组成图示
点击图片查看大图 · 依据论文自动绘制
传感器类型
其他（光纤马赫-曾德尔干涉生物传感器）
检测对象
目标DNA（target DNA，10-base pair）、DNA杂交反应（DNA hybridization）；样品基质：2 μM 目标DNA水溶液（开放容器）
检测原理
该传感器以裸光纤包层作为传感臂、纤芯作为参考臂。探针DNA经3-APTS和DMS化学键合固定在包层表面，当互补目标DNA加入后发生杂交，表面分子层厚度与折射率改变，使包层模式有效折射率变化。纤芯与包层模式在两个锥形光纤区之间形成马赫-曾德尔干涉，表面反应导致干涉谱峰谷移动。信号采用光谱微分积分（SDI）方法，以参考谱与当前谱围成面积量化有效折射率变化；双程金镜配置提高谱对比度，从而增强SDI灵敏度。温度变化同样改变包层有效折射率，因此温度波动会产生与表面生物反应相似的干涉信号，需通过温度监测进行补偿。
检测灵敏度
原文未报告LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。
效应效果
论文未报告选择性、重现性RSD、实际样品回收率或与ELISA/HPLC/qPCR的定量对比。主要性能结论是温度干扰显著：目标DNA溶液从密封管转移到开放容器后因蒸发冷却约2 °C，约15 min达到热平衡，传感器SDI响应随温度几乎线性变化，且响应幅度足以掩盖或混淆DNA杂交信号。初始短暂异常信号可能对应真实杂交，提示温度校正后仍可能检测表面反应。作者强调，依赖倏逝场调制的长周期光纤光栅和光纤MZI等表面生物传感器，若不补偿温度敏感性，将难以作为可靠生化检测工具。
传感器的构成
- 基底/换能器：双程光纤马赫-曾德尔干涉仪（fiber-optic Mach–Zehnder interferometer, MZI），由两段约2 mm锥形光纤（taper）和约20 cm裸光纤传感区组成，纤芯为参考臂、包层为传感臂。
- 表面清洗：5 M 盐酸（HCl）清洗裸光纤包层表面，去除污染物并活化表面。
- 硅烷化修饰：10% 3-氨基丙基三甲氧基硅烷（3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-APTS）在包层表面形成含伯氨基的自组装层。
- 交联修饰：25 mM 二甲基癸二酰亚胺二盐酸盐（dimethyl suberimidate dihydrochloride, DMS）连接3-APTS伯氨基与探针DNA氨基。
- 识别元件：30-氨基化10碱基对单链探针DNA（30-aminated 10-base pair single-stranded probe DNA）固定于包层表面，用于捕获互补目标DNA。
- 信号读出：宽带光源（1300–1600 nm）、金涂层镜（gold-coated mirror）、光循环器（circulator）和光谱分析仪（optical spectrum analyzer, OSA）记录干涉谱，并用光谱微分积分（spectral differential integration, SDI）量化信号。
- 温度参考：热电偶（thermocouple，精度0.1 °C）同步监测溶液温度，用于识别温度干扰。
中文摘要
本文报道了将光纤马赫-曾德尔干涉仪（fiber-optic Mach–Zehnder interferometer, MZI）用作高精度温度传感器，并研究微小温度波动对该器件作为表面生物传感器可靠性的影响。光纤MZI利用纤芯模式作为参考臂、包层模式作为传感臂，周围介质折射率变化会改变包层模式有效折射率，从而引起干涉谱变化。作者以10碱基对DNA杂交为表面反应模型，监测探针DNA固定于裸光纤包层表面后与互补目标DNA结合的过程。结果表明，典型环境温度波动通常会产生足够大的传感器响应，必须在可靠表面化学测量之前进行补偿。这些发现对当前多种设计的光纤生物传感器尤为重要，提示倏逝场型光纤生物传感器在实际应用中必须考虑温度校正。
英文摘要
In this article, we report the use of a fiber-optic Mach-Zehnder interferometer as a high-precision temperature sensor, and we investigate the effects of small temperature fluctuations on the reliability of the device as a surface biosensor. We found that typical temperature fluctuations generally cause sensor responses large enough that they must be compensated for before reliable surface chemistry measurements can be undertaken. These findings are particularly relevant in light of the recent surge of interest in fiber-optic based biosensors of various designs.