Diseño de un biosensor óptico de glucosa basado en una red de difracción 3D

Abstract

[ES] Este Trabajo Final de Grado aborda el diseño de un biosensor óptico para la detección de glucosa destinado a ser integrado en una lentilla oftalmológica. Este dispositivo permite la monitorización de los parámetros fisiológicos del fluido lagrimal, ofreciendo datos en tiempo real, de forma continua y no invasiva. El biosensor se basa en una red de difracción de Bragg funcionalizada para reaccionar con la glucosa presente en las lágrimas. Para ello se diseña una red de difracción 3D formada por capas con dos índices de refracción distintos. Una de las capas periódicas está funcionalizada de forma que su índice de refracción varía proporcionalmente con la concentración de glucosa presente en el medio. De este modo, se produce una variación de la respuesta óptica del biosensor, permitiendo así la medida de la cantidad de glucosa presente en el fluido lagrimal. El trabajo consiste en el diseño del biosensor incluyendo la fabricación y la posterior caracterización experimental de las diferentes capas que comprenden el biosensor, y finalmente, en la simulación computacional multiparamétrica de la respuesta del biosensor y su análisis para estudiar el diseño óptimo de la red de difracción.

[EN] In this Final Degree dissertation we propose the design of an optical biosensor for glucose detection to be integrated in an ophthalmologic contact lens. This technique enables monitoring the physiological parameters of the tear fluid, offering real-time, continuous and non-invasive sensing. The proposed biosensor in based on a functionalized diffraction grating, which reacts in presence of glucose. The 3D grating is designed with layers with two different refractive indexes. One of the periodic layers is functionalized so its refractive index changes proportionally with the glucose concentration. In this way, there is a variation of the optical response of the biosensor, obtaining the measurement of the amount of glucose present. This work comprises the design of the biosensor including the fabrication and experimental characterization of the two types of layers of the grating, followed by a multiparametric computational simulation study of the diffraction grating design to obtain the optimal response of the biosensor.