组成图示
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传感器类型
化学发光生物传感器
检测对象
组胺（histamine）；样品基质：食品/新鲜食品质量指标（实验用水溶液）
检测原理
该传感器基于螯合脂质 LB 膜的双重功能：Cu-NTA 头基通过 Cu2+ 与含咪唑环分子配位，实现组胺的无标记识别；同一 Cu2+ 还催化鲁米诺与 H2O2 的化学发光反应。无组胺时，Cu2+ 催化鲁米诺氧化生成激发态 3-氨基邻苯二甲酸盐，退激发射光，形成参考 CL 信号。组胺孵育后，其咪唑环与 Cu2+ 配位，占据或改变催化中心微环境，降低 Cu2+ 对鲁米诺化学发光的催化效率，使光强下降。通过扣除参考信号得到 ΔI，ΔI 随组胺浓度增加而增大，logit 线性化后与浓度相关，从而实现定量检测。
检测灵敏度
LOD: 2 μg/mL；线性范围: 2–4.44×10^3 μg/mL（18 μM–40 mM，logit 线性化）；灵敏度: 0.41 au/(ng·mL^-1)；R^2 = 0.992
效应效果
Cu2+ 取代 Ni2+ 后，96 孔板中 CL 信噪比提高 20 倍；转移 LB 膜在 CCD 下呈现强且均匀光信号，15 min 蒸发即可达到最大 CL 信号的 97%。组胺检测 LOD 为 2 μg/mL，动态范围 2–4.44×10^3 μg/mL（18 μM–40 mM），LOD 处两次重复 RSD 为 8.6%。未报告实际食品基质加标回收率；选择性基于咪唑环配位，未系统评估干扰物。与酶基安培、ISE、MIP 和酶 CL 传感器相比，LOD 和动态范围处于同一量级，但本方法不依赖酶活性、无需酶固定化和目标分子衍生化，适合无标记检测。LB 膜可分子级图案化，并可固定 His-tag 受体用于蛋白-配体相互作用研究，作者认为其具有低成本、高灵敏和微型化应用潜力。
传感器的构成
- 基底/换能器：硅片（silica substrate，n-type 1.1.1，Good Fellow）经 Hellmanex II 与过硫酸铵/硫酸清洗，并用二甲基二氯硅烷（dimethyldichlorosilane）硅烷化，提供疏水 LB 转移表面
- LB 单分子层：螯合脂质 Ni-NTA-DOGS（1,2-dioleyl-sn-glycero-3-[N-(5-amino-1-carboxypentyliminodiacetic acid) succinyl]）在 35 mN/m 下转移，头基朝外，形成纳米级有序识别/催化层
- 金属离子交换层：Cu2+（来自 1 mM copper acetate 亚相或 CuCl2 交换）取代 Ni2+，增强鲁米诺化学发光催化并提高信噪比
- 识别元件：Cu-NTA 螯合位点，通过金属离子介导的咪唑环配位结合组胺或 His-tag 蛋白，实现无标记识别
- 信号底物：鲁米诺（luminol，5-amino-2,3-dihydro-1,4-phthalazinedione）与 H2O2，在 0.1 M NaHCO3（pH 10/11）中发生 Cu2+ 催化化学发光
- 信号读出：CCD 相机（LAS-1000 plus，Fujifilm）或光度计（Luminoskan，LabSystems）记录 1 min 化学发光强度
中文摘要
本研究报道了一种新型化学发光传感层，可同时承担配体固定化与检测催化双重功能，用于无标记生物传感器应用。该活性 Langmuir-Blodgett（LB）单分子层由螯合脂质 Ni-NTA-DOGS 构建，其头基通过金属阳离子螯合咪唑环，实现生物分子定向固定；同时，该金属阳离子可催化鲁米诺（luminol）在过氧化氢存在下的化学发光反应。当目标分子与脂质头基发生配位相互作用时，金属阳离子的微环境改变，从而调制化学发光信号。初步实验表明，该螯合 LB 膜可产生强且均匀的光信号。以组胺（histamine）作为新鲜食品质量标志物进行概念验证，无需对目标分子衍生化即可实现化学发光信号变化，且信号变化与组胺浓度直接相关，检出限为 2 μg/mL。该传感层具有无标记、高灵敏、可微型化和多用途固定化 His 标签受体的潜力。
英文摘要
The present study reports the achievement of a new chemiluminescent sensing layer able to simultaneously (i) play an active role on ligand immobilization and (ii) serve as a catalyst in detection processes for label-free biosensor applications. This new type of active Langmuir-Blodgett (LB) monolayer has been designed by using a chelating lipid (Ni-NTA-DOGS). Thanks to the chelated metallic cation, this peculiar lipid exhibits luminol chemiluminescence catalysis properties in the presence of hydrogen peroxide. Upon biomolecule interaction through imidazole ring chelation (mediated by the metallic cation bound to the lipid headgroup), the chemiluminescent signal can be modulated. The first chemiluminescent signal acquisition experiments have shown a strong and homogeneous signal of the chelating layer. Upon histamine interactions, a histidine derivative used as a marker of fresh food quality, we succeeded in obtaining as a proof of concept a chemiluminescent signal variation without any derivatization of the target molecule. This signal variation was shown to be directly correlated to the histamine concentration with a limit of detection of 2 microg/mL.