组成图示
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传感器类型
其他（酶-磷脂纳米复合物分光光度生物传感器）
检测对象
氨离子（ammonia ions, NH4+，自然水体/污水污染水样）、2-氧戊二酸（2-oxoglutarate, 2-OG，生物液体）、NADPH（生物液体）
检测原理
该传感器以磷脂酰肌醇（PI）膜上通过糖基磷脂酰肌醇（GPI）锚定固定的谷氨酸脱氢酶（GDh，NADP-GDh）为识别与催化元件。当样品中的氨离子（NH4+）进入反应体系时，NADP-GDh催化2-氧戊二酸与氨的还原胺化反应，同时消耗NADPH并生成NADP。由于NADPH在340 nm处有特征吸收而NADP吸收较弱，反应引起340 nm吸光度随时间下降，下降速率或NADP生成量与氨离子浓度相关。在0.5–10 μM范围内，酶活性随氨浓度呈线性响应；超过最适浓度后氨会抑制酶活性。该过程无需外加标记物，酶催化周转提供信号放大。
检测灵敏度
线性范围: 0.5 μM–10 μM ammonia ions；2-oxoglutarate: 1 mM–10 mM；NADPH: 0.5 μM–100 μM；RSD = 1.44%
效应效果
作者将该纳米复合物与现有水样氨检测方法对比，指出传统方法灵敏度低、精度差，通常只能测定1 mM至100 mM氨离子；而该传感器在0.5–10 μM范围内可高精确测定氨离子，作者称其无类似物。图3给出氨浓度依赖实验的RSD为1.44%。纯化方面，使用纳米结构碳吸附剂比Sepharose 4B柱色谱快2–3倍，所得复合物活性高4–5倍；小麦和玉米来源NADP-GDh比活性分别为148±3和155±4 μM NADP/(mg·min)。文中未报告实际水样或生物液体加标回收率、长期稳定性及选择性干扰实验。作者主张其因低成本、高敏感，可用于自然水体污水污染生态监测和临床诊断。
传感器的构成
- 识别/催化元件：谷氨酸脱氢酶（GDh，NADP-GDh），催化2-氧戊二酸与氨的还原胺化并消耗NADPH
- 支撑膜层：磷脂酰肌醇（PI）膜，构成磷脂酰肌醇–蛋白纳米复合物并维持整体完整性
- 锚定层：糖基磷脂酰肌醇（GPI）锚定，将GDh共价连接至PI膜
- 反应底物：2-氧戊二酸（2-oxoglutarate, 2-OG）与NADPH，提供酶反应底物和氧化还原信号前体
- 缓冲介质：MES缓冲液（pH约8.3），维持酶反应环境
- 信号读出：紫外-可见分光光度计（Ultrospec-1100 pro）在340 nm监测NADP形成
中文摘要
本研究利用纳米结构碳吸附剂色谱法，从小麦和玉米的灌浆籽粒中分离出一种由磷脂酰肌醇（PI）和谷氨酸脱氢酶（GDh）组成的磷脂酰肌醇–蛋白纳米复合物。该复合物无需去垢剂、磷脂酶或其他处理即可表现出 NADP-GDh 活性，且整体结构保持完整，因此适合作为生物传感器使用。其突出特点是对氨离子具有高度敏感性，氨离子线性响应范围为 0.5 μM 至 10 μM。由于现有水样氨检测方法灵敏度较低，通常只能测定 1 mM 至 100 mM 浓度，该纳米复合物可用于湖泊和河流等自然水体受污水污染的生态监测。此外，该纳米传感器还可用于临床诊断中生物液体里氨离子、NADPH 和 2-氧戊二酸的测定。
英文摘要
Using chromatography on nanostructured carbon sorbent we had isolated an unusual nanocomplex from filling grains of wheat and maize, which consists of only phosphatidylinositol (PI) and one protein-glutamate dehydrogenase (GDh). It was very surprising that this nanocomplex shows activity of Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate-GDh (NADP-GDh) without any treatment. Thus, the whole body of nanocomplex shows its activity without disturbing its integrity. This makes the nanocomplex very convenient for using it as a biosensor. The main feature of nanocomplex is its high sensitivity to ammonia ions. Linear response concentration for nanocomplex is from 0.5 microM to 10 microM ammonia ions. Due to these properties the nanocomplex may be very useful as nanobiosensor for ecological monitoring of pollution by sewer waters of natural reservoirs-lakes and rivers. Also this nanosensor can be applied for determination of ammonia ions, NADPH and 2-oxoglutarate in biological liquids for clinical diagnostic.