组成图示
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传感器类型
其他（光纤长周期光栅折射率生物传感器）
检测对象
抗大鼠骨唾液酸蛋白（anti-rat bone sialoprotein, anti-rat BSP）一抗与山羊抗小鼠IgG(H+L)二抗的特异性结合事件（模型免疫分析）；样品基质：PBS/水溶液（PCF包层空气通道内流动）
检测原理
LPG-PCF的共振波长由核心模与包层模相位匹配条件决定，即λi=(neffcore−neffclad(i))Λ。当PAH、一抗、HSA及二抗依次在PCF包层空气通道内壁吸附或结合时，界面附近生物分子层改变包层模有效折射率neffclad(i)，而核心模neffcore变化较小，导致核心-包层模耦合共振峰发生红移。由于PCF空气通道具有极高比表面积和强倏逝场相互作用，单分子层厚度即可引起可分辨波长漂移；连续流动和PBS冲洗去除未结合分子，使冲洗后漂移主要反映真实吸附/结合层。信号由超连续光源经单模光纤输入，OSA读取传输光谱，共振波长漂移随结合生物分子厚度近似线性增加，约0.75 nm/nm。
检测灵敏度
灵敏度斜率: about 0.75 nm per nanometer-thick adsorbed/bound bio-molecules；体相折射率灵敏度: up to ∼10−7 RIU
效应效果
该LPG-PCF平台可原位区分非特异与特异结合：非特异山羊抗兔IgG(H+L)在冲洗前引起1.3 nm漂移，但冲洗后无可检测结合，甚至出现0.1 nm蓝移，提示可能存在一抗轻微脱附；特异山羊抗小鼠IgG(H+L)结合产生1.6 nm漂移。PAH吸附、anti-rat BSP一抗吸附和HSA封闭分别引起显著、1.8 nm和0.2 nm漂移。FITC标记二抗的共聚焦荧光图像证实IgG在PCF包层空气通道内均匀分布。系统采用约15 cm PCF、约4 cm LPG区，有效采样体积约40 nL，流速约300 nL/min。作者认为该平台具有单分子层灵敏度、低采样体积、易集成、低成本和大规模并行分析潜力，可作为现有亲和生物传感方法的替代。
传感器的构成
- 基底/换能器：光子晶体光纤（PCF，NKT ESM-12-2，二氧化硅微结构光纤，包层空气通道直径约3.2 μm、通道间距约8 μm），作为光波导与折射率换能基底
- 光栅换能层：长周期光栅（LPG，CO2激光刻写，周期约490 μm、长度约4 cm），实现核心-包层模耦合并将包层有效折射率变化转换为共振波长漂移
- 表面修饰层：聚丙氨基盐酸盐（PAH，分子量约15 kDa，0.2 mg/mL、pH 9）静电吸附于空气通道二氧化硅表面，形成正电荷单分子层用于固定抗体
- 识别元件：抗大鼠骨唾液酸蛋白（anti-rat BSP，WVID1-9C5）单克隆一抗（57 μg/mL），吸附于PAH层并作为模型免疫分析中的特异性结合位点
- 封闭剂：人血清白蛋白（HSA，0.25 mg/mL），封闭未被一抗占据的表面以降低非特异结合
- 对照结合元件：山羊抗兔IgG(H+L)（50 μg/mL），作为非特异对照，预期不与anti-rat BSP一抗结合
- 信号/结合元件：山羊抗小鼠IgG(H+L)（50 μg/mL，FITC标记用于共聚焦验证），特异性结合一抗并引起包层有效折射率变化
- 流动池/样品通道：氧化锆微流控储液池（50 μL）与单模光纤光学对准，200 psi压差驱动PBS/水溶液连续流过PCF空气通道，实现原位监测
中文摘要
本文报道了一种基于光子晶体光纤（PCF）中长周期光栅（LPG）的光流体无标记生物传感平台。作者将LPG-PCF与光学对准的流动池耦合，使溶液连续通过PCF包层空气通道，并利用核心-包层模耦合共振波长漂移原位监测局部结合事件引起的折射率变化。在PCF空气通道内完成模型免疫分析：先通过静电作用吸附聚丙氨基盐酸盐（PAH）单分子层，再固定抗大鼠骨唾液酸蛋白（anti-rat BSP）单克隆一抗，随后依次引入人血清白蛋白（HSA）封闭、非特异山羊抗兔IgG(H+L)对照以及特异山羊抗小鼠IgG(H+L)二抗。实验观察到各表面事件均产生稳定且显著的共振波长变化，估算约每纳米厚吸附或结合生物分子引起0.75 nm共振漂移，表明该平台具有单分子层灵敏度，可用于生物分子吸附与结合的原位评估。
英文摘要
Using long-period gratings (LPG) inscribed in photonic crystal fiber (PCF) and coupling this structure with an optically aligned flow cell, we have developed an optofluidic refractive index transduction platform for label-free biosensing. The LPG-PCF scheme possesses extremely high sensitivity to the change in refractive index induced by localized binding event in different solution media. A model immunoassay experiment was carried out inside the air channels of PCF by a series of surface modification steps in sequence that include adsorption of poly(allylamine hydrochloride) monolayer, immobilization of anti-rat bone sialoprotein monoclonal primary antibody, and binding interactions with non-specific goat anti-rabbit IgG (H+L) and specific secondary goat anti-mouse IgG (H+L) antibodies. These adsorption and binding events were monitored in situ using the LPG-PCF by measuring the shift of the core-to-cladding mode coupling resonance wavelength. Steady and significant resonance changes, about 0.75 nm per nanometer-thick adsorbed/bound bio-molecules, have been observed following the sequence of the surface events with monolayer sensitivity, suggesting the promising potential of LPG-PCF for biological sensing and evaluation.