组成图示
点击图片查看大图 · 依据论文自动绘制
传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
细胞分裂素（cytokinins），包括 iP、iPR、t-Z、ZR、K；样品基质：0.1 M KCl（pH 5.0）缓冲液，文中面向植物汁液/植物组织（apoplast）实时检测
检测原理
细胞分裂素从溶液扩散进入多孔硅酸盐溶胶-凝胶膜，到达固定的 AtCKX2 活性中心。AtCKX2 作为识别元件催化细胞分裂素 N6 侧链的不可逆裂解，其共价结合的 FAD 辅基在反应中被还原为 FADH2。表面电沉积的普鲁士蓝（PrB）作为固定电子介体，接受来自 FAD/FADH2 的电子，并在铂微电极表面发生可逆氧化还原循环，将酶促反应转化为安培电流。由于不产生 H2O2，也不需要外加醌类或过氧化物酶试剂，PrB 直接耦合酶与电极，实现无试剂检测。在 180 mV（vs. Ag/AgCl）下，iP 在 5–75 μM 范围内电流密度与浓度呈线性关系，电流随细胞分裂素浓度升高而增大。
检测灵敏度
LOD: about 5 μM；线性范围: 5 μM–75 μM；回归方程: I (μA cm−2) = 0.0361 C (μM) + 1.224；R^2 = 0.995
效应效果
传感器对 iP 的响应略高于其他细胞分裂素，iPR、t-Z、ZR 和 K 均产生相近信号；未固定酶的空白电极在相同条件下无响应，表明信号来自 AtCKX2 催化。响应速度快，加入底物后电流立即上升，20–30 s 内达到稳态，撤除底物后信号立即消失。传感器在 0.1 M KCl（pH 5.0）、4 °C 储存 5–7 d 后对 50 μM iP 的初始响应无明显下降。与 HPLC、ELISA 和放射免疫分析等传统方法相比，该传感器无需复杂样品前处理、放射性试剂或外加底物，具有无试剂、低成本和实时检测潜力；但当前灵敏度为微摩尔级，尚需进一步验证并用于植物体内激素动态监测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：铂微电极（Pt microelectrode，直径 50 μm，面积 7.85×10−4 cm2），作为工作电极并传导电子
- 电子介体修饰层：普鲁士蓝（PrB，K3[Fe(CN)6]）电沉积层，介导 AtCKX2 的 FAD 中心与 Pt 表面之间的电子传递
- 固定/保护层：硅酸盐溶胶-凝胶（silica sol–gel）膜，酶促沉积，多孔结构固定 AtCKX2 并允许细胞分裂素扩散
- 识别元件：纯化拟南芥细胞分裂素脱氢酶 AtCKX2（CKX2，EC 1.5.99.12），催化细胞分裂素 N6 侧链裂解
- 支持电解质：0.1 M KCl（pH 5.0），提供离子导电环境
- 三电极体系：Ag/AgCl（饱和 KCl）参比电极与铂箔对电极，用于电化学测量
中文摘要
本文报道一种用于检测植物激素细胞分裂素的无试剂电化学生物传感器。细胞分裂素在植物组织中的稳态主要由细胞分裂素脱氢酶（CKX，EC 1.5.99.12）调控，该酶可不可逆裂解细胞分裂素的 N6 侧链。作者利用毕赤酵母表达系统异源表达拟南芥 AtCKX2，并纯化获得高活性酶作为识别元件。传感器以铂微电极为工作电极，先在电极表面电沉积普鲁士蓝（PrB），再在其上酶促沉积硅酸盐溶胶-凝胶膜并固定 AtCKX2。在 0.1 M KCl（pH 5.0）中，传感器对 iP、iPR、t-Z、ZR 和 K 等多种细胞分裂素产生安培响应，且响应同时依赖酶和 PrB，表明 PrB 在 CKX2 的 FAD 中心与 Pt 表面之间起电子介体作用。该传感器无需外加试剂，响应快速，可用于植物激素的实时定量监测。
英文摘要
An electrochemical biosensor for detection of the plant hormone cytokinin is introduced. Cytokinin homeostasis in tissues of many lower and higher plants is controlled largely by the activity of cytokinin dehydrogenase (CKX, EC 1.5.99.12) that catalyzes an irreversible cleavage of N(6)-side chain of cytokinins. Expression of Arabidopsis thaliana CKX2 from Pichia pastoris was used to prepare purified AtCKX2 as the basis of the cytokinin biosensor. Prussian Blue (PrB) was electrodeposited on Pt microelectrodes prior to deposition of the enzyme in a sol-gel matrix. The biosensor gave amperometric responses to several cytokinins. These responses depended on the presence of both the enzyme and the Prussian Blue. Thus Prussian Blue must act as an electron mediator between the FAD centre in CKX2 and the Pt surface.