使用长周期光纤光栅功能聚电解质涂层无标记检测金黄色葡萄球菌

　　建立了高灵敏度长周期光纤光栅(LPFG)，用于无标记快速检测金黄色葡萄球菌。具体来说，LPFG被抗体和纳米化聚电解质涂层功能化，以促进细菌粘附，从而提高细菌检测的敏感性。在104-108 CFU/mL的浓度范围内，在30 μL/mL和37℃条件下，通过涂层LPFG的表面形貌演变和时间分辨共振波长漂移跟踪金黄色葡萄球菌在功能涂层上的粘附动力学。在浓度低至224 CFU/mL时，金黄色葡萄球菌的检测可以在30分钟内实现。

　　开发了一种基于LPFG的光流平台，用于快速、可靠地检测低浓度的金黄色葡萄球菌。探索了一种原位逐层沉积技术(LBL)，以确保在纤维表面沉积高质量的功能涂层，具有较强的附着力和厚度控制。对聚电解质功能涂层进行了改性，选择性地促进细菌的生长表面附着力。研究了细菌与功能涂层的粘附动力学和亲和度，估算了细菌的初始粘附速率，量化了功能涂层对细菌初始粘附的能力。

　　LPFG可以实现传播核心模式和共传播包层模式的耦合。包层模式的高衰减导致在传输光谱中以离散波长为中心的一系列衰减带，每个衰减带对应于一个特定的包层模式。之间的相位匹配条件引导模式和远期传播包层模式、芯层和包层的有效折射率、谐振波长都有对应公式。全光光纤实验室光流平台(LOFOP)，用于微环境的原位测量，由LPFG和玻璃毛细管组成。具有进口和出口，用于注射器泵的流量调节。PBS溶液中不同浓度的金黄色葡萄球菌通过注射器泵以30 μL/mL的流速注入LOFOP。在104-108 CFU /mL的细菌浓度组中，每隔10分钟连续监测LPFG在光流平台上的透射光谱。

　　无标记光学生物传感器快速、可靠和原位测量的能力好。长周期光纤光栅(LPFG)灵敏度高，成本低，制作工艺简单，在恶劣环境下具有鲁棒性。LPFG作为折射率转导平台，不仅可以定量测量所研究的分析物，而且借助沉积在表面的功能涂层，为分析生物化学过程中的动态相互作用提供了独特的机会。

　　图1 金黄色葡萄球菌在104 CFU/mL细菌PBS溶液中，以30 μl/ml流速，37℃，30 min后在LPFG上各种功能涂层上的SEM图像

　　参考文献：Yang F, Chang TL, Liu T, Wu D, Du H, Liang J, Tian F. Label-free detection of Staphylococcus aureus bacteria using long-period fiber gratings with functional polyelectrolyte coatings. Biosens Bioelectron. 2019 May 15;133:147-153.