حسگرهای زیستی مبتنی بر فوتوباکتری های بی حرکت

حسگرهای زیستی حاوی سوسپانسیون های سلولی دارای معایبی هستند: سرعت سریع سنجش تحت تاثیر مراحل تکمیلی و مراحل اصلی مورد استفاده برای به دست آوردن آماده سازی ارجاع از سلول های لیوفیلیزه است. در مقابل، سلول های بی حرکت مقرون به صرفه تر و استانداردتر هستند. هزینه های اصلی به طور کلی مربوط به فناوری مورد استفاده برای توسعه سویه های میکروبی نوترکیب است. علاوه بر این، لازم به ذکر است که در طی یک سنجش خاص با سویه های میکروبی دستکاری شده ژنتیکی، انتشار نور پس از یک فاز تاخیری به مدت چندین ساعت مشاهده می شود.

فتوباکتری ها و سیستم آنزیمی بیولومینسنت با موفقیت بر روی انواع مختلف حامل های آلی و معدنی تثبیت شده اند. استفاده از آماده سازی با سلول های بی حرکت منجر به کاتالیز ناهمگن می شود که در بسیاری از موارد کارایی اقتصادی و عملی را فراهم می کند. مزایای این رویکرد در درجه اول به ساده سازی فرآیند تولید و همچنین فرصت تغییر از خروجی گاه به گاه محصولات مورد نظر یا واکنش های مورد انتظار بستر به یک فرآیند پیوسته مربوط می شود. علاوه بر این، سلول های بی حرکت در مقایسه با کاربرد تک سلولی در یک سوسپانسیون همگن، امکان استفاده از آماده سازی ها را چندین بار و برای مدت طولانی تر می دهند. علاوه بر این، فناوری بی حرکت سازی در بسیاری از موارد، فعالیت آنزیمی را افزایش می دهد.

در بیشتر موارد، ژل های آگار، آگارز و آلژینات به عنوان حامل باکتری های نورافشان بی حرکت استفاده می شوند. ژل های +Ca2 و Sr2+-alginate حامل هایی هستند که معمولا در ساخت حسگرهای زیستی سم شناسی بیولومینسانس استفاده می شوند.

باکتری های گزارشگر مختلف (مانند سویه های مختلف سودوموناس و سالمونلا) برای تجزیه و تحلیل خاص برای شناسایی مواد خاص استفاده می شوند. مطالعه ای که برای توسعه حسگرهای زیستی حاوی باکتری های بیولومینسانس دستکاری شده ژنتیکی با عنصر گزارشگر برای تشخیص سرکوب کاتابولیک برای نظارت بیولوژیکی مداوم سالیسیلات و نفتالین در زمان واقعی انجام شد، به عنوان مثال می باشد. علاوه بر این، حسگرهای زیستی نیز برای تجزیه و تحلیل سرکوب کاتابولیک ناشی از زباله های صنعتی مورد استفاده قرار گرفتند. سویه سودوموناس فلورسنس HL44 برای استفاده به عنوان باکتری گزارشگر که حاوی ساختار همجوشی nahG-luxCDABE رونویسی است انتخاب شد. در نتیجه قرار گرفتن در معرض سالیسیلات و نفتالین باعث القای لومینسانس این باکتری ها می شود. یک کشت میکروبی گزارشگر با استفاده از ژل Sr-alginate روی سطح یک عنصر آشکارساز نوری تثبیت و ثابت شد. حسگرهای زیستی تثبیت شده برای تشخیص چنین موادی هم در حین نظارت گسسته و هم در نظارت مستمر مورد استفاده قرار گرفتند. شرایط و محدوده غلظت برای مواد محرک انتشار نور بهینه شد. مشخص شد که هم حداکثر انتشار و هم نرخ القای انتشار به زمان انکوباسیون و غلظت مواد (زمان/وابستگی به دوز) بستگی دارد. با این حال، قرار دادن یک حسگر زیستی در معرض مواد دیگر (گلوکز، تولوئن، و محیط کشت یکپارچه) باعث القای لومینسانس شد که در مقایسه با لومینسانس ناشی از سالیسیلات و نفتالین جزئی بود. نتیجه گیری شد که این سیستم برای تجزیه و تحلیل real-time آلاینده های محیطی و پسماندهای صنعتی و همچنین ارزیابی وضعیت متابولیک مواد مختلف بیولوژیکی مناسب است. کشت سلولی مستمر امکان تشخیص همزمان مواد سمی را فراهم کرد. سلول های تثبیت شده در ژل آلژینات کلسیم به طور موثر در طول سنجش زیستی عمل می کنند. یک وابستگی خطی بین پاسخ بیولومنسانس القایی و غلظت مواد با استفاده از باکتری های آزاد و بی حرکت مشاهده شد.