癌症的早期诊断对于其治疗具有重要意义。即时诊断（POCT）方法具有检测速度快、操作简便和成本较低等优点。将即时诊断方法用于癌症早期检测，将有助于实现癌症的早发现、早治疗，从而大大提高癌症患者的治愈率。如何提升即时诊断方法的检测灵敏度，从而实现血清中超低浓度癌症标志物分子的检测是具有挑战性的难题。

本团队提出一种微光纤模式干涉仪增敏技术，可实现癌症早期超低浓度标志物CEACAM5蛋白的检测。微光纤模式干涉仪检测癌症标志物分子的原理为，干涉仪的部分高阶模式形成倏逝场与光纤表面物质相互作用，从而感知光纤表面折射率的变化信息。当目标蛋白分子与光纤表面的抗体结合后，光纤表面折射率的变化会引起干涉峰的位移。因此，光纤表面识别分子的装配数量越多，越容易捕捉到目标蛋白分子，传感器灵敏度就越高；光纤表面倏逝场能量密度越大，对目标分子结合反应的感知能力越强，传感器灵敏度也越高。基于此，团队在微光纤上构建了聚苯乙烯@金微球界面，通过微球阵列增大光纤表面可装配面积，提升抗体在光纤上的装配量；同时利用界面上金纳米粒子的电磁场增强效应，增强倏逝场能量密度，提升传感器对CEACAM5蛋白结合的感知能力。在界面的增敏作用下，该传感器实现对CEACAM5蛋白低至3.54×10^-17 M的检测能力，这一研究成果为光纤生物传感器在即时诊断领域的应用提供了新的机会。

与现有的CEACAM5分子检测技术相比，该技术实现了对目标分子6个数量级的检测极限提升，并且器件成本低廉、操作简单、检测速度快；与传统的光纤增敏技术相比，该技术利用界面的强大功能，从界面可装配面积和倏逝场能量密度两个层面进行增敏，为高灵敏度光纤生物传感器的设计提供了一种普适性的思路。

该成果由关柏鸥教授团队独立完成，肖翱翔博士为该论文的第一作者，黄赟赟研究员为通讯作者。这项工作得到了国家自然科学基金（51773084, U1701268）、广东自然科学基金（2019A1515011278）等项目的资助。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.9b16702