《计测技术》推荐文章｜上海理工大学冯吉军教授团队：石墨烯涂覆锥形光纤的快速生物检测研究

导读

上海理工大学冯吉军团队介绍了一种基于氧化石墨烯涂覆锥形光纤并修饰单链DNA适配体的高灵敏度锥形光纤传感器。该传感器实现了结核病抗原（MPT64、Ag85B）和SARS-CoV-2核衣壳蛋白4.23 ×10^-20M和3.11 × 10^-19M的低检测限，满足复杂生物样本中目标蛋白的高灵敏度、快速响应及实时监测需求，具备广泛医学检测应用潜力。

石墨烯涂覆锥形光纤的快速生物检测研究

作者：刘忍，王晶晶，冯吉军^*

作者单位：上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海市现代光学系统重点实验室

摘  要：为响应快速、高灵敏度检测结核病抗原及新型冠状病毒蛋白的需求，研发了一种检测结核病抗原（MPT64蛋白、 Ag85B蛋白）和严重急性呼吸综合症冠状病毒2 （Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2， SARS⁃CoV⁃2）中核衣壳（Nucleocapsid， N）蛋白的高灵敏度光学微纤传感器。该光学微纤传感器通过具有极高表面积和优异光学特性，并能显著增强锥形光纤固定能力的氧化石墨烯（Graphene Oxide， GO）进行涂覆；然后采用能够在体外有效捕获目标蛋白，并实现实时检测的适配体单链DNA（Single⁃stranded DNA， ssDNA）对GO涂覆的锥形光纤进行修饰。采用制备好的传感器对目标物质进行检测。实验结果显示：该传感器能够在复杂样本中快速检测MPT64和Ag85B，检测时间仅为10 s，检测限（Limit of Detection， LOD）分别为4.23 ×10^-20M和3.11 × 10^-19M；另外，对SARS⁃CoV⁃2中N蛋白的LOD为6.25 × 10^-19M。该光学微纤传感器具备高灵敏度和快速检测的优势，有望在诸如结核病诊断和冠状病毒检测等医学领域发挥重要的作用。

关键词：灵敏检测；锥形光纤传感器；冠状病毒；结核病；蛋白

作者简介

刘忍，研究方向为集成光子芯片。

冯吉军，教授，目前主要从事集成光电器件及传感、计算等方向的研究。2005年获中国科学技术大学理学学士、工学学士，2010年于中科院上海光学精密机械研究所获光学工程博士，随后赴日本产业技术综合研究所(National Institute of Advanced Industrial Science and Technology， AIST)工作，2013年获日本学术振兴会(The Japan Society for the Promotion of Science, JSPS)外国人特别研究员资助，2015年加入上海理工大学光电学院工作至今，主持科技部国际合作、国家自然科学基金联合基金、面上以及上海市科委等科研项目多项，发表论文近百篇，授权发明专利10余项。

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引用格式：刘忍，王晶晶，冯吉军. 石墨烯涂覆锥形光纤的快速生物检测研究［J］. 计测技术， 2025， 45（3）： 85-99.

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审核：韩冰