长期低水平暴露于杀菌剂2-苯基苯酚（2-PP）会对人类和水生生物健康造成危害。现有2-PP检测传感器因成本和大规模生产困难，难以用于个人防护和大范围持久环境监测。虽然全细胞生物传感器在特定化学物质检测中已有进展，但兼具稳健生物封闭、现场部署能力和强视觉报告输出的系统尚未实现。本文构建了封装可部署工程生物传感器系统（eBEADS），展...
随着耐药病原菌增多，开发新治疗药物成为迫切需求，微生物天然产物是药物发现的重要来源。硫肽抗生素因对革兰阳性菌具有强效活性而受到关注。本研究展示了一种全细胞微生物生物传感器 Streptomyces lividans TK24 pMO16 在从 Juniperus excelsa 根际土分离的本土放线菌中特异性检测硫肽抗生素的成功应用...
金属螯合是改善药物理化性质和治疗潜力的常用策略。本文展示基于拓扑描述符的简单定量构效关系（QSAR）方法可用于研究锌与生物源氨基酸形成的螯合物。作者预测，当两个氨基酸分子分别通过羧基氧和氨基氮与中心锌离子配位并形成双环结构时，锌氨基酸复合物 Zn(AA)2 的拓扑 Balaban 指数 J 与其脂溶性 logP 之间存在结构—性质关...
红棕象甲（Rhynchophorus ferrugineus）是棕榈的严重害虫，早期感染常无可见症状。基于挥发性有机物（VOCs）的早期传感方法具有吸引力。本研究采用全细胞细菌生物传感器鉴定椰枣树（Phoenix dactylifera）中的红棕象甲。该生物发光细菌面板由三种基因工程大肠杆菌组成，分别对细胞毒性（TV1061）、基因...
伏马林酸（fusaric acid, FA）是一种广泛存在于玉米及玉米基饲料和食品中的真菌次级代谢物，具有非特异性毒性。生物传感器方法是一种快速、易用的 FA 效应定量与定性评估方法。本研究以 Clark 型氧电极为换能器，筛选可在 FA 存在下改变呼吸强度的培养物，用于构建 FA 生物传感器实验室模型。以 Fusarium oxy...
湖泊受工业排放污染是国际关注问题。传统古湖学通过沉积物微体化石推断自然与人为胁迫下的生物响应。本研究利用可能效应浓度商（PEC-Q）和砷特异性商方法，计算历史沉积层段的理论生物效应，并开发新的时间约束沉积物毒性测试方法：将培养的水蚤（Daphnia sp.）与全细胞微生物生物传感器结合，以实时检测手段评估过去工业污染毒性。方法在加拿...
转录因子（TF）生物传感器已应用于蛋白质工程、动态控制、环境检测和即时诊断等生物技术领域。由于可检测配体范围广且模块化程度高，这类传感器是有前景的分析工具；但针对特定应用设计具有所需配体特异性、灵敏度、动态范围和操作范围的传感器仍具挑战，且不同宿主间正交性受细胞背景影响而受限。本文综述了用于即插即用式小分子检测的 TF 生物传感器在...
基于细胞的生物传感器能够检测多种信号分子，但与传统商业化方法相比，全细胞生物传感器在灵敏度和响应速度方面仍难以满足痕量检测需求。本研究通过重新编程基因回路，将 split-lux 生物发光盒与细菌 toggle switch 偶联，构建了用于超灵敏检测血红素的全细胞生物传感器 YES601。该传感器以益生菌大肠杆菌 Nissle 1...
真核细胞利用G蛋白偶联受体（GPCR）感知从化学小分子到光等多种信号。本文利用GPCR的感知能力构建面向实际应用的酵母全细胞生物传感器。以具有神经调节和免疫调节活性的大麻素为概念验证对象，构建基于人CB2受体的酵母生物传感器，并通过模块化优化获得高灵敏度与宽动态范围。作者在三类难度递增的应用中验证其有效性：首先筛选化合物库，发现两个...
水质监测需要快速、灵敏地检测痕量多种危险污染物。本研究开发一种基于低成本光纤拉曼装置的新型生物传感器，并设计、建造和测试了自动测量系统，用于抗生素、重金属和除草剂三类有毒物质。拉曼光谱通过生物体的光谱指纹提供其对毒性剂代谢反应的多参数视图。谱图分析鉴定了大肠杆菌K12-MG1655模型菌株中最易受影响的宏量分子，从而确定微生物中的特...
