生物标志物是指作为正常生物过程、致病过程或对治疗干预的药理学反应的指标进行客观测量和评估的物质,在食品药品监督管理、重要疾病的早期筛查和诊断等方面具有重要作用。发展极低浓度的生物标志物高灵敏检测方法,近年来成为分析领域的研究热点。其中,光纤生物传感器因具有检测速度快、试剂消耗低、操作方便、可以即时检测（point-of-care testing,POCT）等优点,得到了快速的发展。然而,普通光纤的一维结构限制了识别分子的负载量,进而限制了光纤灵敏度的提高。本文围绕开发高灵敏的新型光纤生物传感器,开展了一系列基于信号放大策略的光纤生物传感器研究。主要研究工作如下:1.基于增强荧光采集的微结构光纤生物传感器超灵敏检测O-GlcNAc转移酶在临床诊断、生物医学和制药领域,人们对简单、快速、小型化的分析设备的需求不断增加,以准确、灵敏地检测生物分子,这极大地促进了基于光纤的生物传感器的发展。O-GlcNAc转移酶（OGT）与O-连接的β-N-乙酰氨基葡萄糖糖基化（O-linked-β-N-acetylglucosamine glycosylation（O-GlcNAcylation））密切相关,参与营养感知、基因表达、蛋白质降解等细胞过程,被认为是一种新的有希望的疾病诊断治疗靶点。目前,OGT的超低细胞丰度和酶活性的低稳定性阻碍了其检测和研究。本文介绍了一种基于微结构光纤的生物传感器,用于人体血液中OGT的超灵敏分析。我们以光子晶体光纤（PCF）为载体,基于链霉亲和素-生物素亲和力,以荧光标记肽为底物,以非放射性UDP-GlcNAc为糖供体,进行O-GlcNAc糖基化修饰。此外,我们将凹面镜和显微镜物镜结合作为荧光收集器来改进LIF系统,以进一步提高检测灵敏度。PCF生物传感器具有比表面积大、荧光收集效率高等优点,其线性范围为0.1-2×10~4pM,超低检测限为3.4×10-2pM进行OGT分析。通过对乳腺癌患者真实血液样本的分析,证明了其临床应用的可行性,为OGT的灵敏诊断提供了一个有前景的分析平台。2.基于滚环扩增化学发光光纤的双信号放大抗体/适配体系统用于前列腺特异性抗原的超灵敏检测前列腺癌（PCa）已成为男性第二大常见癌症,严重威胁男性健康。为了降低死亡率,前列腺特异性抗原（PSA）作为PCa特异、可靠的生物标志物,在早期筛查和诊断中具有重要意义。在此,我们提出了一种用于PSA超灵敏检测的滚环扩增（RCA）化学发光光纤传感器（RCFS）。在PSA存在的情况下,抗体可以特异性地识别它,并与适配体引物探针形成夹心结构。随后,RCA被启动并产生许多DNA重复序列,用于与Bio-SS-DNA结合,从而为链霉亲和素-生物素-HRP纳米复合物（SA-Bio-HRP）提供许多结合位点。结果表明,采用双信号放大的RCF性能优良,线性范围宽,为0.01-1000 pg/mL,检测限为3.2 fg/mL。该方法操作简便,灵敏度高,选择性好,已成功应用于人血清中PSA的测定。