在目前交叉学科大背景下，光纤生物医学传感器可作为一种光学与生物医学高度交叉融合的产物，被越来越多的科研工作者关注。由于光纤传感器具有尺寸小巧、可挠曲、电磁绝缘、适于介入式检测、成本低廉等突出优点，因此其特别适合于生物医学检测应用。

       近期，安徽大学物理与光电工程学院/信息材料与智能感知安徽省实验室李宏韬副教授团队及其合作者在光纤生物医学检测应用方面取得了如下系列研究进展：

     （1）随着诊断医学上液体活检技术的发展，快速且精确性地利用低成本和可便携式的生物医学探针对早期的新型癌症标志物进行检测是非常重要且有必要的。外泌体作为一种新型的癌症液体活检的标志物目前备受科研工作者关注。虽然目前存在较多对外泌体检测的传统的和实验室的方法，但是这些方法存在操作程序复杂、易受电磁干扰、实验设备过于昂贵、传感器灵敏度低和样品消耗量过大等不足，从而限制了它们在POCT中的应用。

图1：光纤传感器对肾癌外泌体检测的原理图。

       针对以上问题，团队提出了一种界面增敏型光纤外泌体生物传感器。利用二硒化钼/金纳米棒作为光纤界面增敏材料的局域表面等离子体共振效应用来增强光纤倏逝场与外泌体之间相互作用，实现了光纤对肾癌外泌体的超敏检测。此外，传感器还具有良好的特异性，能够成功分辨出正常人与肾癌病人的血浆样本，在早期临床筛查、诊断与预后方面展现出非凡的应用前景。此项工作为原位量化检测外泌体提供了一种全新的检测方法。相关研究成果以“Ultrasensitive detection of exosomes using an optical microfibre decorated with plasmonic MoSe₂-supported gold nanorod nanointerfaces”为题发表在传感器领域著名国际期刊《ACS Sensors》上，安徽大学李宏韬副教授为论文第一作者，安徽大学李宏韬副教授和安徽医科大学第一附属医院王宏志医师为论文共同通讯作者，安徽大学为第一单位。

     （2）虽然目前针对不同疾病的光纤生物医学传感器具有较高的灵敏度，但它们还不能够完全具备对疾病标志物的单分子检测能力。而且众多生物传感器只针对单一肿瘤标志物进行检测，这样还会容易引起假阳性的检测结果产生。

图2. 光纤在复杂生理环境中的检测原理。

       针对以上问题，研究团队利用碳化钛MXene/金纳米棒作为光纤界面增敏材料，用来增强光纤对肾癌标志物蛋白和肾癌细胞的联合检测能力，分别实现器件对蛋白标志物和肿瘤细胞的13.8 zM、180细胞/毫升的检测限。此项工作为肾癌的超早期诊断提供了一种高精准的检测手段。相关研究成果以“Combined ultrasensitive detection of renal cancer proteins and cells using an optical microfiber functionalized with Ti₃C₂ MXene and gold nanorods nanosensitized interface”为题发表在国际分析化学领域顶级期刊《Analytical Chemistry》（Nature Index期刊）上。安徽大学李宏韬副教授和硕士研究生黄天启为论文共同第一作者，安徽大学李宏韬副教授、安徽大学吕亮教授、安徽医科大学第一附属医院王宏志医师为论文共同通讯作者，安徽大学为第一单位。

       以上研究获得国家自然科学青年基金，广西核物理与核技术重点实验室开放课题，安徽省自然科学基金等项目的支持。

新闻链接：http://www.ahu.edu.cn/2023/0227/c15059a301602/page.htm

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