组成图示
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传感器类型
全细胞生物传感器
检测对象
林丹（lindane, γ-HCH）；样品基质：改良液体定义培养基（MM），面向环境水样（如受污染河水）
检测原理
SM7 全细胞作为识别元件，选择性地以林丹为碳源进行脱氯降解，将 γ-HCH 中的氯逐步释放为无机 Cl-；同时菌体在固体支持物上生长并改变电极-溶液界面双电层。EIS 在 20 Hz 与 20 kHz 下测量两不锈钢电极间阻抗，将总阻抗分解为介质电阻与界面阻抗/容抗。林丹浓度越高，脱氯产生的 Cl- 越多，介质电导/电阻变化越大，界面阻抗也随菌体代谢与生长变化；葡萄糖对照不产生 Cl-，可区分碳源。信号随林丹代谢累积而随时间变化，可用于检测与定量。
检测灵敏度
原文未报告 LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。
效应效果
在 30°C、无摇床、菌体粘附 SC agar 的苛刻条件下，SM7 仍保持生物识别与代谢活性，显示良好稳定性。林丹组在 24 h 内介质电阻达到最高变化，界面容抗在 48 h 内达到最大；葡萄糖组介质电阻接近零且无无机氯释放，表明方法对林丹脱氯具有选择性，可区分葡萄糖与林丹碳源。林丹降解较葡萄糖慢，存在适应期，提示实际检测需考虑响应时间。作者认为 EIS 可非破坏性监测菌体代谢，相比 GC-ECD 等昂贵、需复杂前处理的方法，该全细胞阻抗生物传感器有望用于环境样品中林丹的低成本、直接检测与定量。
传感器的构成
- 换能器电极：不锈钢电极（stainless steel electrodes），安装于 10 mL 玻璃培养瓶，用于电化学阻抗谱（EIS）测量
- 固体支持物：淀粉-酪蛋白琼脂（SC agar）表面，承载并固定链霉菌孢子/菌体，提供粘附基质
- 识别元件：链霉菌 Streptomyces sp. M7（SM7）全细胞，识别并代谢林丹（lindane, γ-HCH），作为生物换能器
- 反应介质：改良液体定义培养基（MM），含 (NH4)2SO4、K2HPO4、MgSO4·7H2O、FeSO4·7H2O，维持菌体生长
- 信号指示物：林丹脱氯释放的无机氯离子（Cl-），改变培养液离子组成与界面阻抗，用于 EIS 读出
中文摘要
生物识别装置因兼具生物特异性与电子分析能力而受到关注。林丹是难降解有机氯农药，潜在致癌物，造成严重污染。本研究评估链霉菌 Streptomyces sp. M7 在不利培养条件下于液体定义培养基中脱氯林丹的能力。将粘附于固体支持物上的菌体接种于含林丹或葡萄糖的改良液体培养基，在 30°C、无摇床条件下培养 96 h，采用电化学阻抗谱监测细菌活性，并以气相色谱-电子捕获检测、葡萄糖酶法及无机氯测定验证代谢。结果表明，SM7 在不利条件下仍能生长，并能以林丹为唯一碳源进行脱氯代谢，释放无机氯离子，引起培养液阻抗变化；葡萄糖代谢则不产生氯离子。结果证实该菌可作为生物换能器，用于林丹检测与定量生物传感器原型开发。
英文摘要
Bio-recognition devices have captured special attention because they combine biological specificity and selectivity with electronics to perform environmental and biomedical analysis. Lindane is a recalcitrant pesticide considered potential carcinogen that has caused serious pollution problems. The purpose of the present study is to evaluate Streptomyces sp. M7 ability to dechlorinate lindane in liquid defined media in adverse culture conditions. Bacterial activity was monitored by electrochemical impedance spectroscopy. These results confirm that the microorganism adhered to a solid support is able to grow and to metabolize the organochlorine pesticide as a sole carbon source. Therefore, Streptomyces sp. M7 can be applied for a future development of a prototype for lindane detection and quantification.