demodulasi matriks penginderaan, [ 74 ] sambil juga mengintegrasikan algoritma dan teknologi AI untuk pemantauan dan analisis yang komprehensif. [ 123 ]
(2) Internet untuk Segala Hal
Informasi fisiologis sangat penting dalam manajemen kesehatan. Integrasi biosensor serat mikro dengan IoT medis dalam perangkat yang dapat dikenakan memungkinkan pemantauan jarak jauh yang akurat, memperluas cakupan pemantauan, dan meningkatkan efisiensi dan kualitas perawatan kesehatan, yang pada akhirnya menawarkan pengalaman yang unggul bagi pasien.
Seiring dengan berkembangnya IoT, biosensor mikrofiber akan terintegrasi dengan platform kesehatan digital untuk pemantauan jarak jauh yang lancar, meningkatkan manajemen pasien secara real-time dan meningkatkan hasil. Biosensor mikrofiber yang dapat dikenakan, terintegrasi ke dalam pakaian sehari-hari, akan terus memantau metrik kesehatan. Sistem fotonik pintar yang dapat dikenakan menggunakan serat optik elastomer yang dapat diregangkan, dikombinasikan dengan IoT, memantau dan mengirimkan parameter fisiologis dari jarak jauh, seperti yang ditunjukkan pada bagian kiri-tengah Gambar 8. Sistem ini, memanfaatkan serat sensitivitas tinggi dan Bluetooth, mengirimkan data ke platform cloud untuk diproses, yang memungkinkan pemantauan medis jarak jauh, rehabilitasi olahraga, dan peringatan darurat. [ 142 ] Selain itu, sistem pemantauan pernapasan dengan biosensor mikrofiber dan 1DCNN menawarkan pemantauan getaran pergelangan tangan sensitivitas tinggi melalui interferensi pencampuran sendiri.
Sistem serat mikro optik menawarkan potensi yang menjanjikan untuk kemajuan di masa depan dalam pemantauan kesehatan waktu nyata dan diagnosis jarak jauh, karena tingkat redamannya yang rendah dan kapasitas transmisi data yang tinggi. [ 88 ] Sistem ini dapat mengirimkan sinyal untuk analisis atau ke dokter, sehingga memungkinkan deteksi kelainan secara tepat waktu. Arsitektur ini dapat menghasilkan sensor yang dapat dikenakan dengan biaya rendah dan sensitif, yang membuka jalan bagi integrasi ke dalam aplikasi seperti robotika lunak, antarmuka manusia-mesin, dan kulit buatan.
4.2 Tantangan
Biosensor mikrofiber optik, melalui integrasi mendalam dengan teknologi AI dan dukungan dari algoritma cerdas, telah meningkatkan akurasi pengukuran, stabilitas, dan kemampuan analisis data real-time secara signifikan. [ 104 ] Namun, seiring terus berkembangnya teknologi, muncul beberapa tantangan yang perlu ditangani: 1) Optimalisasi Deteksi: Mengurangi penyerapan nonspesifik, mengoptimalkan prosedur untuk kecepatan dan akurasi, [ 147 ] dan menurunkan biaya melalui inovasi dan skala. 2) Stabilitas Lapisan Sensor: Meningkatkan stabilitas lapisan sensor terhadap faktor lingkungan dan mengembangkan metode karakterisasi baru. [ 148 ] 3) Multi-Parameter: Mengembangkan sensor pemantauan berkelanjutan dan sensor multifungsi untuk deteksi multi-parameter simultan. 4) Pemrosesan Sinyal dan Penambangan Data: [ 143 ] Buat algoritma yang efisien dan terapkan penambangan data untuk mengekstrak informasi berharga. 5) Integrasi dan Miniaturisasi: Gunakan teknologi integrasi canggih untuk integrasi tinggi dan kembangkan sensor miniatur untuk meningkatkan akurasi.
5. Kesimpulan
Makalah ini mengulas klasifikasi, aplikasi terkini, dan prospek masa depan biosensor serat mikro optik. Inovasi dalam desain sensor dan nanomaterial telah meningkatkan sensitivitas, spesifisitas, dan penerapannya, yang membuka jalan bagi praktik klinis. Dengan kemajuan dalam IoT dan AI, sistem sensor generasi berikutnya mengintegrasikan berbagai teknologi, yang menunjukkan daya saing yang kuat dalam komersialisasi dan perawatan kesehatan yang dipersonalisasi. Sistem ini memengaruhi strategi perawatan dan menanamkan vitalitas dan potensi pada inovasi medis, yang menuntun kita ke era perawatan kesehatan yang canggih dan efisien di mana perawatan yang cerdas dan humanis hidup berdampingan.
