组成图示
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传感器类型
荧光生物传感器
检测对象
磷脂酶D（phospholipase D, PLD）；样品基质：Tris-HCl缓冲液/反应缓冲液（含CaCl2、DMF）
检测原理
磷脂-石墨烯纳米组装体中，DPPC、胆固醇和FL-DHPE通过疏水作用在还原氧化石墨烯（RGO）两侧形成磷脂单层/双层，FL-DHPE的荧光素基团靠近RGO表面，因光诱导能量或电子转移被高效猝灭，形成低荧光基线。加入磷脂酶D（PLD）后，PLD以磷脂为底物，催化水解磷脂酰胆碱并切割FL-DHPE的磷酸二酯键，使荧光素标记物从RGO表面释放进入溶液。释放后的荧光素远离猝灭界面，514 nm荧光显著恢复。PLD活性越高，单位时间释放的荧光素越多，荧光增强越大，因此可通过荧光强度或时间依赖曲线定量PLD活性并监测反应动力学。
检测灵敏度
LOD: 0.010 U/L (~4 pM)；线性范围: 0.025–1000 U/L；动态范围: 5个数量级
效应效果
该传感器对PLD具有良好选择性：加入抑制剂halopemide（1 mg/mL）后荧光响应明显降低，联合EDTA（1 mg/mL）与halopemide时荧光接近空白；高浓度HSA不引起明显荧光增强。RGO-磷脂组装体对FL-DHPE猝灭效率为95.6%，1000 U/L PLD处理后荧光增强约19倍。重复性良好，0.025、0.1、1、10、100 U/L PLD的RSD分别为3.0%、2.5%、0.8%、0.7%、1.6%。LOD为0.010 U/L，动态范围达5个数量级，作者称较现有PLD检测方法至少提高1000倍。该传感器还用于halopemide抑制动力学分析，IC50为5.76 μM，并可实时监测PLD水解反应中的滞后相。
传感器的构成
- 基底/换能器：还原氧化石墨烯（RGO）片层，提供疏水平面并猝灭邻近荧光素。
- 磷脂修饰层：DPPC、胆固醇与FL-DHPE自组装形成磷脂单层/双层，包覆RGO并模拟细胞膜。
- 识别/底物元件：DPPC（磷脂酰胆碱）作为PLD特异性底物，嵌入磷脂层供酶水解。
- 信号标记物：FL-DHPE（荧光素标记磷脂），其荧光素靠近RGO被猝灭，酶切后释放恢复荧光。
- 反应介质：Tris-HCl缓冲液、CaCl2和DMF，维持PLD活性及磷脂膜反应环境。
- 信号读出：荧光光谱仪（F-7000），在492 nm激发、514 nm发射检测荧光强度。
中文摘要
本文报道了一种基于磷脂在非氧化石墨烯表面自组装形成的磷脂-石墨烯纳米组装体。该组装体通过脂质尾部与石墨烯之间的非共价疏水作用制备，不破坏石墨烯片层内的电子共轭结构，因而保留其优良电学与光学性能，同时磷脂包覆赋予其良好生物相容性、易溶性和可控表面修饰能力。结构表征表明，还原氧化石墨烯片层被磷脂双层包裹，形成平面细胞膜模拟物。利用荧光素标记磷脂FL-DHPE构建荧光生物传感器，用于磷脂酶D（PLD）活性检测：FL-DHPE靠近石墨烯表面时荧光被猝灭，PLD催化水解磷脂后使荧光素标记物脱离石墨烯表面，荧光恢复。该传感器具有单步均相检测、操作简便、通量高和可实时监测反应动力学等优点，检出限低至0.010 U/L，动态范围宽。
英文摘要
A novel phospholipid-graphene nanoassembly is developed based on self-assembly of phospholipids on nonoxidative graphene surfaces. The nanoassembly can be prepared easily through noncovalent hydrophobic interactions between the lipid tails and the graphene without destroying the electronic conjugation within the graphene sheet. This imparts the nanoassembly with desired electrical and optical properties with nonoxidative graphene. The phospholipid coating offers excellent biocompatibility, facile solubilization, and controlled surface modification for graphene, making the nanoassembly a useful platform for biofunctionalization of graphene. The nanoassembly is revealed to comprise a bilayer of phospholipids with a reduced graphene oxide sheet hosting in the hydrophobic interior, thus affording a unique planar mimic of the cellular membrane. By using a fluorescein-labeled phospholipid in this nanoassembly, a fluorescence biosensor is developed for activity assay of phospholipase D. The developed biosensor is demonstrated to have high sensitivity, wide dynamic range, and very low detection limit of 0.010 U/L. Moreover, because of its single-step homogeneous assay format it displays excellent robustness, improved assay simplicity and throughput, as well as intrinsic ability to real-time monitor the reaction kinetics.