组成图示
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传感器类型
全细胞生物传感器
检测对象
1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, [BMIM][BF4]）、甲醇（methanol）；样品基质：水相样品（富氮BBM培养基/模拟环境水样）
检测原理
该传感器以活体微藻为识别元件。在光照和CO2供给下，Selenastrum capricornutum进行光合作用并释放O2，使反应池中溶解氧(DO)随时间上升。毒物加入后抑制藻类光合活性，降低O2释放，导致DO-时间曲线斜率下降。系统以DO电极实时检测溶解氧，计算机按每分钟数据计算体积产氧速率，再除以细胞浓度得到比产氧速率。光强依赖用光合-光照模型AX=AmIO/(K+IO)-RX拟合，毒物浓度增加使产氧速率降低，进而用logistic浓度-响应模型计算EC50。
检测灵敏度
EC50: [BMIM][BF4] 0.115 mM（光合）/0.126 mM（生长）；甲醇 2,089 mM（光合）/759 mM（生长）。原文未报告LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。
效应效果
该系统在优化条件（光强1000 μE m−2 s−1、藻浓度0.095 g cell/L、持续N2/CO2通气）下，2 h内完成浓度-响应曲线，较传统96 h藻类生长试验显著缩短。对[BMIM][BF4]，光合法EC50为0.115 mM，与生长法0.126 mM接近；对甲醇，光合法EC50为2089 mM，生长法为759 mM，生长法毒性高2.75倍，作者归因于96 h长暴露造成更大损伤。文中未报告实际样品回收率、RSD或选择性矩阵，但给出多次重复的产氧速率标准差（如0.2045±0.0063 mg O2/L/min）。作者认为其可用于有机溶剂、离子液体、重金属、农药等污染物的快速初筛和实时生态毒性监测。
传感器的构成
- 反应池：Pyrex玻璃双夹套圆柱反应池，工作体积3.58 mL，光程1.8 cm，容纳藻悬液并透光。
- 恒温层：冷却水夹套与25±2°C水浴，维持光合温度稳定。
- 光源模块：150 W石英卤素灯、光纤照明器(A3200)与凸透镜，提供平行光并调节入射光强。
- 光强监测：量子传感器(LI-190A)与光强计(LI-250)，测量透射光/入射光子通量密度。
- 生物识别层：Selenastrum capricornutum ATCC-22662细胞，置于富氮BBM培养基，作为光合活性识别元件。
- 气体供给层：蠕动泵与99% N2/1% CO2气体混合气，控制初始溶解氧并补充碳源。
- 搅拌层：0.5 cm磁子与磁力搅拌器，使藻悬液均匀。
- 信号读出层：Ingold溶解氧电极、溶解氧仪、Hach软件与计算机，实时记录DO变化并计算产氧速率。
中文摘要
本研究构建了一种基于微藻光合活性测量的系统性生物传感器，用于快速评估有毒化合物对Selenastrum capricornutum的毒性。以溶解氧产生速率作为光合响应指标，系统考察了光照强度、藻细胞浓度和初始溶解氧浓度对光合产氧的影响。结果表明，光强增加可提高产氧，直至光饱和；细胞浓度影响体积产氧速率；在持续供给CO2条件下初始溶解氧对光合活性影响有限。以1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIM][BF4])和甲醇为模型毒物，观察到剂量相关的光合抑制。在优化条件下，该系统仅需约2 h即可预测EC50，而传统基于藻类生长率的藻类毒性试验需96 h。因此，该生物传感器可作为环境毒性快速筛查的简便方法。
英文摘要
A systematic biosensor is constructed for the estimation of toxic compounds based on photosynthetic activity measurement in Selenastrum capricornutum cells. The photosynthetic response was evaluated as a function of light intensity, cell concentration and initial dissolved oxygen. The inhibitory effect of some toxicants (1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, methanol) on dissolved oxygen production was also determined. In all cases, a toxic response was detected (i.e. a dose-related inhibition of photosynthetic activity was observed). For the present system, a time of only 2 h was needed to predict EC50 values as compared to 96 h for a conventional algal assay based on algal growth rate. Thus, the developed biosensor was proved to be useful as a rapid and simple test method in environmental toxicity assessment.