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A bioelectronic taste sensor based on bioengineered Escherichia coli cells combined with ITO-constructed electrochemical sensors
Analytica Chimica Acta ( IF 5.7 ) Pub Date : 2019-11-01 , DOI: 10.1016/j.aca.2019.06.023 Jian Wang 1 , Shu Kong 1 , Fangming Chen 1 , Wei Chen 1 , Liping Du 1 , Wen Cai 1 , Liquan Huang 2 , Chunsheng Wu 1 , De-Wen Zhang 1
Analytica Chimica Acta ( IF 5.7 ) Pub Date : 2019-11-01 , DOI: 10.1016/j.aca.2019.06.023 Jian Wang 1 , Shu Kong 1 , Fangming Chen 1 , Wei Chen 1 , Liping Du 1 , Wen Cai 1 , Liquan Huang 2 , Chunsheng Wu 1 , De-Wen Zhang 1
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In this study, we developed a novel bioelectronic taste sensor for the detection of specific bitter substances. A human bitter taste receptor, hT2R4, was efficiently expressed in Escherichia coli (E. coli), which was used as the primary recognition element. A simple and low-cost electrochemical device based on ITO-based electrolyte-semiconductor (ES) structure was innovatively employed as the transducer to assess bacterial metabolic consequences of receptor activation in real time. An apparent increase in extracellular acidification rate was observed, which was resulted from the triggering of hT2R4 receptors by their target ligand of denatonium. The sensor showed dose-dependent responses to denatonuim ranging from 50 nM to 500 nM, while non-bioengineered bacteria without hT2R4 receptors exhibited negligible responses to the same stimulus. In addition, the specificity of the proposed taste biosensor was verified using other typical bitter substances such as quinine and alpha-naphthylthiourea (ANTU). This research provides a simple and inexpensive approach for the construction of bioelectronic taste sensors.
中文翻译：
基于生物工程大肠杆菌细胞结合ITO构建的电化学传感器的生物电子味觉传感器
在这项研究中，我们开发了一种用于检测特定苦味物质的新型生物电子味觉传感器。人类苦味受体 hT2R4 在用作主要识别元件的大肠杆菌（E.coli）中有效表达。创新地采用基于 ITO 电解质 - 半导体 (ES) 结构的简单且低成本的电化学装置作为传感器，实时评估受体激活的细菌代谢后果。观察到细胞外酸化率的明显增加，这是由于 hT2R4 受体被其靶标配体地那铵触发所致。该传感器对 denatonuim 表现出剂量依赖性反应，范围从 50 nM 到 500 nM，而没有 hT2R4 受体的非生物工程细菌对相同刺激表现出可忽略不计的反应。此外，使用其他典型的苦味物质，如奎宁和 α-萘基硫脲 (ANTU)，验证了所提出的味觉生物传感器的特异性。这项研究为构建生物电子味觉传感器提供了一种简单且廉价的方法。
更新日期：2019-11-01
中文翻译：
基于生物工程大肠杆菌细胞结合ITO构建的电化学传感器的生物电子味觉传感器
在这项研究中，我们开发了一种用于检测特定苦味物质的新型生物电子味觉传感器。人类苦味受体 hT2R4 在用作主要识别元件的大肠杆菌（E.coli）中有效表达。创新地采用基于 ITO 电解质 - 半导体 (ES) 结构的简单且低成本的电化学装置作为传感器，实时评估受体激活的细菌代谢后果。观察到细胞外酸化率的明显增加，这是由于 hT2R4 受体被其靶标配体地那铵触发所致。该传感器对 denatonuim 表现出剂量依赖性反应，范围从 50 nM 到 500 nM，而没有 hT2R4 受体的非生物工程细菌对相同刺激表现出可忽略不计的反应。此外，使用其他典型的苦味物质，如奎宁和 α-萘基硫脲 (ANTU)，验证了所提出的味觉生物传感器的特异性。这项研究为构建生物电子味觉传感器提供了一种简单且廉价的方法。
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