基于双侧孔光纤LSPR的尖端实验室技术实现维生素K1超高灵敏度检测

研究人员针对维生素K1(VK1)在凝血功能和骨代谢中的关键作用，开发了一种基于双侧孔光纤(DSHF)和局域表面等离子体共振(LSPR)技术的尖端实验室光纤(LOTF)生物传感器。通过将Au@Ag核壳纳米颗粒(CSNPs)与多壁碳纳米管/壳聚糖(MWCNT/Chit)纳米杂化材料结合，实现了1.06×10-5 μg/L的检测极限和2310.35 nm/RIU的超高折射率灵敏度。该传感器在人血清样本中展现出优异的选择性和稳定性，为实时监测VK1水平提供了创新解决方案。

　　

维生素K₁(VK₁)作为人体必需的脂溶性维生素，在凝血因子合成、骨代谢和血管健康中扮演着关键角色。其水平异常会导致严重的健康问题：缺乏时引发骨质疏松和出血性疾病，过量则增加血栓风险。然而，现有检测技术存在灵敏度不足、操作复杂等局限，难以实现实时监测。这促使研究人员开发新型检测方法，以满足临床对VK₁精准监测的迫切需求。

为解决这一难题，国内某研究机构团队在《Sensors and Actuators Reports》发表研究，创新性地将双侧孔光纤(DSHF)与局域表面等离子体共振(LSPR)技术相结合，开发出超高灵敏度的尖端实验室光纤(LOTF)生物传感器。该研究通过化学蚀刻熊猫保偏光纤制备DSHF结构，采用Turkevich法合成Au@Ag核壳纳米颗粒(CSNPs)，并构建MWCNT/Chit纳米杂化材料作为特异性识别元件。实验使用人血清样本验证性能，通过有限元模拟(FEM)和反射光谱分析进行系统表征。

研究结果部分，在"FEM calculations of optical parameters and field profiles"中，模拟显示当折射率(RI)为1.3332 RIU时，在698.23 nm波长处实现相位匹配，产生19960.37 dB/m的强耦合损耗。"Numerical and experimental analysis of the sensor RI sensitivity"部分证实，传感器在1.3332-1.3604 RIU范围内表现出2322.84 nm/RIU(模拟)和2310.35 nm/RIU(实验)的超高灵敏度。"Analysis the sensor responsivity to VK₁"部分则证明，传感器对VK₁的检测限达1.06×10^-5 μg/L，在10^-9-10^-3 g/L范围内呈现非线性响应，且对人血清中其他干扰物具有优异选择性。

该研究的创新性主要体现在三个方面：首先，DSHF结构通过化学蚀刻形成双孔结构，大幅提升 evanescent field与CSNPs的相互作用效率；其次，Au@Ag CSNPs产生的强LSPR效应使折射率灵敏度突破2300 nm/RIU；最后，MWCNT/Chit纳米杂化材料与VK₁的特异性氧化还原反应实现了精准分子识别。研究不仅为VK₁监测提供了新方法，其"lab-on-tip"的设计理念更为发展微型化、可植入式生物传感器开辟了新途径。这种将纳米材料特性与光纤技术优势相结合的策略，对开发其他生物标志物的检测平台也具有重要借鉴意义。