在目前交叉學(xué)科大背景下，光纖生物醫(yī)學(xué)傳感器可作為一種光學(xué)與生物醫(yī)學(xué)高度交叉融合的產(chǎn)物，被越來(lái)越多的科研工作者關(guān)注。由于光纖傳感器具有尺寸小巧、可撓曲、電磁絕緣、適于介入式檢測(cè)、成本低廉等突出優(yōu)點(diǎn)，因此其特別適合于生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)應(yīng)用。

       近期，安徽大學(xué)物理與光電工程學(xué)院/信息材料與智能感知安徽省實(shí)驗(yàn)室李宏韜副教授團(tuán)隊(duì)及其合作者在光纖生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)應(yīng)用方面取得了如下系列研究進(jìn)展：

     （1）隨著診斷醫(yī)學(xué)上液體活檢技術(shù)的發(fā)展，快速且精確性地利用低成本和可便攜式的生物醫(yī)學(xué)探針對(duì)早期的新型癌癥標(biāo)志物進(jìn)行檢測(cè)是非常重要且有必要的。外泌體作為一種新型的癌癥液體活檢的標(biāo)志物目前備受科研工作者關(guān)注。雖然目前存在較多對(duì)外泌體檢測(cè)的傳統(tǒng)的和實(shí)驗(yàn)室的方法，但是這些方法存在操作程序復(fù)雜、易受電磁干擾、實(shí)驗(yàn)設(shè)備過(guò)于昂貴、傳感器靈敏度低和樣品消耗量過(guò)大等不足，從而限制了它們?cè)?/span>POCT中的應(yīng)用。

圖1：光纖傳感器對(duì)腎癌外泌體檢測(cè)的原理圖。

       針對(duì)以上問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)提出了一種界面增敏型光纖外泌體生物傳感器。利用二硒化鉬/金納米棒作為光纖界面增敏材料的局域表面等離子體共振效應(yīng)用來(lái)增強(qiáng)光纖倏逝場(chǎng)與外泌體之間相互作用，實(shí)現(xiàn)了光纖對(duì)腎癌外泌體的超敏檢測(cè)。此外，傳感器還具有良好的特異性，能夠成功分辨出正常人與腎癌病人的血漿樣本，在早期臨床篩查、診斷與預(yù)后方面展現(xiàn)出非凡的應(yīng)用前景。此項(xiàng)工作為原位量化檢測(cè)外泌體提供了一種全新的檢測(cè)方法。相關(guān)研究成果以“Ultrasensitive detection of exosomes using an optical microfibre decorated with plasmonic MoSe₂-supported gold nanorod nanointerfaces”為題發(fā)表在傳感器領(lǐng)域著名國(guó)際期刊《ACS Sensors》上，安徽大學(xué)李宏韜副教授為論文第一作者，安徽大學(xué)李宏韜副教授和安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院王宏志醫(yī)師為論文共同通訊作者，安徽大學(xué)為第一單位。

     （2）雖然目前針對(duì)不同疾病的光纖生物醫(yī)學(xué)傳感器具有較高的靈敏度，但它們還不能夠完全具備對(duì)疾病標(biāo)志物的單分子檢測(cè)能力。而且眾多生物傳感器只針對(duì)單一腫瘤標(biāo)志物進(jìn)行檢測(cè)，這樣還會(huì)容易引起假陽(yáng)性的檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生。

圖2. 光纖在復(fù)雜生理環(huán)境中的檢測(cè)原理。

       針對(duì)以上問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)利用碳化鈦MXene/金納米棒作為光纖界面增敏材料，用來(lái)增強(qiáng)光纖對(duì)腎癌標(biāo)志物蛋白和腎癌細(xì)胞的聯(lián)合檢測(cè)能力，分別實(shí)現(xiàn)器件對(duì)蛋白標(biāo)志物和腫瘤細(xì)胞的13.8 zM、180細(xì)胞/毫升的檢測(cè)限。此項(xiàng)工作為腎癌的超早期診斷提供了一種高精準(zhǔn)的檢測(cè)手段。相關(guān)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”為題發(fā)表在國(guó)際分析化學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊《Analytical Chemistry》（Nature Index期刊）上。安徽大學(xué)李宏韜副教授和碩士研究生黃天啟為論文共同第一作者，安徽大學(xué)李宏韜副教授、安徽大學(xué)呂亮教授、安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院王宏志醫(yī)師為論文共同通訊作者，安徽大學(xué)為第一單位。

       以上研究獲得國(guó)家自然科學(xué)青年基金，廣西核物理與核技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題，安徽省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。

新聞鏈接：http://www.ahu.edu.cn/2023/0227/c15059a301602/page.htm

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