组成图示
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传感器类型
其他（光学折射率/棱镜耦合DNA生物传感器）
检测对象
大肠杆菌O157:H7 EDL933特异性DNA（E. coli O157:H7 EDL933 DNA，20-mer目标寡核苷酸）；样品基质：HEPES缓冲液中的合成寡核苷酸溶液（非实际水样/食品）
检测原理
该传感器基于无标记光学折射率检测。氨基修饰探针DNA通过APTES和PDC共价固定于多孔SiO2-TiO2薄膜表面及纳米孔内。当目标DNA与探针杂交后，双链DNA进入或覆盖薄膜孔隙，由于DNA折射率（约1.5）高于孔内空气（约1.0），薄膜有效折射率和共振角随之升高。棱镜耦合仪通过激光全内反射与光子隧穿耦合到薄膜导波模，检测光强下降对应的模式角变化。信号随目标DNA浓度增加而增大，无需荧光或电化学标记，但本研究未采用HCR、RCA等放大策略。
检测灵敏度
LOD: 8.13 µM；最小共振角变化: 0.002°
效应效果
该研究为初步灵敏度测试，未报告选择性、稳定性、实际样品回收率或与ELISA/HPLC/qPCR的对比。12个测点平均折射率标准差为0.00009、0.00008和0.00012，表明测量重复性较好；峰半高宽约0.1°，提示棱镜耦合灵敏度良好。固定探针后折射率由1.6928升至1.6937，杂交后升至1.6949；共振角由60.0736°升至60.1332°和60.1578°。所得检出限为8.13 µM，与多孔硅波导报道的2.17 µM同量级但略高，作者认为优化探针密度后可用于快速检测大肠杆菌O157:H7 EDL933特异性DNA。
传感器的构成
- 基底：玻璃基底，承载薄膜并提供光学接触
- 换能/导波层：溶胶-凝胶SiO2-TiO2多孔薄膜（TEOS/TBOT），高折射率导波并提供纳米孔结合位点
- 硅烷化修饰层：2% 3-(triethoxysilyl)propylamine（APTES）单分子层，提供氨基结合位点
- 交联层：0.2% 1,4-phenylene diisothiocyanate（PDC）单分子层，与APTES氨基和DNA氨基形成C-N共价交联
- 识别元件：氨基修饰单链DNA探针 5'-(C6Amino)CACCTCCGCAACCGATATTA-3'，特异性结合目标DNA
- 被测物/杂交层：目标单链DNA 5'-TAATATCGGTTGCGGAGGTG-3'（代表E. coli O157:H7 EDL933），杂交后增加膜内DNA量
- 缓冲/清洗：20 mM HEPES缓冲液，维持固定/杂交环境并清洗非特异结合
- 信号标记物：无标记，DNA杂交直接改变薄膜折射率
中文摘要
本研究采用溶胶-凝胶浸涂法制备SiO2-TiO2复合薄膜，用作光学DNA生物传感器的光纤导波层，并在固定前对薄膜的化学结构与表面形貌进行表征。将单链探针DNA固定于薄膜表面，并测定杂交前薄膜的孔隙率；利用Metricon 2010棱镜耦合仪测量薄膜折射率，每个薄膜取12个不同位置测量并计算平均值与标准差。固定单链DNA后折射率升高，表明探针固定成功；与目标单链DNA杂交后折射率进一步升高，说明利用20-mer序列（5'-TAATATCGGTTGCGGAGGTG-3'）检测大肠杆菌O157:H7 EDL933菌株具有可行性。
英文摘要
SiO(2)-TiO(2) thin films for use as fiber optic guiding layers of optical DNA biosensors were fabricated by the sol-gel dip coating technique. The chemical structure and the surface morphology of the films were characterized before immobilization. Single probe DNA strands were immobilized on the surface and the porosity of the films before the hybridization process was measured. Refractive index values of the films were measured using a Metricon 2010 prism coupler. On the surface of each film, 12 different spots were taken for measurement and calculation of the mean refractive index values with their standard deviations. The increased refractive index values after the immobilization of single DNA strands indicated that immobilization was successfully achieved. A further refractive index increase after the hybridization with target single DNA strands showed the possibility of detection of the E. coli O157:H7 EDL933 species using strands of 20-mers (5'-TAATATCGGTTGCGGAGGTG -3') sequence.