卤代芳香化合物比非卤代物更难被微生物降解。本研究以固定化 Rhodococcus opacus 1CP 放线菌细胞构建膜微生物传感器，采用 Clark 型氧电极作为换能器，评价该菌在缺乏苯甲酸盐 1,2-双加氧酶（BDO）和 3-氯苯甲酸盐 1,2-双加氧酶（3CBDO）、或仅含其中一种酶时，对苯甲酸盐（BA）和 3-氯苯甲酸盐（3...
本研究报道了一种基于 luxABCDE 改造的化脓性链球菌 Xen20（Strep. Xen20）的生物发光全细胞传感器，用于实时探测其中心代谢对环境刺激的响应。作者将 Strep. Xen20 的发光与其从头合成荧光素酶底物的能力相关联，并通过不同环境触发下的产光速率评估代谢状态。结果表明，lux 操纵子受肌醇 iolE 启动子调...
基因表达可在难以成像的环境材料中通过气体报告生物传感器进行监测，但此前应用仅限于经高压灭菌并用富营养培养基水合的基质。为评估指示气体报告与环境样品的相容性，作者研究了基质水合对加入筛分土壤的工程微生物气体信号的影响。当以环境相关渗透压水合时，气体报告微生物在森林土（Alfisol）中产生气体信号。若分析前对气体进行浓缩，10^3 c...
酿酒酵母的酶活性对环境参数敏感，因此可用作微生物传感器进行水质评估、生态毒理表征和环境监测。与细菌生物发光方法相比，该方法无毒性、避免使用转基因微生物，并可实现低成本快速分析。本文重点研究基于多通道压力传感和电化学阻抗谱（EIS）的酵母发酵动力学测量，比较两种方法在精度、重现性和现场条件下的易用性。结果表明，EIS能提供更多关于代谢...
Nociceptin/Orphanin FQ（N/OFQ）是N/OFQ受体（NOP）的内源性阿片类激动剂，参与疼痛处理并参与免疫调节。多形核白细胞（PMN）表达N/OFQ前体mRNA，可能是循环N/OFQ的来源。目前N/OFQ测量主要依赖ELISA和放射免疫分析。本研究建立了一种用于检测单个PMN释放N/OFQ的生物测定法。将稳定转...
甲基汞是强神经毒素，可沿食物网生物放大，其产生依赖厌氧微生物对无机汞（Hg）的摄取。理解 Hg 甲基化的关键知识缺口是生物可利用 Hg 形态的本质。现有模型多基于单一硫醇配体体系，忽略配体交换、相互作用及溶解气相。本研究使用全细胞厌氧生物传感器，评估硫醇配体混合物对 Hg(II) 生物可利用性的作用。研究意外发现，来自厌氧微生物配体...
全细胞生物传感器广泛用于医学诊断，但长期储存后其指示性能会逐渐下降，因此需要寻找恢复性能并延长检测试剂保质期的方法。本文提出采用频率、功率和辐照时间优化选择的电磁辐射处理。作者研究了不同辐射参数对生物传感器生物发光的影响，包括激光（λ=875 nm）、LED（λ=850–890 nm）以及微波（42.22、53.53、61.18 G...
酿酒酵母是研究人类 G 蛋白偶联受体（GPCR）的有力工具，因其可被耦合到酵母交配信号通路。然而，包括 μ 阿片受体在内的部分受体在酵母中缺乏功能，原因可能是酵母膜中主要存在麦角固醇而非胆固醇。本研究通过基因工程使酿酒酵母产生胆固醇，并引入多种 μ、δ 和 κ 阿片受体，构建了高敏感性的阿片生物传感器，能够重现激动剂结合谱和拮抗剂抑...
吲哚是植物和某些细菌中天然存在的生物活性化合物，也是医药、化工和农业领域的重要特种化学品，并已被鉴定为哺乳动物肠道细菌的重要信号分子。尽管多种细菌中吲哚生物合成的调控机制已得到研究，但缺乏适用于吲哚产生菌鉴定与监测的体内工具。遗传编码生物传感器可用于代谢物的实时定量分析。本文首次鉴定并表征了来自 Pseudomonas putida...
放线菌是重要的次级代谢产物生产菌，在抗生素等工业发酵中具有巨大应用潜力。然而，工业放线菌菌株工程长期受限于低效、费力的平板/摇瓶筛选流程，亟需产物驱动的高通量筛选方法。本研究将全细胞生物传感器与微流控平台相结合，建立了用于筛选放线菌的全细胞生物传感器-生产者共培养微流控平台（WELCOME）。在 WELCOME 中，作者开发了基于 ...