胆红素,是一种广泛存在于动物体内的一种含铁卟啉化合物进行正常代谢转化后的产物。同时其也是人体肝脏分泌的胆汁中的一种主要色素。胆红素浓度的高低是衡量肝功能正常与否的一项重要指标。一方面,胆红素是对肝细胞再生有着积极作用的一种抗氧化剂。但另一方面,高浓度的胆红素对人体是有毒性的。如果胆红素的代谢通路出现问题,就会造成胆红素在人体内的不断累积,从而形成高胆红素血症,严重者甚至可能形成黄疸。会对人体的神经和大脑等部位和系统造成不可逆的损伤。因此,人体血液中胆红素的含量检测是一项非常重要的血常规指标,能够直观的反应人体肝功能的状态。不仅如此,黄疸尤其在新生儿早期发病率较高,婴幼儿也是黄疸的主要患者群体。因此在婴儿阶段尤其要关注胆红素浓度这一指标的是否超标。市面上常见的胆红素检测方有酶法、色谱法、电化学法等方法。主要通过试剂盒和特定仪器进行检测。但试剂盒的操作较为复杂,需要较高的人工成本且需要检测者具有一定的专业素养。胆红素浓度检测的仪器较为昂贵。并不适合大规模推广。基于此我们计划开发一种以大肠杆菌为宿主细胞,可应用于检测胆红素浓度的生物传感器。传感器的开发共选定了两种路线。I型胆红素传感器通过胆红素跨膜转运蛋白、胆红素氧化酶与氧化产物共价结合的荧光蛋白这三种蛋白的协同作用,依次实现胆红素的跨膜转运,被氧化为胆绿素并作为发色基团与近红外荧光蛋白结合,在被红光激发后发出近红外荧光信号。这种荧光信号穿透性强,血红蛋白、水等细胞自身组分在这一波段的光散射都比较小,信噪比高,可以更容易被观察,因此常用于深层组织成像与多色成像。II型胆红素传感器利用直接结合胆红素作为发光基团的荧光蛋白,去除了稳定性较弱的胆红素氧化酶,将胆红素转运后直接与荧光蛋白结合并发射荧光信号。这种传感器结构简单,稳定性强,有着更为广阔的应用场景。II型传感器不仅可以完成对可能含有胆红素的样品定性检测,更可以对胆红素的具体浓度做出响应。其可检测的区间至少覆盖了0.2 mmol/L。而一个健康的人体血液中的胆红素正常浓度上限为17μmol/L。可以说II型胆红素传感器具有完成检测高胆红素血症的能力。生物传感器作为一种活体生物,具有一定的自主性和繁殖能力。与原有的试剂盒检测法、仪器检测相比,其大大降低了对检测的环境和专业设备的要求,同时也对检测人员的专业水平的要求进行了大幅降低,即使是没有生物医学基础的人员也可以通过简单培训学会操作。操作简便且耗时短,而且进行传感器的复制仅仅需要将其接种到培养基中进行生长即可完成复制,这大大降低了检测的原材料成本并丰富了应用场景。