基于中红外光纤倏逝波光谱传感器的全血TyG指数快速检测技术研究

为解决代谢疾病早期诊断中胰岛素抵抗标志物检测的瓶颈问题，研究人员开发了一种基于Ge10As20Ga5Se65红外光纤的MIR-FEWS传感器，实现了葡萄糖（1.18 mM LoD）和甘油三酯（0.23 mM LoD）同步检测，其高灵敏度与稳定性为TyG指数快速分析提供了创新工具，相关成果发表于《Sensors and Actuators B: Chemical》。

　　

现代生活方式变迁引发的高糖高脂饮食与久坐行为，导致全球代谢疾病发病率激增。胰岛素抵抗作为肥胖、2型糖尿病(T2DM)和心血管疾病的共同病理基础，其早期识别对疾病防控至关重要。甘油三酯-葡萄糖指数(TyG)因其计算简便（TyG=ln[空腹甘油三酯(mg/dl)×空腹血糖(mg/dl)/2]）且与金标准正相关，成为胰岛素抵抗筛查的理想替代指标。然而，现有检测技术如酶法需复杂预处理，傅里叶变换红外光谱(FTIR)受水分干扰大，衰减全反射技术(ATR-FTIR)则面临灵敏度低和交叉污染风险。

武汉理工大学的研究团队创新性地提出基于中红外光纤倏逝波光谱(MIR-FEWS)的TyG指数检测方案。该团队选用具有宽红外透射窗口(850-4000 cm^?1)的Ge₁₀As₂₀Ga₅Se₆₅玻璃光纤，通过锥形结构设计增强倏逝场强度，结合Rsoft BeamPROP软件模拟优化光纤腰径至50.2 μm，最终构建出可同步检测血糖(2-30 mM)和甘油三酯(0.3-7 mM)的高性能传感器。

关键技术方法
研究通过熔融淬冷法制备低损耗Ge₁₀As₂₀Ga₅Se₆₅光纤，采用热拉伸工艺制备不同腰径(24.5-100.4 μm)的锥形传感器；以异丙醇溶液验证腰径对信噪比(SNR)的影响；通过链脲佐菌素(STZ)诱导的SD大鼠模型获取梯度TyG指数全血样本，与商用血糖/血脂仪进行对比验证。

研究结果

1. 锥形光纤腰径优化：50.2 μm腰径传感器在灵敏度与SNR间取得最佳平衡，异丙醇特征峰(2975 cm^?1)信噪比达42.6 dB。
2. 检测性能验证：葡萄糖检测限(LoD)低至1.18 mM（对应生理范围3.9-6.1 mM），甘油三酯LoD为0.23 mM（生理范围0.5-2.3 mM），且连续检测30次变异系数<3.5%。
3. 全血TyG指数分析：SD大鼠实验显示，传感器测定结果与商用仪器相关性系数R²>0.96，证实其在复杂基质中的可靠性。

结论与意义
该研究首次将MIR-FEWS技术应用于TyG指数检测，其多组分分析能力、无标记检测和低成本优势，为代谢疾病的即时诊断(PoC)提供了新范式。Ge₁₀As₂₀Ga₅Se₆₅光纤的优异性能拓展了红外传感在体液分析中的应用边界，未来可通过微型化设计进一步推动家庭化健康监测发展。论文通讯作者Yinsheng Xu团队强调，该技术对实现"未病先防"的精准健康管理具有重要临床价值。