组成图示
点击图片查看大图 · 依据论文自动绘制
传感器类型
全细胞生物传感器
检测对象
镉离子（Cd2+，CdCl2）、汞离子（Hg2+，HgCl2）；样品基质：2216 E 海洋肉汤（模拟环境水样）
检测原理
LZ5 全细胞作为识别与换能单元，在 2216 E 海洋肉汤中培养并形成生物膜。细胞内荧光素酶以 aldehyde、O2 和 FMNH2 为底物催化生物发光/荧光反应，产生可被 96 孔发光计或荧光分光光度计读取的光信号。当样品中存在 Cd2+ 或 Hg2+ 时，重金属离子干扰细胞代谢或荧光素酶活性，使发光反应受抑制，相对荧光强度（RFU/OD）随 CdCl2 或 HgCl2 浓度升高而线性下降。该方法无需外加纳米材料或酶促沉积放大，主要依靠全细胞内荧光素酶催化反应和稳定生物膜附着实现信号输出，适合实时监测环境水样中的重金属毒性。
检测灵敏度
原文未报告 LOD、线性范围、灵敏度斜率及相关系数；仅报告相对荧光强度与 CdCl2、HgCl2 浓度在 0–1 mg/L 范围内呈负相关，讨论称可测至 5.6 mM Cd 和 3.7 mM Hg。
效应效果
LZ5 在 pH 5–7.5、NaCl 0–3%、KCl 1.5–5%、CaCl2 1–3% 条件下相对荧光强度保持稳定，表明其抗常见离子干扰能力较好。对 CdCl2 和 HgCl2（0–1 mg/L）呈负相关响应，而对萘、苯并[a]芘等 PAHs 无相关响应，显示一定选择性。生物膜在 24 h 后形成量较高，且经 CdCl2/HgCl2 处理 2 h 后基本不变，提示可用于固定化实时监测。作者将其与已有全细胞 Cd 传感器（50–1 mM）和电化学发光 Hg 传感器（7.0 pM–50 nM）比较，认为 LZ5 可测至 5.6 mM Cd 和 3.7 mM Hg，范围更宽，适合环境重金属毒性监测。原文未报告 RSD、回收率或实际样品验证。
传感器的构成
- 基底/培养载体：96-well polystyrene plates（聚苯乙烯 96 孔板）与 2216 E marine broth（2216 E 海洋肉汤），用于承载 LZ5 生物膜并提供生长环境
- 识别元件：全细胞 Vibrio campbellii LZ5（V. campbellii LZ5），作为生物识别单元感知 Cd2+、Hg2+
- 信号标记物：luciferase（荧光素酶），催化 aldehyde、O2 和 FMNH2 产生光信号
- 电子供体/辅因子：FMNH2（reduced flavin mononucleotide，还原型黄素单核苷酸），参与发光反应
- 读出装置：96-well luminometer（MLX）或 RF-5301PC spectrofluorophotometer，读取相对荧光/生物发光强度
中文摘要
本研究从海洋环境中分离并鉴定一株发光菌株为 Vibrio campbellii LZ5，16S rDNA 分析表明该菌株属于 V. campbellii。该菌在较宽的生活条件下生长良好，其相对荧光强度在 pH 5–7.5、NaCl 0–3%、KCl 1.5–5% 以及 CaCl2 1–3% 的范围内均保持稳定；相反，相对荧光强度与 CdCl2 和 HgCl2 浓度（0–1 mg/L）呈负相关。研究人员将细胞裂解液中的发光组分通过离子交换层析进行纯化，并利用基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱将其鉴定为荧光素酶。此外，V. campbellii LZ5 在不同条件下能够持续形成生物膜，且生物膜形成不受重金属离子影响。上述数据共同表明，LZ5 菌株具有被开发为用于实时监测环境重金属的生物传感器的潜力。
英文摘要
A luminescent strain was isolated and identified as Vibrio campbellii strain LZ5 by 16S rDNA analysis. It grew well in broad living conditions, and the relative fluorescence intensity was stable at pH ranging from 5 to 7.5, NaCl concentrations from 0% to 3%, KCl from 1.5% to 5%, and CaCl₂ from 1% to 3%. In contrast, the relative fluorescence intensity was negatively correlated with both CdCl₂ and HgCl₂ concentrations from 0 to 1 mg/L. The luminescent fraction from the cell lysate was purified by ion-exchange chromatography, and identified as a luciferase by using matrix-assisted laser desorption/ionization-time of flight mass spectrometry. Furthermore, the biofilm of V. campbellii LZ5 was formed constantly under different conditions, and was not affected by heavy metal ions. The data collectively reveal that strain LZ5 has the potential to be developed into a biosensor for real-time monitoring of heavy metals.