组成图示
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传感器类型
荧光生物传感器
检测对象
目标DNA（target DNA, T1）；样品基质：PBS缓冲液
检测原理
该传感器以蚀刻光纤为基底，通过 3-APTS 硅烷化、NHS-LC-biotin 偶联和链霉亲和素桥接固定生物素化 DNA 探针 H1。目标 DNA T1 与探针杂交后，其 3′端生物素暴露，链霉亲和素-HRP 结合到杂交复合物上，使 HRP 定位在光纤表面。在 H2O2 存在下，HRP 催化 p-HPA 氧化偶联生成 DBDA；DBDA 的荧光强度与表面 HRP 量成正比，而 HRP 量又取决于杂交目标 DNA 的量，因此荧光信号随目标 DNA 浓度增加而增强。加入异丙醇可增强酶活并敏化 DBDA 荧光，实现酶催化放大。最终由荧光光谱仪读取 DBDA 荧光完成定量。
检测灵敏度
LOD: 1 pM；线性范围: 1.69 pM–169 pM；回归方程: F = 9.55 + 1.88(CT1/pM)；相关系数 r = 0.9993
效应效果
该传感器对互补目标 DNA 具有选择性响应：裸光纤和非互补 DNA T1N1 在 406 nm 处无荧光峰，互补目标 T1 则产生明显荧光。传感器可通过 8 M 尿素溶液在 50°C 处理 30 min 实现再生；三次检测-再生循环后仍保留约 70% 原始活性，第二、第三循环响应分别下降 16% 和 30%。原文未报告 RSD、实际样品加标回收率或与 ELISA、HPLC、qPCR 等方法的对比。作者认为该装置可小型化，仅需 20 mL 塑料池和预蚀刻光纤，便于移植安装，具有实际检测应用前景。
传感器的构成
- 基底/换能器：蚀刻光纤（etched optical fiber），石英芯（silica core）经硝酸蚀刻形成微腔，提供固定位点与光学检测界面
- 硅烷化修饰层：3-APTS（(3-aminopropyl)triethoxysilane）硅烷化，在光纤表面引入氨基（-NH2）
- 生物素连接层：NHS-LC-biotin（sulfosuccinimidyl-6-(biotinamido)hexanoate）与氨基反应，将生物素固定于表面
- 桥接层：链霉亲和素（streptavidin）结合表面生物素，用于捕获生物素化探针
- 识别元件：生物素化 DNA 探针 H1（biotinylated DNA probe H1，发夹结构）固定于链霉亲和素，与目标 DNA 杂交
- 信号标记物：链霉亲和素-HRP（streptavidin-HRP）结合生物素化目标 DNA，提供 HRP 催化位点
- 底物/信号生成物：p-HPA（4-hydroxyphenylacetic acid）在 HRP/H2O2 催化下生成 DBDA（bi-p,p′-4-hydroxyphenylacetic acid），作为荧光信号分子
- 读出层：荧光光谱仪（Hitachi F-4500）检测 DBDA 荧光（激发 320 nm，发射 340–520 nm）
中文摘要
本文报道了一种基于蚀刻光纤的酶增强荧光 DNA 生物传感器。首先用 65% 硝酸对光纤包层进行化学蚀刻，在石英芯表面形成微腔结构，随后经 3-APTS 硅烷化引入氨基，并用 NHS-LC-biotin 固定生物素，再结合链霉亲和素以捕获生物素化 DNA 探针 H1。目标 DNA T1 与探针杂交后，链霉亲和素标记的辣根过氧化物酶（streptavidin-HRP）结合到杂交复合物上。在 H2O2 存在下，HRP 催化 4-羟基苯乙酸（p-HPA）生成双 4-羟基苯乙酸（DBDA），通过检测 DBDA 的荧光强度定量目标 DNA。该传感器检出限为 1 pM，线性范围为 1.69–169 pM。用浓尿素溶液处理即可再生，三次检测-再生循环后仍保留约 70% 原始活性。
英文摘要
A novel DNA biosensor based on enzyme-enhanced fluorescence detection on etched optical fibers was developed. The hybridization complex of DNA probe and biotinylated target was formed on the etched optical fiber, and was then bound with streptavidin labeled horseradish peroxidase (streptavidin-HRP). The target DNA was quantified through the fluorescent detection of bi-p,p'-4-hydroxyphenylacetic acid (DBDA) generated from the substrate 4-hydroxyphenylacetic acid (p-HPA) under the catalysis of HRP, with a detection limit of 1 pM and a linear range from 1.69 pM to 169 pM. It is facile to regenerate this sensor through surface treatment with concentrated urea solution. It was discovered that the sensor can retain 70% of its original activity after three detection-regeneration cycles.