组成图示
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传感器类型
其他（视觉相变生物传感器）
检测对象
葡萄糖（glucose）；样品基质：去离子水/水溶液（体外模拟体系，pH 10）
检测原理
该传感器以GOx为生物识别元件，特异性氧化葡萄糖生成葡萄糖酸。葡萄糖酸使水相pH下降，质子化含Asp或Lys残基的肽分子，改变肽链间静电排斥、氢键和萘基π堆积平衡。对凝胶剂1，质子化消除Asp负电荷，促进β-sheet纳米纤维自组装，形成三维水凝胶，发生溶胶-凝胶转变；对凝胶剂2，质子化Lys残基破坏原有纤维网络，使水凝胶解体为溶液，发生凝胶-溶胶转变。葡萄糖浓度越高，葡萄糖酸生成越快，相变时间越短。最终通过肉眼观察相变状态和所需时间实现葡萄糖检测。
检测灵敏度
原文未报告LOD、线性范围、灵敏度斜率、相关系数；相变时间：0.056 mmol葡萄糖时gelator 1约40 min、gelator 2约90 min；0.167 mmol时约32 min和65 min；0.444 mmol时约15 min和30 min。
效应效果
选择性方面，果糖（葡萄糖异构体）0.167 mmol与GOx 1 mg替代葡萄糖时，24 h内凝胶剂1溶液和凝胶剂2水凝胶均未相变，表明酶促特异性。葡萄糖量增加时相变加快：0.056 mmol时gelator 1约40 min、gelator 2约90 min；0.167 mmol时约32 min和65 min；0.444 mmol时约15 min和30 min。凝胶剂1溶液态响应快于凝胶剂2凝胶态，因葡萄糖酸更易接触分子。TEM显示约30 nm纳米纤维，CD、FTIR和荧光证实β-sheet、π堆积及解体后随机卷曲。未报告RSD、实际样品回收率及与ELISA/HPLC/qPCR对比。作者认为可作简单视觉葡萄糖检测。
传感器的构成
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOx），特异性催化葡萄糖氧化并生成葡萄糖酸
- 代谢信号分子：葡萄糖酸（gluconic acid），由GOx催化产生，触发肽分子质子化
- 响应/换能元件：肽凝胶剂1（Nap-Phe-Phe-Asp-OH，含Asp残基），质子化后由溶液自组装成纤维水凝胶
- 响应/换能元件：肽凝胶剂2（Nap-Phe-Phe-Lys-Lys-CONHCH3，含两个Lys残基），质子化后水凝胶网络解体为溶液
- 自组装结构：纳米纤维网络（平均直径约30 nm），承载溶胶-凝胶/凝胶-溶胶相变
- 读出方式：肉眼视觉相变与相变时间，无需电极或光学仪器
中文摘要
本研究在体外模拟葡萄糖氧化酶（GOx）介导的葡萄糖代谢，并将其用于调控基于肽的构筑单元自组装。作者设计并制备了两种分别含天冬氨酸（凝胶剂1）和赖氨酸（凝胶剂2）残基的肽构筑单元。将葡萄糖和GOx加入凝胶剂1的水溶液或凝胶剂2的自组装纤维水凝胶中，构建葡萄糖代谢体系后，代谢产物葡萄糖酸可触发肽分子质子化，诱导凝胶剂1发生溶胶-凝胶转变、凝胶剂2发生凝胶-溶胶转变。由于该葡萄糖代谢调控的肽自组装基于葡萄糖氧化，可通过肉眼观察相变状态和相变时间实现葡萄糖的简单视觉检测，因此可用作葡萄糖检测的视觉生物传感器。
英文摘要
A glucose oxidase (GOx)-mediated glucose metabolism was in vitro mimicked and employed to regulate the self-assembly of peptide-based building blocks. In this new stimuli-responsive self-assembly system, two peptide-based building blocks, respectively, having aspartic acid (gelator 1) and lysine (gelator 2) residues were designed and prepared. When adding glucose and GOx to the aqueous solution of gelator 1 or the self-assembled fibrillar hydrogel of gelator 2 to construct glucose metabolism system, the metabolic product (gluconic acid) can trigger the protonation of the peptide molecules and induce the phase transitions of gelators 1 (sol-gel) and 2 (gel-sol). Because this glucose metabolism regulated peptide self-assembly is built on the oxidation of glucose, it can be used as a simple visual biosensor for glucose detection.