组成图示
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传感器类型
其他（活体鱼类基因组生物标志物生态毒性检测）
检测对象
受污染海洋沉积物中的持久性有机污染物（POPs，包括多环芳烃 PAHs、多氯联苯 PCBs、有机氯农药 OCPs、重金属及 C>12 烷烃）；样品基质：海洋沉积物及其悬浮液（elutriate）
检测原理
比目鱼幼鱼暴露于受污染沉积物后，沉积物中的 PAHs、PCBs、OCPs、重金属等污染物经体表、鳃或摄食进入肝脏，激活应激、内分泌和解毒通路，使 HSP70、ERα、TRα、RXRα、PPARα/β、CYP4501A1 和 CYP3A 的 mRNA 表达上调。随后提取肝脏总 RNA，反转录为 cDNA；微阵列路线将 cRNA 用 Cy3/Cy5 荧光标记后与探针杂交，qPCR 路线以 SYBR Green 结合双链 DNA，荧光随 PCR 产物指数放大。以 ARP 管家基因归一化，比较暴露组与对照组的表达倍数或 log2 比值。污染物生物可利用性和混合物毒性越强，基因表达上调越显著，从而将沉积物污染水平转换为可量化的荧光/基因表达信号。
检测灵敏度
原文未报告该生物传感器的LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。
效应效果
在化学分析低于意大利法规限值的北亚得里亚海沉积物中，0.3% w/v 沉积物暴露 96 h 后，比目鱼幼鱼肝脏 HSP70、ERα、TRα、RXRα、PPARα、PPARβ、CYP4501A1 和 CYP3A mRNA 均显著上调，分别为 3.5、20、21、7、2.5、3、10 和 12 倍，P<0.001。微阵列采用 3 个生物学重复，qPCR 采用 3 次重复，但未报告 RSD 或加标回收率。沉积物悬浮液在 10% v/v 时即可使卤虫和轮虫达到 50% 死亡率。与单纯化学浓度分析相比，该活体模型能反映污染物混合物和生物可利用性导致的下游效应，作者认为其可作为沉积物生态毒性筛查和环境风险评价的新型生物传感器。
传感器的构成
- 生物识别模型：Solea solea（比目鱼）幼鱼，作为活体生物传感器，暴露于沉积物并产生基因组响应
- 暴露介质：受污染海洋沉积物（0.3% w/v）与人工海水，提供污染物暴露环境
- 识别元件：肝脏基因组生物标志物（HSP70、ERα、TRα、RXRα、PPARα、PPARβ、CYP4501A1、CYP3A），响应污染物并改变 mRNA 表达
- 信号标记物：Cy3/Cy5 荧光标记 cRNA（微阵列）和 SYBR Green 荧光染料（qPCR），将基因表达变化转为荧光信号
- 内参对照：ARP（acidic ribosomal protein）管家基因，用于 qPCR 表达归一化
- 信号读出系统：Agilent Microarray Scanner 与 iQ5 real-time PCR detection system，输出荧光/基因表达数据
- 辅助毒性验证生物：Artemia salina（卤虫）和 Brachionus plicatilis（轮虫），用于沉积物悬浮液死亡率测试
中文摘要
沉积物化学分析不能充分反映污染物对水生生物的实际效应。本研究以比目鱼（Solea solea）幼鱼、卤虫（Artemia）和轮虫为模型，评估受污染海洋沉积物的生物效应。尽管沉积物中污染物浓度低于意大利法规允许限值，但比目鱼幼鱼以 0.3%（w/v）沉积物暴露 96 h 后，肝脏中 HSP70、ERα、TRα、RXRα、PPARα、PPARβ、CYP4501A1 和 CYP3A 的 mRNA 表达均显著诱导，提示该物种可作为新型生物传感器。进一步将沉积物悬浮液（elutriate）以 10%–100%（v/v）浓度暴露卤虫和轮虫，在 10% 浓度下即可达到 50% 死亡率。结果表明，仅依据化学谱图被定义为中度污染的沉积物仍可能对水生生物造成有害效应，强调在沉积物毒性评价中引入生物学方法的重要性。
英文摘要
Chemical analysis of sediment is not indicative of the downstream biological effects on aquatic organisms. In this study, the biological effects of sediment were examined using: Teleost fish (Solea solea), Artemia and rotifers. Although chemicals levels were below the limits permissible by Italian law, S. solea juveniles exposed to sediment (0.3%, w/v) for 96 h, revealed significant induction in the expression levels of HSP70, ERα, TRα, RXRα, PPARα, PPARβ, CYP4501A1 and CYP3A mRNAs, suggesting the utility of this species as a novel biosensor. The bio-toxicity of the sediment was further validated by exposing Artemia and rotifers to concentrations of elutriate (derived from the sediment) from 10 to 100% (v/v) (with a 50% mortality rate). These results suggest that sediment defined as moderately contaminated, solely on the basis of the chemical profile, may in fact cause harmful effects to aquatic organisms. This study highlights the need for biological approaches in the establishment of sediment toxicity levels.