组成图示
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传感器类型
其他（酶逻辑光学生物传感器）
检测对象
α-淀粉酶（α-amylase, Amy）、乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase, LDH）；样品基质：人血清模型溶液
检测原理
系统以血清中Amy和LDH的浓度作为输入。Amy与β-Glu协同水解淀粉生成葡萄糖；葡萄糖在HK和ATP作用下生成G6P，PK与PEP进一步生成丙酮酸；LDH催化丙酮酸氧化NADH为NAD+，使340 nm吸光度下降。当Amy和LDH均处于病理高浓度（1,1）时，多酶级联快速完成，NADH消耗显著，350 s时Abs340低于阈值1.9，输出逻辑0，提示辐射组织损伤；若任一输入为正常低浓度（0），级联速率受限，吸光度保持较高，输出逻辑1。该过程实现NAND逻辑，以光学吸光度变化作为数字YES/NO读出。
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
系统在多种人血清样本中稳健运行，可区分0,0、0,1、1,0和1,1四种输入组合。内源葡萄糖会干扰0,1与1,1的区分，需先用GOx预处理去除；而血清中天然存在的丙酮酸和ADP不阻止系统运行。不同血清样本间存在轻微吸光度差异，主要源于透明度不同，但0/1输出仍可可靠判别。与依赖单一标志物的传统生物传感器相比，双标志物NAND逻辑显著降低假阳性概率，并给出明确的YES/NO诊断。作者认为该系统可模块化扩展至软组织、脑、肝、腹部创伤等损伤分析，用于现场快速评估，未来可微型化或集成为固态光学/电化学器件。
传感器的构成
- 样品基质层：人血清（human serum），提供内源干扰环境，并经葡萄糖氧化酶（GOx）预处理去除葡萄糖
- 识别/输入元件：α-淀粉酶（Amy, E.C. 3.2.1.1）与乳酸脱氢酶（LDH, E.C. 1.1.1.27），作为辐射损伤生物标志物输入信号
- 生物催化级联层：淀粉（starch）、β-葡萄糖苷酶（β-Glu, E.C. 3.2.1.20）、己糖激酶（HK, E.C. 2.7.1.1）、磷酸烯醇丙酮酸（PEP）、丙酮酸激酶（PK, E.C. 2.7.1.40）、ATP及Gly-Gly缓冲液（含Mg2+、K+），构成NAND逻辑门
- 信号标记层：NADH，作为光学输出信号，被LDH催化氧化为NAD+
- 读出装置：UV-Vis分光光度计（Shimadzu UV-2450），在340 nm连续监测吸光度变化
- 判定阈值：Abs340 = 1.9（350 s），用于区分逻辑0与逻辑1
中文摘要
本文报道了一种基于酶逻辑系统的警报型生物剂量计，用于在模拟人血清模型溶液中分析辐射引起的组织损伤。该系统利用α-淀粉酶（Amy）和乳酸脱氢酶（LDH）两种生物标志物的协同效应，构建生物催化级联以处理生化输入信号，模拟NAND布尔逻辑门。当两种标志物均处于病理浓度（1,1输入）时，级联反应快速消耗NADH，使340 nm光学输出信号从高电平（逻辑1）降至低电平（逻辑0），从而给出辐射组织损伤的YES/NO判断。系统以数字格式运行，具有内置布尔逻辑，可在含多种内源干扰物的血清中稳健工作，并通过双标志物耦合降低假阳性风险。与传统物理剂量计相比，该生物剂量计可反映机体生理状态；与单标志物检测相比，其逻辑门输出更明确，适合现场快速诊断。
英文摘要
A cooperative effect of two biomarkers, α-amylase and lactate dehydrogenase, was used to analyze radiation-caused tissue damage in vitro in model solutions of human serum. The analytical system was based on the recently emerged biocomputing concept applying biocatalytic cascades for logic processing of biochemical input signals. The studied system resembled a Boolean NAND logic gate in which the change of the optical output signal from a high level (logic value 1) to a low level (logic value 0) confirmed the presence of both biomarkers at pathological concentrations (1,1 input signals), thus yielding the conclusion about radiation tissue damage. The system operates in a digital YES/NO format as an alert-type biosensor with a built-in Boolean logic.