在所有女性癌症中乳腺癌的死亡率居于首位，发病年龄也逐渐趋于年轻化。从长远来看，癌症的早期检测可有效降低乳腺癌的死亡率。外泌体是一种直径为30到150 nm的细胞外囊泡，它能够运输核酸、功能性蛋白质和其他代谢产物，因此对于细胞间的通讯至关重要。健康人和患者体液中的外泌体显示出不同的分子特征，这表明了特异性外泌体是一种非常有前途的信息标志物，用于全面、多参数的诊断测试和预后监测。此外，外泌体存在于所有体液中，并可由所有细胞分泌，这使得它们作为微创液体活检十分具有吸引力，也具有跟踪疾病进展的纵向采样潜力。

作为一种新型的微结构光纤，空芯反谐振光纤（HARF）可以有效降低传输损耗并改善模式特性。其特殊的几何结构可以将光严格地限制在纤芯中，并大大增强光与物质之间的相互作用。此外，HARF在可见光范围内具有较宽的通光窗口，并且具有单模传输、接近零色散、高激光损伤阈值和低非线性效应的特点。这些固有的光学特性特别适用于生物传感领域的应用。

近日，北京工业大学王秀翃教授课题组报道了一种可对乳腺癌外泌体进行超灵敏和高特异性检测的HARF传感器。相关成果以“Microstructured Optical Fiber-Enhanced Light–Matter Interaction Enables Highly Sensitive Exosome-Based Liquid Biopsy of Breast Cancer”为题发表在国际化学权威杂志Analytical Chemistry上（DOI: 10.1021/acs.analchem. 2c03794）。文章的第一作者为北京工业大学硕士研究生刘子豪，通讯作者为北京工业大学王秀翃教授。

这项研究报告了一种用于快速、灵敏和准确地定量乳腺癌患者血液样本中外泌体的空芯反谐振光纤（HARF）传感器。数值模拟表明，HARF可以将光严格限制在纤芯中，确保了较强的光-物质相互作用，从而最大限度地放大信号。利用这一优势，研究者制备了包含金纳米颗粒、特异性识别适体和荧光报告分子的AuNPs-dsDNA组件，然后将其固定在纤芯壁上，以形成AuNPs-dsDNA-HARF传感器。由肿瘤衍生的外泌体可在纤芯中被识别捕获，并产生用于定量的浓度依赖性荧光信号。该传感器显示出极强的灵敏度和特异性，乳腺癌外泌体的检测限（LOD）计算为7.56个颗粒/μL, 这优于大多数现有技术。

除此之外，通过跟踪外泌体表型变化，所制备的HARF传感器还可以实现精确的药物治疗监测。这项工作为基于外泌体的液体活检提供了一个强大的平台，用于癌症诊断和治疗结果的预测。

图1传感机理示意图

参考文献：

Microstructured Optical Fiber-Enhanced Light–Matter Interaction Enables Highly Sensitive Exosome-Based Liquid Biopsy of Breast Cancer, Anal Chem. 2023 January 4. doi: 10.1021/acs.analchem.2c03794.

外泌体资讯网 Analytical Chemistry | 北京工业大学王秀翃教授团队：空芯微结构光纤用于肿瘤相关外泌体检测