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
银离子（Ag+，AgNO3）、纳米银颗粒（Ag-NP，35 nm）、微银颗粒（Ag-MP，0.6–1.6 μm）；样品基质为LB培养基中的银悬浮液（模拟污水/活性污泥毒性测试）
检测原理
该传感器以携带luxCDABE操纵子的Pseudomonas putida BS566::luxCDABE全细胞作为识别与换能单元。细菌在LB培养基中持续表达荧光素酶系统，催化荧光素氧化并产生生物发光。当加入Ag+、Ag-NP或Ag-MP时，银离子或颗粒与细胞膜蛋白、巯基等结合，引起膜损伤、蛋白失活和代谢抑制，使细胞活力与荧光素酶活性下降，发光强度随银浓度升高而降低。检测时以未处理菌的相对发光单位（RLU）为对照，计算抑制率，并用三参数logistic模型拟合浓度—响应曲线，得到IC50。其信号放大依赖酶促生物发光反应和全细胞持续报告，而非体外化学放大。
检测灵敏度
IC50（mg L−1，90 min）：AgNO3 0.18；Ag-NP 81；Ag-NP BSA 35；Ag-NP CA 126；Ag MP 530；Ag MP BSA 256；Ag MP CA 240
效应效果
该全细胞发光传感器在30–240 min内响应，90 min时毒性信号最强，适合作为快速急性毒性预警。独立实验间变异系数（CV）为1–15%，多数实验重复3–4次，结果具可重复性。毒性排序为Ag+＞Ag-NP＞Ag-MP；未稳定体系中Ag-NP毒性约为Ag+的1/200，Ag-MP约为Ag+的1/3000（P<0.05）。BSA稳定使Ag-NP的IC50较柠檬酸体系低约4倍（P<0.05），Ag-MP加BSA或柠檬酸后IC50较未稳定体系低约2倍（P<0.05）。作者认为该菌对酚类有耐受，可区分污水处理厂不同区域毒性，较Microtox系统更适用于陆地/污水体系并具更高敏感性，可用于银纳米废物释放的早期监测。
传感器的构成
- 全细胞识别/换能层：Pseudomonas putida BS566::luxCDABE，携带染色体luxCDABE操纵子，感知银毒性并产生生物发光
- 报告信号元件：luxCDABE operon（源自Photorhabdus luminescens），编码荧光素酶系统，输出光信号
- 反应培养基：LB broth（Luria–Bertani，含tryptone、yeast extract、NaCl），维持细菌活性与发光
- 菌株维持剂：Kanamycin（Kan，100 mg L−1），用于过夜培养维持含luxCDABE菌株
- 反应容器：96-well black microtitre plates（Sterling），承载菌液与毒物并适配发光仪
- 颗粒稳定剂：BSA（bovine serum albumin，0.1%）或citric acid（CA，0.1%），稳定Ag-NP/Ag-MP并影响银生物可利用性
- 信号读出装置：96-well plate luminometer（FLUOstar Optima，BMG Labtech），以RLU读取生物发光
中文摘要
本研究评估银离子、纳米银颗粒和微银颗粒对发光生物传感器菌Pseudomonas putida BS566::luxCDABE的毒性效应。该菌株分离自污水处理厂活性污泥，并携带稳定的染色体luxCDABE操纵子，可连续产生生物发光，用于监测毒性物质对微生物生理状态的影响。实验在30至240 min的短期孵育条件下，以相对发光强度（RLU）变化评价AgNO3、35 nm Ag-NP和0.6–1.6 μm Ag-MP的毒性，并计算不同时间点的IC50。结果显示，90 min孵育时所有银形态均表现出最高毒性（最低IC50），因此可作为最佳检测时间。毒性顺序为离子银＞纳米银＞微银，表明银的生态毒性不仅取决于颗粒形态，还受溶解、分散和生物可利用性影响。该全细胞生物传感器可为污水处理厂中银纳米材料释放的早期毒性预警提供快速、灵敏且环境相关的检测手段。
英文摘要
The effect of silver ions, nano- and micro-particles on a luminescent biosensor bacterium Pseudomonas putida originally isolated from activated sludge was assessed. The bacterium carrying a stable chromosomal copy of the lux operon (luxCDABE) was able to detect toxicity of ionic and particulate silver over short term incubations ranging from 30 to 240 min. The IC(50) values obtained at different time intervals showed that highest toxicity (lowest IC(50)) was obtained after 90 min incubation for all toxicants and this is considered the optimum incubation for testing. The data show that ionic silver is the most toxic followed by nanosilver particles with microsilver particles being least toxic. Release of nanomaterials is likely to have an effect on the activated sludge process as indicated by the study using a common sludge bacterium involved in biodegradation of organic wastes.