使用探头类型的光纤SPR传感器在电活性微生物中无标签检测heme
Wanlu Zheng1, Zhong Li2, Weixin Kong3
1College of Information Science and Engineering, Northeastern University, Shenyang, 110819, China.
Biosensors & bioelectronics
|July 21, 2025
概括
一个新的光纤表面等离子体共振 (SPR) 传感器检测了,这对于研究微生物腐蚀至关重要. 这种无标签的heme传感器在复杂的环境中提供了高灵敏度和稳定性.
科学领域:
- 分析化学 分析化学
- 生物技术是生物技术.
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 血红素是电活性微生物中的重要细胞染色体连接体,对于理解细胞外电子转移 (EET) 介导的腐蚀至关重要.
- 开发敏感的,无标签的海姆传感器对于调查微生物腐蚀过程至关重要.
- 目前用于血检测的方法可能缺乏复杂的生物和环境样本所需的灵敏度或特异性.
研究的目的:
- 开发一种新的探头类型光纤表面等离子体共振 (SPR) 传感器,用于无标签检测heme.
- 为了提高传感,利用海姆及其运输调节器 (FhtR) 蛋白之间的生物分子识别.
- 为了验证传感器在灵敏度,检测极限,响应时间和在各种条件下的稳定性方面的性能.
主要方法:
- 使用FhtR蛋白功能化的探头类型光纤SPR传感器的制造.
- 利用和FhtR之间的特定结合相互作用来诱导SPR频谱的变化.
- 通过监测SPR信号的波长转移来量化血度.
- 使用标准溶液和真实生物样本 (Shewanella oneidensis MR-1,血液) 测试传感器性能.
- 评估传感器的选择性,稳定性 (pH,温度,压力) 和复杂环境中的适用性.
主要成果:
- 该SPR传感器表现出高灵敏度 (698.1纳米/毫克/毫升) 和低检测极限 (0.9微克/毫升) 的heme.
- 对于微量血红素度的确定,实现了18分钟的快速反应时间.
- 传感器对高度稀释的真实样本 (Shewanella oneidensis MR-1稀释1000次) 保持了良好的识别能力.
- 在各种pH值,温度和压力变化范围内观察到出色的选择性和稳定性.
- 在真实血液环境中成功应用突显了传感器在复杂矩阵中的通用性和适用性.
结论:
- 开发的探头类型光纤SPR传感器为敏感的血检测提供了一种可靠的,无标签的方法.
- FhtR-heme生物分子识别机制使得高性能传感能够研究微生物腐蚀和其他与heme相关的生物过程.
- 传感器在复杂环境 (包括血液) 中的强度和适用性证明了其在各种分析挑战中的巨大潜力.
