组成图示
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传感器类型
荧光生物传感器
检测对象
卤代烃（halogenated hydrocarbons），具体为1,2-二溴乙烷（1,2-dibromoethane）、3-氯-2-(氯甲基)-1-丙烯（3-chloro-2-(chloromethyl)-1-propene）；样品基质为环境水样/地下水/土壤浸出液（实验用HEPES缓冲液模拟）
检测原理
LinB识别并催化卤代脂肪烃发生水解脱卤反应，例如将1,2-二溴乙烷转化为溴离子、醇和质子。反应释放的质子使光纤尖端固定层局部pH下降。CF-BSA作为pH敏感荧光指示剂，其荧光强度随局部pH变化而改变；在480 nm蓝光LED激发、520 nm发射检测下，pH降低导致荧光强度下降。光纤将激发光导至传感尖端，光电倍增管（PMT）将发射荧光转换为电信号。被测物浓度越高，单位时间内脱卤反应释放的质子越多，局部pH变化越大，荧光强度变化越大，因此信号与浓度呈线性关系。该体系未使用HCR、RCA等额外放大策略，主要依靠酶催化和pH指示剂响应实现检测。
检测灵敏度
LOD: 0.133 mM（1,2-二溴乙烷）、0.014 mM（3-氯-2-(氯甲基)-1-丙烯）；线性范围: 0–1.2 mM（1,2-二溴乙烷）、0–0.8 mM（3-氯-2-(氯甲基)-1-丙烯）；斜率: 110.3990 mV/mM（1,2-二溴乙烷）、61.0072 mV/mM（3-氯-2-(氯甲基)-1-丙烯）；R^2 = 0.9702（1,2-二溴乙烷）、0.9997（3-氯-2-(氯甲基)-1-丙烯）
效应效果
该传感器对卤代脂肪烃具有酶特异性，可定量检测该类化合物。选择性实验中，1,2-二溴乙烷与3-氯-2-(氯甲基)-1-丙烯各0.5 mM混合时30 min响应为93 mV，而单独0.5 mM响应分别为29 mV和39 mV。稳定性方面，4 °C空气中储存24 h后信号不稳定且无响应；先空气后50 mM磷酸盐缓冲液（pH 7.5）储存24 h，5 mM 1,2-二溴乙烷响应为69±1 mV；直接缓冲液储存24 h则响应130±14 mV，45 min后基本稳定。文中未报告实际样品加标回收率与RSD，校准数据基于3–5次独立测量。相比需萃取、耗时且昂贵的GC/LC，该光纤传感器可连续、原位监测环境水样中的卤代烃，作者认为可通过蛋白工程提高酶动力学以进一步提升灵敏度。
传感器的构成
- 基底/换能器：1 mm聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）芯、聚乙烯护套光纤，用于导光并作为固定基底
- 识别/催化元件：纯化His标签卤代烷烃脱卤酶LinB（haloalkane dehalogenase, EC 3.8.1.5），催化卤代烃水解脱卤并释放质子
- 信号指示元件：5(6)-羧基荧光素（CF）与牛血清白蛋白（BSA）共轭物CF-BSA，作为pH敏感荧光指示剂
- 交联固定层：戊二醛（glutaraldehyde）蒸气，将LinB与CF-BSA串联交联固定于光纤尖端
- 储存介质：50 mM磷酸盐缓冲液（pH 7.5），用于4 °C储存并维持传感器稳定
- 测量介质：1 mM HEPES缓冲液（pH 8.2），用于平衡和检测
- 光学读出：480 nm蓝光LED激发、520 nm发射滤光与光电倍增管（PMT），用于荧光信号检测
中文摘要
本文报道了一种基于酶的纤维光学生物传感器，用于检测卤代烃。将纯化的卤代烷烃脱卤酶（haloalkane dehalogenase, EC 3.8.1.5）与荧光pH指示剂共固定于光纤尖端。该酶催化卤代脂肪烃的水解脱卤反应，释放质子引起局部pH变化，从而改变指示剂荧光强度。作者评估了多种荧光染料的pH响应，选择5(6)-羧基荧光素（CF）与牛血清白蛋白（BSA）偶联，并比较不同固定条件。最终传感器通过戊二醛蒸气将CF-BSA共轭物与LinB串联交联制备。传感器在50 mM磷酸盐缓冲液（pH 7.5）中储存24 h后，经15 min平衡即可使用；加入卤代化合物后监测30 min。以1,2-二溴乙烷和3-氯-2-(氯甲基)-1-丙烯校准，均呈良好线性，检出限分别为0.133 mM和0.014 mM。该传感器可为卤代环境污染物提供连续原位监测工具。
英文摘要
An enzyme-based biosensor was developed by co-immobilization of purified enzyme haloalkane dehalogenase (EC 3.8.1.5) and a fluorescence pH indicator on the tip of an optical fiber. Haloalkane dehalogenase catalyzes hydrolytic dehalogenation of halogenated aliphatic hydrocarbons, which is accompanied by a pH change influencing the fluorescence of the indicator. The pH sensitivity of several fluorescent dyes was evaluated. The selected indicator 5(6)-carboxyfluorescein was conjugated with bovine serum albumin and its reaction was tested under different immobilization conditions. The biosensor was prepared by cross-linking of the conjugate in tandem with haloalkane dehalogenase using glutaraldehyde vapor. The biosensor, stored for 24 h in 50 mM phosphate buffer (pH 7.5) prior to measurement, was used after 15 min of equilibration, the halogenated compound was added, and the response was monitored for 30 min. Calibration of the biosensor with 1,2-dibromoethane and 3-chloro-2-(chloromethyl)-1-propene showed an excellent linear dependence, with detection limits of 0.133 and 0.014 mM, respectively. This biosensor provides a new tool for continuous in situ monitoring of halogenated environmental pollutants.