肝癌是全球主要的健康負擔之一，也是癌癥相關死亡的主要原因[1]。早期檢測和有效監測肝癌對于提高患者生存率和生活質量至關重要[2, 3]。甲胎蛋白（AFP）作為一種關鍵的癌癥生物標志物，已被廣泛用于肝癌的臨床診斷和預后[4]。常用的技術如酶聯免疫吸附測定（ELISA）和化學發光免疫測定（CLIA）在檢測生物液體中的生物標志物方面具有相對較高的靈敏度。然而，這些傳統方法通常具有較高的檢測限（LOD），這限制了它們在早期肝癌中識別低濃度AFP的能力。此外，這些方法通常涉及復雜的程序，依賴于昂貴的儀器，并需要較長的分析時間，這大大限制了它們在資源有限的環境或即時檢測場景中的實用性[5, 6, 7]。

近年來，由于光纖生物傳感器具有高靈敏度、抗電磁干擾、緊湊性和實時監測能力等優越特性，已成為生物醫學檢測中最有前景的替代方案之一[8, 9, 10]。為了進一步提高其對周圍環境的響應性，人們廣泛探索了各種結構改進，如錐形光纖[11]、布拉格光柵[12]和U形光纖[13]。這些設計的幾何結構有效增強了倏逝場與外部介質之間的相互作用，從而提高了傳感器對周圍折射率變化的靈敏度。同時，結合了先進的傳感原理，包括局域表面等離子體共振（LSPR）[14, 15, 16]、在色散轉折點（DTP）處操作[17]以及利用vernier效應[18, 19]，實現了顯著的信號放大和噪聲降低。定制的光纖結構與這些創新傳感機制的結合，使得檢測平臺能夠實時監測生物分子相互作用，同時提高了速度和準確性。2019年，Chen等人使用等離子體傾斜光纖光柵傳感器實時監測了微升樣品體積中AdoHcy與蛋白質Set7之間的相互作用[20]。2024年，Zhang等人提出了一種基于DTP的超靈敏錐形光纖生物傳感器用于癌細胞檢測，其中鏈霉親和素和癌細胞的LoD分別為28.73 pM和49 cells/mL[21]。2025年，Huang等人提出了一種基于多模光纖-無芯光纖-多模光纖（MNM）結構的表面等離子體共振（SPR）光纖生物傳感器，可以檢測PlGF，其LoD為1.354 pg/mL[22]。2025年，Noman等人展示了一種僅具有U形芯的POF，涂有GO/PVA，可以檢測血紅蛋白分子，其LoD為0.073 mg/mL，響應時間約為3分鐘[23]。

將光纖生物傳感器與激光系統集成可以產生半高寬（FWHM）窄、消光比（ER）高和品質因數（Q factor）高的檢測信號，使其適用于在復雜生物樣本中高精度檢測低濃度生物標志物[25, 26, 27, 28, 29]。2023年，Chen等人展示了一種與摻鉺光纖激光器集成的光纖生物傳感器，用于快速檢測牛奶和生菜中的單核細胞增生李斯特菌[30]。2024年，Hu等人提出了一種雙波長光纖激光傳感系統，輔以微波光子解調技術，用于特異性檢測血清中的腫瘤標志物癌胚抗原相關細胞粘附分子5，其LoD為0.076 ng/mL[31]。目前，用于AFP檢測的光纖生物傳感器的發展仍然有限，迄今為止只有少數報道[32]。以往傳感器的被動光譜探測機制受到固有寬共振線寬和低品質因數的限制，導致檢測低濃度AFP的分辨率不足。

本文提出了一種新型錐形七芯光纖（TSCF）生物傳感器，與光纖環形激光器（FRL）系統集成，用于快速且超靈敏地檢測人體血清樣本中的AFP。由于將錐形七芯光纖（TSCF）集成到FRL系統中，生物傳感器的光譜響應品質因數顯著提高，這直接關系到測量精度。TSCF的表面經過AFP抗體的功能化處理，能夠選擇性地捕獲目標AFP。所提出的微纖維生物傳感器為開發便攜、成本效益高且高精度的早期肝癌診斷和臨床分析方法提供了巨大潛力。