U型SPR光纤传感器用于检测酸性磷酸酶

《IEEE Sensors Journal》：U-Shaped SPR Optical Fiber Sensor for the Detection of Acid Phosphatase

基于U型光纤表面等离子体共振（SPR）技术，本研究成功开发了高灵敏度的酸磷酸酶（ACP）检测传感器。通过在光纤表面依次沉积50 nm金（Au）膜和20 nm二氧化锰（MnO2）膜，当光纤曲率半径为1 mm时，折射率灵敏度达到5855 nm/RIU。传感器通过检测ACP催化生成的抗坏血酸（AA）对MnO2的还原作用，实现10^-5-1 mU/mL的宽线性检测范围，检测限低至9.4×10^-6 mU/mL。实验验证了其对尿液样本中ACP的高选择性检测能力，为临床诊断提供了新工具。

　　

摘要：

酸性磷酸酶（ACP）在与人类生活和健康相关的方面具有重要意义。因此，需要设计一种灵敏且准确的传感器。本文开发了一种灵敏且便捷的U形表面等离子体共振（SPR）光纤传感器，用于检测ACP。这种U形光纤传感器在检测过程中表现出显著的灵敏度。在U形光纤的表面沉积了一层50纳米厚的金（Au）薄膜。当光纤的半径为1毫米时，其折射率（RI）灵敏度可达到5855 nm/RIU。随后，在金薄膜上又沉积了一层20纳米厚的二氧化锰（MnO2）薄膜。ACP催化的三钠L-抗坏血酸-2-磷酸盐（AAP）反应产生的抗坏血酸（AA）能够还原二氧化锰，从而改变光纤表面的折射率，并导致共振波长的短波长偏移。该传感器的线性检测范围为10^-5至1 mU/mL，检测限（LOD）为9.4 × 10^-6 mU/mL。凭借其高选择性和高灵敏度，该传感器可用于检测人体尿液样本中的ACP，表明其在实际应用中具有潜力。

引言

酸性磷酸酶（ACP）主要在溶酶体中产生，是哺乳动物饲料和组织中的常见生物活性物质[1]、[2]。在酸性环境中，它能够独立催化磷酸酯的水解，在多种生理过程的调节中起着关键作用。此外，ACP的异常活性水平与多种疾病相关，包括前列腺癌、血栓性静脉炎等[2]、[3]、[4]。ACP常被用作多种疾病的生物标志物和预后指标[5]。因此，精确追踪ACP的活性在病理诊断和术后评估中具有重要意义。因此，开发一种灵敏的检测方法至关重要。