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
萘（naphthalene）；样品基质：历史MGP污染土壤与加标土壤经H2O、bCD、HPCD、10% MeOH提取后的提取液
检测原理
土壤中的萘先经非穷尽提取技术（NEETs）转入水相或环糊精/甲醇提取液，其中HPCD可提取与微生物可利用性相关的萘分数。提取液与Pseudomonas fluorescens HK44 pUTK21接触后，萘作为诱导物进入细胞，诱导萘降解/抗性相关基因表达，使lux报告基因表达增加。lux编码的荧光素酶催化生物发光反应，产生光子，形成生物发光信号。相对光单位（RLU）随提取液中萘浓度升高而增加，在0–15 mg l⁻¹范围内呈线性，18.1 mg l⁻¹附近达到峰值后下降。该过程以基因表达和酶促发光实现生物放大，无需外加电极或纳米标记物。
检测灵敏度
线性范围: 0–15 mg l⁻¹；峰值响应浓度: 18.1 mg l⁻¹
效应效果
该传感器对萘呈剂量依赖性生物发光响应，且零浓度对照中各NEET本身无刺激或抑制作用。历史MGP土壤萘含量为25.4–189.6 mg kg⁻¹，水提取仅在>20 mg kg⁻¹时显著高于对照；HPCD和10% MeOH更适合环境样品，其中HPCD响应线性更明确，MeOH呈双相。HPCD与MeOH提取量均与可生物降解萘分数相关，水提取量显著低于降解量，MeOH在≤50 mg kg⁻¹时高于可降解分数。作者称方法快速、低成本、重现性好，可用于污染场地生物可利用性评价和微生物修复潜力判断。
传感器的构成
- 识别/换能元件：Pseudomonas fluorescens HK44 pUTK21 全细胞，识别萘并作为生物发光换能器
- 报告基因/信号标记：lux 标记质粒 pUTK21，萘诱导表达并产生生物发光
- 提取/样品相：非穷尽提取液 NEETs（H2O、bCD、HPCD、10% MeOH），从土壤提取萘并保持传感器兼容
- 反应介质：0.1 M KCl 细胞重悬液与微孔板，提供细胞-萘接触环境
- 信号读出：生物发光仪/微孔板读数，60 min 后读取相对光单位 RLU
中文摘要
尽管多项综述认为微生物生物传感器可用于环境监测，但实际应用中仍较少，原因之一是多数传感器依赖水相缓冲体系，难以直接匹配真实环境基质。本研究评估了多种非穷尽提取技术（NEETs）与萘响应生物传感器的兼容性及其与萘生物降解的相关性。所用传感器为lux标记的Pseudomonas fluorescens HK44 pUTK21，可定量响应萘。结果表明，NEETs可去除土壤总萘的一部分，提取效率顺序为甲醇＞羟丙基-β-环糊精（HPCD）＞β-环糊精（bCD）＞水。为将传感器性能置于实际背景，作者对历史污染土壤开展了生物降解实验。通过将HPCD提取与生物发光传感器耦合，可评估土壤中能够被微生物降解的萘部分，为污染场地生物可利用性和生物修复潜力评价提供依据。
英文摘要
Despite numerous reviews suggesting that microbial biosensors could be used in many environmental applications, in reality they have failed to be used for which they were designed. In part this is because most of these sensors perform in an aqueous phase and a buffered medium, which is in contrast to the nature of genuine environmental systems. In this study, a range of non-exhaustive extraction techniques (NEETs) were assessed for (i) compatibility with a naphthalene responsive biosensor and (ii) correlation with naphthalene biodegradation. The NEETs removed a portion of the total soil naphthalene in the order of methanol > HPCD > betaCD > water. To place the biosensor performance to NEETs in context, a biodegradation experiment was carried out using historically contaminated soils. By coupling the HPCD extraction with the biosensor, it was possible to assess the fraction of the naphthalene capable of undergoing microbial degradation in soil.