Ucapan Terima Kasih
Pekerjaan ini didukung oleh Yayasan Ilmu Pengetahuan Alam Nasional Tiongkok [nomor hibah 62175055, 62175090]; Yayasan Pembinaan Pusat Pengembangan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Lokal Provinsi Hebei [nomor hibah 236Z1703G]; Yayasan Ilmu Pengetahuan Alam Provinsi Hebei [nomor hibah F2024109002]; Laboratorium Utama Hebei untuk Biosensing dan Perangkat Komunikasi Serat Optik [nomor hibah SZX2022010]; Yayasan Penelitian Dasar dan Terapan Guangdong [nomor hibah 2024A1515011846]; Proyek Tim Inovasi dan Penelitian Lokal Program Bakat Sungai Mutiara Guangdong [nomor hibah 2019BT02X105]; Proyek Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Departemen Pendidikan Hebei [nomor hibah ZC2024132]; dan Proyek Rencana Penelitian dan Pengembangan Sains dan Teknologi Kota Handan [nomor hibah 23422901072, 23422901073].
Konflik Kepentingan
Penulis menyatakan tidak ada konflik kepentingan.
Biografi
Lili Liang menerima gelar Ph.D. dari Universitas Jinan, Guangzhou, Tiongkok, pada tahun 2017. Ia bergabung dengan Institut Teknologi Fotonik, Universitas Jinan, pada tahun 2018, sebagai Asisten Riset, di mana ia juga menjadi Peneliti Pascadoktoral. Sejak tahun 2020, ia telah bekerja di Institut Teknologi Informasi, Universitas Handan, Handan, Tiongkok, sebagai Profesor. Minat penelitiannya meliputi perangkat serat optik, sensor optofluida, dan bio-sensing optik.
Fei Xie menerima gelar Ph.D. dari Universitas Jinan, Guangzhou, Tiongkok, pada tahun 2023. Sejak tahun 2021, ia telah menjadi Dosen di Institut Teknologi Informasi, Universitas Handan, Handan, Tiongkok. Minat penelitiannya meliputi penulisan laser langsung polimerisasi dua foton, sensor optofluida, dan bio-sensing optik.
Li Jin meraih gelar Sarjana Sains dari Universitas Yuxi, Yuxi, Tiongkok, pada tahun 2022. Saat ini, ia tengah menempuh pendidikan Magister Sains di bidang Teknik Fisika dan Elektronik di Universitas Shanxi, Taiyuan, Tiongkok. Minat penelitiannya saat ini meliputi fabrikasi biosensor serat optik, sintesis dan karakterisasi nanopartikel, dll. Ia telah menerbitkan beberapa makalah di jurnal SCl Internasional di bidang penelitiannya.
Bowen Yang meraih gelar Sarjana dari Universitas Sains dan Teknologi Hunan. Saat ini, ia tengah menempuh pendidikan Magister Teknik di bidang Teknik Informasi dan Komunikasi di Fakultas Teknik Fisika dan Elektronika, Universitas Shanxi. Minat penelitiannya saat ini meliputi penginderaan optik dan biosensing serat optik, dan ia telah menerbitkan beberapa artikel di jurnal SCI internasional.
Li-Peng Sun meraih gelar Ph.D. dari Universitas Jinan, Guangzhou, Tiongkok, pada tahun 2016. Saat ini, ia menjabat sebagai profesor madya di Institut Teknologi Fotonik, Universitas Jinan, Guangzhou, Tiongkok. Minat penelitiannya meliputi perangkat dan sensor serat optik.
Bai-Ou Guan meraih gelar Ph.D. di bidang optik dari Universitas Nankai, Tianjin, Tiongkok, pada tahun 2000. Dari tahun 2000 hingga 2005, ia bekerja di Departemen Teknik Elektro, Universitas Politeknik Hong Kong, Hong Kong. Dari tahun 2005 hingga 2009, ia bekerja di Sekolah Fisika dan Teknik Optoelektronik, Universitas Teknologi Dalian, Dalian, Tiongkok, sebagai Profesor Penuh. Pada tahun 2009, ia bergabung dengan Universitas Jinan, Guangzhou, Tiongkok, tempat ia mendirikan Institut Teknologi Fotonik. Minat penelitiannya saat ini meliputi perangkat dan teknologi serat optik, sensor serat optik, penginderaan dan pencitraan fotonik biomedis, dan fotonik gelombang mikro.
Tinggalkan Balasan