组成图示
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传感器类型
化学发光生物传感器
检测对象
霍乱毒素（cholera toxin, CT）；样品基质：PBS缓冲液及加标人血清
检测原理
金电极表面先形成十八烷硫醇（OTS）疏水自组装单层，随后含GM1的DPPC/PE磷脂囊泡自发铺展成支持脂质膜（SLM）。SLM中的GM1作为天然受体，与霍乱毒素（CT）B亚基发生多价特异性结合，将CT捕获在界面。随后GM1/HRP功能化脂质体探针通过其表面GM1与CT另一侧结合，形成夹心复合物。脂质体通过PE氨基经戊二醛共价偶联多个HRP（约46个/脂质体），实现酶信号放大。加入鲁米诺（luminol）、H2O2和对碘苯酚（p-IP）后，HRP催化luminol氧化，p-IP显著增强发光（最高约225倍）。CT浓度越高，界面捕获和夹心复合物越多，HRP总量越大，化学发光峰强度越强，最终由化学发光仪实时读出。
检测灵敏度
LOD: 0.8 pg mL−1；线性范围: 1 pg mL−1–1 ng mL−1；R^2 = 0.993
效应效果
该传感器对常见血清蛋白干扰表现出良好选择性：BSA、HSA、IgG、IgE和凝血酶（均50 µg/mL）的发光响应分别为3414（RSD 7.8%）、3516（8.5%）、3856（6.9%）、3259（7.1%）和3782（8.9%），均低于50 pg/mL CT的响应43095（RSD 7.3%），说明脂质膜界面抗非特异吸附能力强。人血清加标样品检测结果与ELISA一致性良好。界面可用乙醇去除磷脂膜后再生，重新铺展脂质体约30 min；OTS修饰电极可空气保存3个月以上且灵敏度无明显损失。作者认为其可用于临床蛋白毒素检测。
传感器的构成
- 基底电极：金电极（Au electrode），经piranha溶液清洗，作为脂质膜铺展基底
- 疏水修饰层：十八烷硫醇（octadecanethiol, OTS）自组装单分子层，形成疏水表面促进脂质体铺展
- 支持脂质膜：DPPC/PE/GM1磷脂囊泡自发铺展形成的平面支持脂质膜（SLM），提供生物相容界面并降低非特异吸附
- 识别元件：单唾液酸神经节苷脂GM1（monosialoganglioside GM1）嵌入SLM，特异性结合霍乱毒素CT
- 检测探针：GM1/HRP功能化脂质体（liposome probe），由DPPC/PE/GM1组成，PE提供氨基用于偶联HRP
- 信号标记物：辣根过氧化物酶（HRP）通过戊二醛（glutaraldehyde）共价偶联于脂质体，催化增强化学发光
- 封闭剂：甘氨酸-NaOH缓冲液（glycine-NaOH buffer），封闭脂质体表面过量醛基
- 发光试剂：鲁米诺（luminol）、过氧化氢（H2O2）和对碘苯酚（p-iodophenol, p-IP）作为增强剂，产生与CT量相关的化学发光
中文摘要
本文报道了一种基于掺入神经节苷脂GM1的支持脂质膜的新型化学发光生物传感器，用于霍乱毒素（CT）检测。平面支持脂质膜通过含GM1磷脂囊泡在十八烷硫醇修饰金表面自发铺展制备，作为生物传感界面。多价CT与GM1分子的特异性相互作用使传感器能以夹心格式实施：使用GM1和辣根过氧化物酶（HRP）功能化脂质体作为探针。随后通过HRP催化的增强化学发光反应确定目标CT的存在。该策略相比传统生物传感器具有若干独特优势：传感界面易于构建和再生；脂质膜对血清成分非特异性吸附低，因而背景信号小；可通过常用磷脂试剂有效固定多种生物催化放大器和识别组分。所开发传感器在1 pg/mL至1 ng/mL范围内化学发光信号与CT浓度呈线性相关，检出限可达0.8 pg/mL。
英文摘要
A novel chemiluminescence biosensor based on a supported lipid layer incorporated with ganglioside GM1 was developed for the detection of cholera toxin. The planar supported lipid membrane was prepared as biosensing interface via spontaneous spread of ganglioside-incorporated phospholipid vesicles on the octadecanethiol-coated gold surface. The specific interaction of multivalent CT by ganglioside GM1 molecules enables the biosensor to be implemented via a sandwiched format using a liposome probe functionalized with GM1 and horseradish peroxidase (HRP). Then, the presence of the target CT could be determined via the HRP-catalyzed enhanced chemiluminescence reaction. The developed strategy offers several unique advantages over conventional biosensors in that it allows for an easy construction and renewal of the sensing interface, a small background signal due to low non-specific adsorption of serum constituents on the lipid membrane, and effective immobilization of multiple biocatalytic amplifiers and recognition components via common phospholipid reagents. The developed biosensor was shown to give chemiluminescence signal in linear correlation to CT concentration within the range from 1pgmL(-1) to 1ngmL(-1) with readily achievable detection limit of 0.8pgmL(-1).