近日，西安光機所在表面功能化光纖傳感器研究方面取得重要進(jìn)展。研究團(tuán)隊基于通信單模光纖開發(fā)出一種免標(biāo)記、高靈敏度、高選擇性的法布里-泊羅（Fabry-Perot）型干涉探針，該探針具有測試便捷、成本低、溫度穩(wěn)定性高等特點，在生物大分子光譜檢測方面具備廣泛應(yīng)用前景。相關(guān)研究成果發(fā)表于Analytica Chimica ACTA（中科院分析化學(xué)一區(qū)Top期刊，IF=6.911@2021）。論文第一作者是西安光機所光子功能材料與器件研究室特別研究助理王瑞多博士，共同通信作者是西安光機所孔德鵬研究員和西北大學(xué)光子所江曼副教授。西安光機所為第一完成單位及通訊單位。

膽固醇是細(xì)胞膜、脂蛋白、神經(jīng)細(xì)胞和腦細(xì)胞中的一種重要脂質(zhì)大分子，其濃度與心臟病、高血壓、動脈硬化、中風(fēng)等疾病密切相關(guān)。因此，膽固醇水平檢測備受關(guān)注。與目前常用的電化學(xué)法、酶分析、液相色譜、質(zhì)譜等檢測方法相比，光纖光譜檢測方法具有體積小、抗電磁干擾、成本極低、免標(biāo)記等突出特點，近年來在生物化學(xué)檢測領(lǐng)域備受關(guān)注。

傳統(tǒng)的光纖光譜檢測器件（如長周期光柵、傾斜光柵、表面刻蝕布拉格光柵等）受到制備儀器要求嚴(yán)格、溫度及形變交叉敏感等困擾，在實用性上有很大局限。針對上述問題，該團(tuán)隊成員從光纖干涉理論及光與物質(zhì)的相互作用理論出發(fā)，采用單模光纖和光纖插芯制備光纖光譜檢測器件，通過范德瓦耳斯力在光纖插芯端面依次貼覆環(huán)氧樹脂-氧化石墨烯（GO）-β環(huán)狀糊精多層功能膜，基于最外層β環(huán)狀糊精的疏水型空心分子結(jié)構(gòu)與膽固醇的靶向性吸附結(jié)合原理，實現(xiàn)對膽固醇分子的高靈敏度光譜濃度檢測，并在尿素、葡萄糖、抗壞血酸、人體血紅蛋白等生化分析領(lǐng)域常見干擾物作用下可以呈現(xiàn)出強選擇性，具備可重復(fù)制備和可重復(fù)檢測特性，檢出限達(dá)到3.5M, 靈敏度為3.92 nm/mM。該成果為表面功能化光纖器件在生化光譜分析領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新的思路和手段。

圖1（a）為實驗裝置，（b）、（c）為干涉結(jié)構(gòu)



圖2 （a）膽固醇檢測光譜；（b）參雜/未參雜樣本檢測波長的Langmuir擬合；（c）選擇性；（d）器件制備重復(fù)性測試

此外，作者通過X射線光電子能譜（XPS）探究EDC/NHS活化GO羧基對分子間鍵合相互作用影響以及β環(huán)狀糊精和膽固醇分子的成鍵作用特性，對檢測機制進(jìn)行了驗證分析。

圖3 XPS結(jié)果。（a）EDC/NHS未活化/活化羧基傳感器的XPS光譜；（b）活化羧基傳感器的N 1s光譜;（c）和（d）分別為經(jīng)過/未經(jīng)過EDC/NHS活化羧基傳感器的C1s光譜,（e）和（f）分別為其O1s光譜EDC/NHS處理的傳感器;（g）EDC/NHS活性羧基示意圖

審核編輯：劉清