谐波游标效应增强型光纤生物传感器实现CA125超灵敏检测

本文报道了一种基于谐波游标效应（HVE）的高灵敏度光纤免疫传感器，通过级联三个大偏移单模光纤（SMF）构建法布里-珀罗干涉仪（FPI）结构，实现癌症抗原125（CA125）检测。该传感器折射率灵敏度达-5236 nm/RIU，经OC125抗体修饰后检测限低至44.12 fg/mL，为卵巢癌早期诊断提供了快速（<30分钟）、经济的解决方案。

　　

亮点

本研究首次将5阶谐波游标效应（HVE）应用于CA125检测，通过数值模拟和实验验证实现-5236 nm/RIU的超高折射率灵敏度。传感器采用全单模光纤（SMF）结构，大幅降低制造成本，其错位融合设计使生物流体与光信号直接交互。

传感器设计与仿真分析

如图1(a)所示，传感器由三个FPI（FPI₁-FPI₃）通过大偏移熔接构成，开放腔、石英腔和混合腔的光程差形成HVE增强效应。当折射率从1.334升至1.339时，内部包络和上部包络灵敏度分别达-5236和1163 nm/RIU，与仿真结果（-5375/1257 nm/RIU）高度吻合。

CA125检测

用50 μg/mL卵巢癌125（OC125）单抗修饰的传感器依次浸入PBS缓冲液和CA125溶液（0.0005-5 ng/mL）。图6(a)显示，0.0005 ng/mL组与PBS无显著波长偏移，表明低于此浓度时CA125未被捕获。最低可检测浓度为500 fg/mL（波长偏移1.19 nm），检测限（LOD）计算为44.12 fg/mL。

结论

该传感器通过HVE将灵敏度提升4.5倍，开放式结构便于生物流体检测，30分钟内完成CA125超痕量分析，为疾病诊断提供了新型光学检测平台。