0 引言

　　癌胚抗原（CEA）[1]是一种有重要价值的肿瘤标志物，已广泛应用于临床多种恶性肿瘤的检测和治疗。为了有效检测CEA浓度，需要研发一种高效的生物传感器。生物传感器主要由生物敏感膜和信号转化器组成，其中生物敏感膜和待测物直接接触时就会发生物理化学反应，从而实现生物分子识别[2]。核酸适配子（Aptamer）[3]是一段寡核苷酸链，能与对应的配体靶分子进行高亲和力和强特异性的结合，因其具有特异性、稳定性好和易于化学修饰等优点[4]，是构建CEA生物传感器中生物敏感膜的理想材料。

　　信号转化器的作用是将待测溶液中的生物反应信息转化为易测量的信息，现有的CEA生物传感器的信号转化器主要基于电信号[5]和光信号[6]，例如电压、电流、散射光谱强度和共振波长等[7]，但都存在易受电磁干扰、设备体积大和操作困难等不足。因此，人们需要开发一种抗电磁干扰、高精度和易于小型化的CEA生物传感器。

    在众多传感检测技术中，表面等离子体共振（SPR）技术具有实时性强、精度高和免标记等优势[8]受到了广泛关注；而光子晶体光纤（PCF）具有不受电磁干扰、灵敏度高和易于小型化等特点[9]，因此结合两者优势的SPR-PCF生物传感器成为研究热点。SPR-PCF生物传感器通过探测PCF表面倏逝场区内折射率的变化来分析被测生物分子的特性，当倏逝场区域内生物分子发生识别反应时，金属膜表面的折射率会随之变化从而改变PCF的共振波长[10]。2018年，WANG Q等人[11]通过在金膜表面修饰氧化石墨烯和葡萄球蛋白A（SPA）设计了一种PCF-SPR生物传感器，实现了对人体IgG浓度的检测，该传感器的折射率灵敏度可达4649.8 nm/RIU，对人体IgG检测限低至10 ng/mL；同年，WANG F等人[12] 通过将不同大小的空气孔规则排列设计了一种用于检测人类急性白血病细胞密度变化的PCF-SPR生物传感器，该生物传感器在1.33~1.53的折射率范围内最大折射率灵敏度达9000 nm/RIU。2019年，党鹏[13]设计了一种双通道PCF-SPR生物传感器，该设计通过差动测量方法降低外界环境对测量结果的影响，使传感器在1.33~1.38范围内的最大折射率灵敏度为2798 nm/RIU。2020年，ISLAM M R等人[14]设计了一种外镀金属膜的新型六方晶格结构的SPR-PCF生物传感器，该传感器在1.33~1.41的折射率范围内，x极化方向的最大波长灵敏度为16000 nm/RIU，y极化方向的最大折射率灵敏度为17000 nm/RIU。2021年，RAKIBUL I M等人[15]提出了一种基于SPR的PCF生物传感器，通过包层一系列不等大小的空气孔限制了纤芯的能量，金膜则直接镀在PCF的外表面，在折射率为1.35~1.41的范围内折射率灵敏度达到了14500 nm/RIU。由此可见，SPR-PCF生物传感器具有检测精度高、设计灵活等特点。基于此，本文提出一种针对CEA的SPR-PCF生物传感器。

3 结束语

      本文提出了一种基于SPR传感机理的PCF生物传感传感器，可用于癌症标志物溶液的检测。该传感器采用光纤表面镀膜的方式，便于生物参量检测。建立了CEA-核酸适配子的传感模型，并结合有限元法分析了PCF的传感特性，其折射率灵敏度可达10000 nm/RIU，且具有良好的线性度。该传感器的制作工艺难度较低，适用于利用光学手段的生物医学检测，且具有灵敏度高、操作方便和可实时检测等优点。