光纤光栅生物传感器具有微尺寸、免标记及对外界环境折射率(Refractive index,RI)灵敏度高等优点，并可与各种贵金属纳米粒子材料结合构成极高灵敏度的光纤光栅局域表面等离子体共振(Localized surface plasmon resonance, LSPR)传感器，也可集成二维材料如氧化石墨烯(Grapheneoxide,GO)等构成生物亲和性能良好的传感器，因此，各种集成GO的光纤光栅LSPR生物传感器得到日益关注。其中，81°倾斜光纤光栅(81°tiltedfibergrating,81°TFG)作为一种光栅周期(~28μm)介于长周期光纤光栅(Long period fiber grating, LPFG)和光纤布拉格光栅(Fiber Bragg grating, FBG)之间的“特种光纤光栅”，由于其较高的RI灵敏度和极低的温度交叉敏感性，已被广泛的应用于物理、生物、化学等传感领域。但是，目前针对81°TFG制成的各类传感器都属于单通道透射型传感器，随着待测目标参量种类和特性的多样化，使得常规单通道透射型传感器已逐渐无法满足实际检测的需要。基于此，本文结合GO和LSPR技术的优势，提出了一种集成GO的双通道探针式81°TFG-LSPR生物传感器，分析了其原理及光谱特性并使用肝癌标记物-甲胎蛋白(Alpha fetoprotein, AFP)分子对该双通道生物传感器的免疫检测性能进行鉴定。本课题主要研究内容如下：
　　(1)首先综述了光纤(包括光纤光栅)在生物传感领域的国内外研究现状。然后基于FBG及小角度倾斜光纤光栅(TiltedfiberBragggrating,TFBG)耦合模理论，对81°TFG的耦合模理论进行了详细阐述，最后分析了81°TFG的光谱特性、RI和温度传感原理。
　　(2)制作基于探针式结构81°TFG的双通道传感器，分析其光谱特性。首先在透射式81°TFG的末端镀银膜制成探针式结构81°TFG，然后构建由2×2耦合器和两支81°TFG探针组成的双通道传感器，并对其光谱响应及RI传感特性进行实验研究。实验结果表明：固定该双通道传感器的其中一个通道，将另一个通道置于不同RI的溶液中时，固定通道的光谱几乎不受另一个通道外界环境RI变化的影响，而置于不同RI液体的通道对应的光谱会随着外界环境RI的变化而变化，两个通道相互独立且不相互影响，表明构建双通道探针式81°TFG生物传感器的想法是完全可行的，当在其表面修饰不同生物分子识别单元，将具有同时检测两种不同目标生物分子的能力。
　　(3)制作集成GO的双通道探针式81°TFG-LSPR的AFP免疫传感器，使用该双通道免疫传感器同时完成了对AFP抗原分子的检测及对照实现，并在复杂人血清环境下测定和分析传感器的特异性与临床性。首先使用相同的方法对构成该双通道传感器的两支81°TFG探针的栅区的表面修饰大尺寸金纳米壳(Au nanoparticlesshell,AuNs)粒子和GO，再以AFP单克隆抗体(AFPMAbs)做为特异性识别单元修饰栅区表面，实现集成GO的双通道探针式81°TFG-LSPR的AFP免疫传感器。然后，使用传感器同时完成对AFP抗原溶液进行特异性对照实验，结果表明：传感器对AFP抗原的检测极限在1~10pg/ml之间，检测的饱和点~200ng/ml，灵敏度~0.155nm/log(mg/ml)。最后，使用20%的氢氟酸(Hydrofluoricacid, HF)溶液对两支81°TFG探针的栅区表面进行轻微腐蚀，去除光纤表面所有涂覆层，再次使用前述相同方法对两根81°TFG探针进行表面修饰和生物功能化，两个通道分别完成对六组不同人的健康血清和六组不同人的肝癌患者血清的临床性检测。结果表明：本次测试的健康人体血清中含有少量AFP且稀释10倍后其中AFP的浓度略大于100pg/ml，而稀释10倍后的肝癌患者血清中AFP分子浓度应该在100ng/ml左右，为健康血清中APF浓度的约1000倍。相对于单通道透射式81°TFG传感器而言，双通道探针式81°TFG传感器能实现对目标分子阳性和阴性样本的同时对照检测，从而增强临床检测应用过程的可靠性，且探针式结构操作更加方便，因此具有较大应用潜力。