极端酶兼具高特异性、高灵敏度以及耐受极端操作条件的能力。本文综述了具有环境监测应用潜力的极端酶，并概述了利用这些分子构建生物传感器的最新进展。文章介绍了迄今报道的各类极端酶的特性，重点强调其稳定性及工作条件，说明其用于传感的优势。以光合抑制剂除草剂检测为例，讨论了生物传感器设计，并较详细地介绍了用于农药、重金属和酚类检测的若干传感器...
将光合蛋白复合体与电极界面化，既可用于研究电子转移机制，也可用于构建生物传感器。除草剂与光系统II（PSII）末端质体醌QB位点结合后，会阻断PSII电子传递，使相应生物器件性能下降；因此，PSII电子传递抑制原理被用于除草剂检测，并推动了多种生物传感器的开发。然而，此类传感器的实际行为可能比通常预期更为复杂。本文以PSII嵌入氧化...
人类活动向水环境释放农药等污染物，对生态系统和人类健康构成威胁，因此需要快速、可靠的监测工具。基于光系统II（PSII）活性的藻类细胞生物传感器可用于检测此类污染物。本研究提出一种新的藻细胞固定化策略，将单细胞绿藻包埋于透明杂化藻酸盐/二氧化硅水凝胶中，以改善传感器性能。固定化采用两步法：先将藻细胞包埋于钙藻酸盐微球，再将其固定在溶...
过氧化氢（H2O2）可通过酶促和非酶促途径在光系统II（PSII）中生成。虽然多种光谱技术已用于检测H2O2，但其高灵敏检测一直是光合研究的难点；Amplex Red等荧光探针存在特异性不足或最低检测限受限等问题。本研究采用电化学生物传感器，在亚细胞器水平实时监测H2O2的生成。该传感器由对电极和工作电极组成：对电极为铂片，工作电极...
植物光系统II（PSII）产生的延迟荧光（DF）可潜在作为生物传感器，用于检测植物生理状态和环境变化。以往DF主要采用时域分析，而频域傅里叶分析可从另一视角观察信号，但DF谱的有用性尚未得到充分研究。本研究采用短脉冲激发，测量不同植物以及同一植物在不同除草剂胁迫水平下的DF，并比较其傅里叶谱。结果表明，DF谱具有低通特性，高频成分呈...
当前电化学生物传感器的主要限制之一，是缺乏能在生物材料与固态器件之间形成稳定且高效连接的方法。本文报道利用激光诱导前向转移（LIFT）技术，将光合生物材料固定于丝网印刷电极（SPE）上，实现从类囊体膜到电极的高效电子转移。通过优化激光打印图案，选择196个类囊体液滴阵列，在约28±4 ng类囊体质量下获得稳定光电流约335±13 n...
本文报道了一种基于光合反应中心的光电化学生物传感器。作者利用巯基丙酸（MPA）在金丝网印刷电极（Au-SPE）上形成故意存在缺陷的自组装单分子层（SAM），并通过 EDC/NHS 将菠菜来源的光系统 II（PS II）核心颗粒或 BBY 颗粒共价固定于电极表面。缺陷单分子层和 BBY 颗粒形成的沟槽结构有利于杜罗醌（DQ）介质向电极...
全球农业每年使用数百万吨农药，其中三嗪类和脲类等光合除草剂随农业径流进入土壤、地表水和地下水，对人类具有严重毒性。现有GC、HPLC等色谱方法可靠但昂贵且耗时，难以满足大量样品常规筛查需求。基于多年光合生物研究，作者开发了一种用于光合除草剂快速、低成本预筛分的生物传感器平台。该平台将安培与荧光两种高灵敏转导方式结合，利用衣藻全细胞或...
本文报道了一种基于多生物介导剂的荧光生物传感器演示系统，用于快速筛查环境样品中的除草剂。系统以单细胞绿藻衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）为生物识别元件，利用光系统II（PSII）中D1蛋白QB位点与除草剂结合后抑制QA到QB电子传递的机制，通过叶绿素荧光诱导曲线（Kautsky曲线）参数（1−VJ）的变化进...
长期太空探索需要能够耐受空间环境的生物生命支持系统，产氧光合微生物因可生产食物和氧气而备受关注。本研究评估空间电离辐射对多种光合微生物光合活性的影响。地面实验采用快中子和γ射线，在不同光照条件下辐照微藻和蓝细菌；平流层气球和欧洲空间局（ESA）飞行装置分别将微生物送至38 km和300 km高度。气球飞行期间，使用专用荧光生物传感器...
除草剂对人类、动物健康和生态环境具有高度毒性，农业中大量使用导致土壤和水体污染。在光照下，除草剂可抑制光系统II（PSII）电子传递。本文报道了一种基于PSII的光学微流控传感器，用于除草剂检测。该装置将菠菜类囊体膜和辣根过氧化物酶（HRP）分别固定在磁性微球上，并通过磁场捕获在微流控通道的两个活性区。含鲁米诺的水样流经PSII区时...