中红外透反射光纤探针的研发及其在乙醇实时监测中的体外可行性研究

本推荐语介绍一项创新性传感技术：研究团队成功研制出全球最小中红外透反射光纤探针（直径1.59 mm），首次实现生理浓度乙醇的体外高灵敏度检测（检测限～4 mmol/L）。通过优化光纤端面角度（10o偏角）提升信噪比（SNR）32.7%，为酒精使用障碍（AUD）的神经药理学研究及活体组织乙醇监测提供了突破性工具。

　　

章节亮点

引言

乙醇摄入显著导致多种死亡与疾病，目前美国食品药品监督管理局（FDA）仅批准三种酒精相关药物治疗方案。开发酒精使用障碍新疗法的关键在于解析乙醇摄入后大脑中的神经药理学机制，而当前技术瓶颈在于实现活体组织（包括脑组织）的乙醇实时监测。

材料

采用无包层多晶银卤化物光纤（PIR 500, Art Photonics），直径500 μm，数值孔径（NA）0.3，透光范围3–17 μm。使用聚醚醚酮（PEEK）管（IDEX Health）制作光纤连接器，内径0.51 mm，外径1.59 mm。人工脑脊液（aCSF）模拟生物体液化学与离子组成，用于乙醇标样制备。

通过FTIR测量aCSF中的乙醇

为评估光纤探针性能，使用标准傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）测量人工脑脊液（aCSF）中的乙醇标样。aCSF模拟生物流体离子环境，证明该方法在复杂生物基质中的检测能力。以aCSF光谱为背景计算吸光度，图3(a)显示中红外光谱特征。

结论

本研究成功研制出透反射模式的中红外光纤探针，由500 μm银卤化物光纤、金涂层反射光纤及PEEK连接器构成。探针外径仅1.59 mm，为迄今报道最小中红外透反射探针。通过显微镜精准控制光纤间距实现定制光程，端面角度优化使信噪比提升32.7%，为活体酒精监测及临床乙醇检测应用奠定基础。