近日，我院光纤传感器与应用技术研究所以“Optical fiber SPR Pb²⁺ sensor with tip-printed Fabry-Perot interferometer for temperature compensation（基于光纤尖端微打印法布里-珀罗干涉仪温度补偿的光纤铅离子传感器）”为题，在国际著名期刊《Biosensors and Bioelectronics》（中科院一区Top、IF：10.5）上发表论文，其中赵勇教授为论文通讯作者、博士生王禄丰为论文第一作者，东北大学为论文第一完成单位。

重金属离子作为制造业、农业、电池等行业广泛使用的物质，已成为环境中普遍存在的污染物。其中，铅离子（Pb²⁺）因不可生物降解，易通过水体和食物链在生物体内累积，对人类健康构成严重威胁，可导致肾功能损伤、高血压甚至癌症。因此，在液态环境中实现Pb²⁺的高灵敏、高选择性检测，对环境保护与公共卫生具有重要意义。

相较于传统质谱、色谱等检测方法，光纤表面等离子体共振（SPR）传感器具备实时监测、生物相容性好、免标记、灵敏度高等优势，被认为是液态环境中金属离子检测的最具潜力的技术之一。然而，受光纤热光学效应的影响，温度波动易导致检测信号漂移，制约其实际应用。针对该问题，研究团队利用双光子聚合3D打印技术，在光纤端面成功制备出微米级法布里-珀罗干涉仪结构，作为温度传感通道，实现了对SPR传感器的集成化温度补偿。该传感器由5 mm单模光纤（SMF）与多模光纤（MMF）熔接而成，并借助双光子聚合技术在SMF端面打印出直径80 μm、高10μm的圆柱结构。该微柱与光纤端面构成法布里-珀罗干涉仪，其自由光谱范围可通过微柱高度灵活调控，从而匹配SPR传感器的检测波段。研究同时合成了一种对Pb²⁺具有高亲和性的席夫碱材料，将其与壳聚糖复合后修饰于传感器表面，赋予传感器优异的Pb²⁺识别能力。实验表明，该传感器对Pb²⁺表现出卓越的检测性能：灵敏度达–41.55 nm/μM，检测限低至7.05 nM，并具备良好的选择性、稳定性和重复性。所集成的法布里-珀罗干涉仪结构对Pb²⁺结合过程无响应，仅敏感于温度变化，从而实现了精准的温度补偿。

该传感器兼具微型化、实时监测和低成本的优势，所提出的技术平台可通过敏感材料替换，进一步拓展至铜、镉等重金属离子及生物分子的检测。双光子聚合打印技术为多原理光纤传感器的集成提供了全新路径，有望推动“Lab in fiber”技术的进一步发展与应用。该研究成果拓展了团队在海洋信息光电感知领域的技术手段，有力推动了我校光学工程学科的创新发展。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956566324010200