组成图示
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传感器类型
其他（噬菌体生物传感器）
检测对象
大肠杆菌 B（Escherichia coli B），样品基质为 LB 肉汤细胞悬液
检测原理
重组 T4 噬菌体通过 soc 基因融合在头部表达 BCCP 或 CBM-GFP。BCCP 在宿主大肠杆菌中被 BirA 生物素化，使 BCCP-T4 经生物素-链霉亲和素作用定向固定于链霉亲和素磁性微球；CBM-T4 则通过 CBM9 与纤维素微球结合。固定化噬菌体保留宿主识别能力，其尾部受体与大肠杆菌 B 表面结合，完成捕获并进入感染。随后噬菌体在菌内复制并裂解释放子代噬菌体，子代噬菌体 DNA 随上清释放。实时 PCR 使用 soc/bccp 引物和 SYBR Green I 检测子代 DNA；初始细菌越多，子代噬菌体越多，Ct 值越低。信号放大来自噬菌体裂解增殖和 PCR 扩增。
检测灵敏度
LOD: 800 cells（2 h 内；最低检测浓度 800 cells/ml）；检测范围: 8×10^2–4×10^7 CFU/ml；PCR 标准: 100–10^8 PFU/ml
效应效果
BCCP-T4 在链霉亲和素磁性微球上的固定率随磁珠量增加由 37% 升至 84%，野生型 T4 仅约 16% 非特异结合。固定化 BCCP-T4 在 10 min 内可捕获 10–10^5 CFU/ml 大肠杆菌 B 的约 70%，非生物素化噬菌体仅捕获 10–30%，显示特异性。纤维素体系中 CBM-T4 固定率 92–98%，但细菌捕获未检出；反复洗涤后野生型 T4 损失 71%，CBM-T4 仅损失 12%。固定化噬菌体仍具感染性，可产生裂解圈。实时 PCR 在 2 h 内检出 800 个细胞，明显快于需 48 h 的噬菌斑法，背景低、信噪比高，适用于快速细菌检测。
传感器的构成
- 固相载体：链霉亲和素包被磁性微球（MyOne streptavidin Dynabeads）或微晶纤维素微球（CP-02），提供噬菌体固定化表面
- 亲和固定层：生物素-链霉亲和素相互作用或 CBM9-纤维素相互作用，实现噬菌体头部定向固定
- 识别元件：重组噬菌体 T4（BCCP-T4 或 CBM-T4），头部表达 BCCP 或 CBM-GFP，特异性识别并感染大肠杆菌 B
- 信号放大元件：被捕获细菌内噬菌体裂解周期产生的子代噬菌体 DNA，作为内源性信号放大
- 检测标记物：SYBR Green I 荧光染料与 soc/bccp 特异性引物，用于实时 PCR 检测子代噬菌体 DNA
中文摘要
本研究建立了一种通过噬菌体展示技术在大肠杆菌噬菌体 T4 头部定向引入亲和标签的方法，用于生物传感器应用。将生物素羧基载体蛋白基因（bccp）或纤维素结合模块基因（cbm）与 T4 小外壳蛋白基因（soc）融合，使重组噬菌体头部表达相应配体。感染性分析表明，重组噬菌体保留裂解活性和宿主范围，但裂解量下降、潜伏期延长。进一步考察了重组噬菌体在链霉亲和素包被磁性微球和纤维素材料上的固定化效率。结果显示，重组噬菌体能与相应固相载体形成特异且牢固的结合，并可特异性捕获和感染宿主菌。利用固定化 BCCP-T4 噬菌体、噬菌体增殖法和实时 PCR 检测大肠杆菌 B，可在 2 h 内检出低至 800 个细胞。
英文摘要
A method was developed for oriented immobilization of bacteriophage T4 through introduction of specific binding ligands into the phage head using a phage display technique. Fusion of the biotin carboxyl carrier protein gene (bccp) or the cellulose binding module gene (cbm) with the small outer capsid protein gene (soc) of T4 resulted in expression of the respective ligand on the phage head. Recombinant bacteriophages were characterized in terms of infectivity. It was shown that both recombinant phages retain their lytic activity and host range. However, phage head modification resulted in a decreased burst size and an increased latent period. The efficiency of bacteriophage immobilization with streptavidin-coated magnetic beads and cellulose-based materials was investigated. It was shown that recombinant bacteriophages form specific and strong bonds with their respective solid support and are able to specifically capture and infect the host bacterium. Thus, the use of immobilized BCCP-T4 bacteriophage for an Escherichia coli B assay using a phage multiplication approach and real-time PCR allowed detection of as few as 800 cells within 2 h.