急性心肌梗塞(Acute myocardial infarction, AMI) 是临床常见的急性多发病，对人们的生命健康产生严重威胁，AMI早期诊断和危险分层对于降低急性病死率具有重要的临床意义。心肌肌钙蛋白I(Cardiac troponin I, cTnI) 是一种仅存在于心肌细胞中的结构蛋白亚型，由于其显著的特异性和敏感性被认为是AMI检测的“黄金标准”。当发生心肌损伤时，cTnI释放并进入血液循环系统中数小时候后达到峰值并维持6-8天，但是作为生物标志物在AMI发病前后血液中的cTnI浓度极低，这对于临床诊断提供了非常苛刻的要求。
本课题组在前期无标光纤生物传感器研究工作的基础上，提出一种基于光纤耦合器结构的生物传感器，该传感器基于光纤耦合器中奇模和偶模的干涉效应，两个相干模式的群有效折射率相等时，出现转折点，即零色散，此时的灵敏度理论为无穷大。实验中，通过检测近转折点的光谱曲线得到的折射率灵敏度为91777.9nm/RIU，实现了对cTnI的检出限为2fg/mL，为目前国际相关领域取得的最高灵敏度，并且所提出的光纤耦合器传感器具有良好的特异性和重复性，这对于后期生物传感器的实用化具有重要意义。
相关研究成果发表在国际期刊《Biosensors and Bioelectronics》（一区，SCI影响因子7.780，DOI:https://doi.org/10.1016/j.bios.2018.01.061），第一作者为周文超博士，通讯作者为吴一辉研究员。该研究工作得到中国-以色列国家国际科技合作专项项目、国家自然科学基金重大科研仪器研制项目、国家自然科学青年基金等项目的支持。
图1 (a) 光纤耦合器传感器示意图，(b) 转折点附近不同光纤直径下理论计算的灵敏度与波长的对应曲线
图2 (a) 不同浓度cTnI转折点附件的光谱曲线，(b) 不同浓度cTnI峰值波长移动
(c) 2fg/mL和4fg/mL实时动态曲线，(d) cTnI与非特异性蛋白的特异性对比实验
