高可靠性表面增强拉曼散射活性光子晶体光纤探针的研制及其在卵巢癌囊肿液生物标志物检测中的应用

摘要： 传统表面增强拉曼光谱（SERS）技术通过将分析物吸附于涂覆贵金属（银或金）或其胶体纳米颗粒（NPs）的纳米粗糙平面基底实现。此类基底/NPs的纳米级不规则性会导致SERS传感器重现性与重复性较差。本文展示了一种基于悬挂芯光子晶体光纤（PCF）的SERS传感器，在测量中展现出极高重现性（相对标准偏差仅1.5%）与重复性（4.6%），其可靠性超越现有所有SERS传感器平台。此外，由于引导光与分析物在沿PCF长度方向分布的孔道中相互作用面积增大，本平台可提升检测灵敏度。数值计算证实了光耦合效率与倏逝场分布相互作用的显著性——该作用最终决定了所开发SERS活性PCF传感器的灵敏度与可靠性。作为概念验证，我们利用该传感器检测了卵巢囊肿液中的卵巢癌生物标志物结合珠蛋白，实现了癌症分期的鉴别。我们预计经必要改进后，该平台有望转化为新一代高灵敏度SERS活性光流体活检针，用于体液中生物标志物的检测。