在肿瘤疾病研究中，microRNA的异常表达对早期诊断非侵入性疾病的病程发展和病理学分析具有重要意义。集成信号区分、光学探测和光热联合治疗的全光纤多功能传感器系统在该领域大有可为。如何使普通单模光纤在具有生物特异性的前提下实现超低浓度的光学检测，同时能破坏异常microRNA的生物活性，是极具挑战性的技术与设计难题。

本团队提出一种基于界面的光纤传感技术，可实现在血清环境中对microRNA特异性的超低浓度检测并对异常microRNA进行光热处理。折射率型光纤生物传感器通过倏逝场与周围物质的相互作用来感知目标分子的浓度变化，倏逝场越强，与周围物质的相互作用越大，传感器就越灵敏。该技术通过微光纤强大的倏逝场激发界面材料的局域表面等离子共振效应，利用共振增强倏逝场，以实现传感器增敏目的。我们利用该技术将光纤表面倏逝场能量密度增强约10000倍，实现在血清中对10 aM浓度的microRNA的检测，并能把目标microRNA捕捉到光纤表面。同时利用微光纤耦合激光泵浦，激发界面上等离子体材料及二维材料的协同光热效应，实现对光纤表面的变异microRNA的光热处理，破坏其生物活性。这一研究成果为在疾病早期检测microRNA提供了全新的光学手段，既具有高特异性与超低浓度检测能力，同时具有局部光热治疗的发展潜力。

与检测灵敏度受限的传统光纤生物传感器相比，该技术利用传感器界面的强大功能，通过设计在近红外波段具有局域表面等离子共振效应的复合界面，利用界面共振效应增强光纤倏逝场，从能量密度角度提升传感器灵敏度；同时在界面上集成光热治疗功能，实现器件的智能紧凑。该技术在肿瘤疾病的早期检测、病程分析和局部光热治疗方面提供了新的思路，对光纤生物传感器系统的多功能集成发展方向具有重要意义。

该成果由本团队独立完成，黄赟赟研究员和陈鹏伟博士为该论文的并列第一作者，关柏鸥教授为通讯作者。这项工作得到了国家自然科学基金（U1701268, 51773084）、广东省自然科学基金（2019A1515011278），以及广东大学生科技创新培育专项资金 （“攀登计划”特别资金， pdjh2019a0054）等项目的资助。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/S0956566320301457