Abstract In producing high-performance optical biosensors, the selected coupling agent and its fixation mode play an essential role as one of the decisive conditions for antibody incubation. In this work, we designed optical fiber biosensors by electrochemical polymerization to enable low detection limit (LOD) immunoassay. Based on the optical fiber lossy mode resonance (OF-LMR) achieved by In 2 O 3 -SnO 2 -90/10 wt% (ITO), we have simultaneously implemented the electropolymerized dopamine (ePDA) film on the ITO-coated fiber via the electrochemical method, utilizing the excellent electrical conductivity of ITO. After that, the immunoglobulin G (IgG) antibody layer was immobilized on the entire sensing region with the assistance of the ePDA film. The results of immunoassay were analyzed by recording the shift of the LMR resonance wavelength to verify the sensor performance. The LOD was evaluated as the lowest concentration of human IgG detected by the OF-LMR sensor, which was confirmed to be 4.20 ng·mL −1 . Furthermore, the sensor achieved selective detection for specific antigens and exhibited a good recovery capability in chicken serum samples. The developed scheme provides a feasible opportunity to enhance the intersection of electrochemistry and optics subjects and also offers a new promising solution to achieve the immunoassay.

Biomarker assay has evolved into an invaluable complementary method for early screening and treatment diagnosis of tumors. Limited by the bulky devices, elaborate procedures, and poor detection accuracy, conventional methods fail to meet the demand for portable, universal, as well as high-precision detection. Herein, an optical fiber lossy mode resonance (LMR) immunoprobe implemented by ITO film as the lossy mode support layer is demonstrated for the detection of prostate-specific antigen (PSA), a biomarker for prostate cancer (PCa). Theoretically, the refractive index sensing performance of the optical fiber LMR was verified by constructing a transmission matrix model, providing theoretical guidance for the application of optical fiber LMR sensors. The construction of the PSA immunoprobe was experimentally achieved by functionalizing the optical fiber LMR sensor. The relationship between wavelength shift and PSA concentration was quantified by resonance wavelength interrogation, and the detection limit (LOD) was calculated to be as low as 0.144 ng/mL, making it ideal for early risk management and prognostic diagnosis of PCa. For clinical application, multiple serum samples were analyzed by the optical fiber LMR immunoprobe with favorable precision. Taken together, this work demonstrates considerable promise in applications of label-free, low-cost, compact-size, and convenient early screening for suspected PCa.

Lithium-ion batteries (LIBs) experience intense electrochemical reactions during high-rate charge/discharge cycles, resulting in significant differences in state characteristics between the inside and outside of the battery. However, most monitoring techniques are severely limited in safety and accuracy due to the intense redox reactions inside LIBs. Thus, we propose a highly stable fibre-optic microcavity sensor based on the Fabry-Perot (F-P) interference principle, which is capable of real-time, in-situ monitoring of the state characteristics inside the LIBs. The degree of electrochemical reactions inside the battery is reflected by extracting the internal gas pressure state characteristics of LIBs at different charging and discharging rates. This experimental result demonstrates that the voltage is closely related to the gas pressure inside the battery and that the cyclic gas pressure increases greatly with the charge/discharge rate increase. This fibre-optic sensing approach provides a promising tool for monitoring in-situ battery state characteristics and safety.