Modelado de ruido de una cámara para lectura de biosensores fotónicos multiplexados

• Laura Pérez-Sánchez ^[1] ; Ana Sánchez-Ramírez ^[1] ; José de Oliva-Rubio ^[1] ; Jonas Leurmann ^[2] ; Robert Halir ^[1] ; Alejandro Ortega-Moñux ^[1] ; J. Gonzalo Wangüemert-Pérez ^[1] ; Iñigo Molina-Fernández ^[1]
  1. [1] Universidad de Málaga

     Universidad de Málaga

     Málaga, España

     
  2. [2] BIOHERENT S.L., Málaga, España
• Localización: Conectando la academia y la industria: Libro de actas OPTOEL 2023 / coord. por Alejandro Carballar Rincón, María del Rosario Fernández Ruiz, 2024
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Camera noise modeling with application to multiplexed photonic biosensor readout
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• Resumen
  • español

    Los biosensores fotónicos basados en arquitecturas interferométricas de Mach-Zehnder (MZI) con lectura de fase coherente han demostrado ser excelentes para la detección de biomarcadores relevantes en diversos ámbitos. El diseño de sistemas multiplexados, capaces de detectar simultáneamente varios biomarcadores a partir de una única muestra requieren de un sistema de interrogación más complejo. Los sistemas existentes, basados en fotodiodos discretos, presentan límitesde detección (LOD) extremadamente bajos, pero para sistemas multiplexados, dificultan la miniaturización del dispositivo final y su alineamiento, por lo que se propone el empleo de una cámara como sistema de lectura. A partir del desarrollo de un modelo sistémico de señal y ruido de una cámara se demuestra que, a pesar de la degradación del LOD, una adecuada selección de los parámetros de adquisición de imágenes permite obtener sensibilidades suficientes para ofrecer una alternativa interesante a los sistemas basados en fotodiodos discretos. Habida cuenta de la mayor sencillez y robustez del sistema por cámara es previsible la adopción de este tipo de lectura en sistemas de biosensado con alto grado de multiplexación.

  • English

    Photonic biosensors based on Mach-Zehnder interferometric (MZI) architectures with phase coherent readout have proven to be excellent for the detection of relevant biomarkers in various fields. The design of multiplexed systems, capable of simultaneously detecting several biomarkers from a single sample, requires more complex interrogation systems. Current systems based on discrete photodiodes have extremely low limits of detection (LOD) but, for multiplexed systems the miniaturization of the final device and its alignment are difficult to achieve, so the use of a camera as a readout system is proposed. The development of a camera systemic signalto-noise model demonstrates that a proper choice of image acquisition parameters makes them an interesting alternative to discrete photodiode-based systems, despite the LOD degradation. In view of the greater simplicity and robustness of camera system, it is likely that this type of readout will be adopted in biosensing systems with a highly degree of multiplexing.