Yi-Chun Yeh：便攜的金離子微生物感測器檢測試紙

Determination of Gold Ions in Human Urine UsingGenetically Engineered Microorganisms on a Paper Device

Kai-Hong Guo,§,? Pei-Hsuan Chen,§,? Chieh Lin,§ Chien-FuChen,? I-Ren Lee,§ and Yi-Chun Yeh*,§

隨著部分含有金屬金的藥物（auranofin等）在疾病治療中使用，人體內金離子的含量有所升高，重金屬離子對人體的危害也越來越受到關注。然而，現階段樣品中金屬離子的檢測方法還需要藉助昂貴的技術和複雜的前處理過程，病人和相關工作人員很難自主完成檢測。微生物感測器利用微生物細胞檢測金屬離子，是性價比很高的微量檢測技術。台灣師範大學化學系Yi-Chun Yeh團隊以此為思路，開發了新型的金離子檢測試紙，並應用於尿液樣品的測定。創造出了檢測性能良好，檢測範圍可達到0-750nM的檢測設備。

為構建靈敏度高和特異性強的微生物感測器，研究人員進行了多次選擇和改進。首先，他們挑選了對Au,Cu,Ag具有較強親和力的cueR操縱序列（來源Ralstonia eutrophaH16）。CueR作為轉錄激活蛋白，在三種金屬離子的存在下，會開啟PcopZ的表達。通過對序列進行改造，他們構建了一個能表達CueR、並能開啟下游紅色熒光蛋白RFP表達的序列。隨後，她們將序列轉入兩種微生物中分別驗證特異性和靈敏度，將性能良好的微生物選做後期研究的對象（Cupriavidus metallidurans）。通過對檢測樣品進行前處理，研究人員構建了特異性強，靈敏度高的金離子微生物感測器。

如何將微生物感測器變得更加簡單和方便使用，成為本文最大的亮點。研究人員用列印纖維素紙作為裝置的基礎，將樣品和感測器滴在紙上開始檢測。當有金離子存在於樣品中時，微生物會表達紅色熒光蛋白，使用手持式的綠色激光器對熒光進行激發，在手機攝像頭前放置濾光拍照，以若丹明的熒光顏色為標準，比對熒光強度來計算金離子的含量（如圖）。

這樣的檢測試紙與血糖檢測試紙類似，不需要昂貴複雜的儀器和專業的前處理過程，患者利用自己的手機就可以完成較為準確的自檢，確保防患於未然，是微生物感測器與醫學治療的有效結合，為未來微生物感測器的應用提供了新的思路。

點評：

1.本文構建的檢測試紙，具有很好的通用性，其他微生物感測器可以模仿構建。

2.在前處理過程對樣品進行純化，是提高感測器特異性的一種有效思路。

3.微生物感測器因宿主不同，會存在特異性和靈敏度上的差異，研究人員通過將序列轉入不同宿主，從而篩選到優秀的感測器細胞。

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Guo K H, Chen P H, Lin C, et al. Determination of Gold Ionsin Human Urine Using Genetically Engineered Microorganisms on a PaperDevice[J]. Acs Sens, 2018.

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