Fiber-Optic Chemical Sensors and Fiber-Optic Bio-Sensors.
本综述总结了光纤化学传感器（FOCS）与光纤生物传感器（FOBS）的工作原理及当前发展阶段。光纤传感器（FOS）利用光纤（OF）在紫外（180 nm）至中红外（10 µm）波段导光的能力，并通过光纤纤芯周围环境的物理、化学或生物参数对导光的调制实现检测。将光纤引入传感系统可带来在易燃易爆环境中测量、抗电磁干扰、微型化、几何柔性、小体...
Detection and characterization of N-acyl-l-homoserine lactones using GFP-based biosensors in conjunction with thin-layer chromatography.
许多微生物通过群体感应调控复杂表型，其机制是将信号分子释放到环境中。N-酰基-L-高丝氨酸内酯（AHLs）是一类常见信号分子，主要被革兰氏阴性菌及近期发现的古菌利用，通常通过细菌生物传感器检测。现有生物传感器在特异性和灵敏度方面存在局限，本研究旨在改进当前 AHL 检测策略。研究采用携带 LuxR 型 AHL 响应元件的大肠杆菌 M...
The Use of a Mercury Biosensor to Evaluate the Bioavailability of Mercury-Thiol Complexes and Mechanisms of Mercury Uptake in Bacteria.
汞生物传感器仅对进入细胞内的汞敏感，因此可用于研究汞的摄取机制及形态对微生物汞生物利用度的影响。本研究利用细菌生物传感器，比较完整转运系统菌株与关键基因敲除菌株，评估谷胱甘肽、胱氨酸/半胱氨酸及 Mer 转运体在从汞-硫醇复合物中摄取汞的作用。通过 MerA 将胞内无机汞 Hg(II) 还原为元素汞 Hg(0) 来定量汞摄取。结果表...
Method with high-throughput screening potential for antioxidative substances using Escherichia coli biosensor katG'::lux.
本文报道了一种基于重组大肠杆菌 DPD2511 生物传感器快速实时筛选抗氧化活性物质的微孔板方法。该菌株通过 katG（过氧化氢酶）启动子与费氏弧菌 lux 发光基因融合，使细胞在氧化应激下表达荧光素酶并产生生物发光。检测时，过氧化氢进入细胞并激活 OxyR 调控通路，诱导 katG′::lux 表达，发光强度随氧化刺激增强；抗氧化...
Guiding pancreatic beta cells to target electrodes in a whole-cell biosensor for diabetes.
本文报道了一种基于细胞的生物电子葡萄糖传感器，利用胰岛β细胞对葡萄糖及生理激素变化的多参数感知能力，为糖尿病管理提供新途径。该传感器通过微电极阵列(MEA)记录多个细胞产生的场电位，从而快速、高通量地评估细胞对不同因素的响应。由于信号质量和整体性能高度依赖细胞与电极的紧密接触，作者提出一种非侵入式方法，利用细胞自身电性质，通过电泳将...
Towards an effective biosensor for monitoring AD leachate: a knockout E. coli mutant that cannot catabolise lactate.
开发用于便捷测定两相厌氧消化器（AD）中乙酸和丙酸浓度的生物传感器，需要一种对渗滤液中其他有机酸（尤其是含量最高的乳酸）无响应的细菌。本研究对大肠杆菌W3110的D-乳酸脱氢酶基因dld、L-乳酸脱氢酶基因lldD、乙醇酸氧化酶基因glcD以及疑似L-乳酸脱氢酶基因ykgF进行连续基因敲除，获得四重突变株IMD Wldgy。该突变株...
An innate immune system-mimicking, real-time biosensing of infectious bacteria.
本研究开发了一种模拟固有免疫应答的动物细胞基生物传感器，用于无人值守地实时监测细菌污染。将RAW 264.7细胞贴附于96孔微孔板固体表面，并与可能含细菌的样品在培养基中共孵育。细胞膜上的Toll样受体（TLRs）作为哨兵识别污染物中的病原相关分子模式（PAMPs），启动信号通路并产生多种促炎介质，其中肿瘤坏死因子-α（TNF-α）...
Synthetic biosensors for precise gene control and real-time monitoring of metabolites.
诱导型转录调控因子的表征与标准化使基因表达能够被精确、可调地控制，但已充分表征的调控系统数量有限，制约了工程生物系统的复杂性。本研究建立了一套表征流程，对响应丙烯酸盐、葡萄糖二酸、红霉素和柚皮素的四种遗传编码生物传感器进行系统评价，考察诱导剂浓度与蛋白表达的关系、诱导程度对表达动力学的影响，以及单细胞激活行为与群体测量之间的关系。结...
Whole-cell biosensor for label-free detection of GPCR-mediated drug responses in personal cell lines.
阐明药物靶点如 G 蛋白偶联受体（GPCR）中的遗传变异如何影响药物反应，对精准医学至关重要。传统上，GPCR 信号研究在人工细胞系中进行，缺乏足够的生理背景。患者来源的细胞系，如淋巴母细胞系（LCLs），可代表理想的细胞模型系统。本文描述了一种新型无标记全细胞生物传感器方法，用于在 LCLs 中表征 GPCR 介导的药物反应。通常...
Precise metabolic engineering of carotenoid biosynthesis in Escherichia coli towards a low-cost biosensor.
微量营养素缺乏（包括锌缺乏）每年导致数十万人死亡，而廉价、快速地测定人群血液微量营养素状态是合理配置治疗资源的关键障碍。本文报道了一种经代谢工程改造的大肠杆菌（Escherichia coli）全细胞生物传感器，用于根据胞外锌水平产生不同颜色色素，最终服务于低成本血液锌检测。该菌株整合了紫色色素 violacein、红色 lycop...
Design and Construction of a Whole Cell Bacterial 4-Hydroxyphenylacetic Acid and 2-Phenylacetic Acid Bioassay.
生长素是调控植物生长与发育的重要植物激素，但在土壤和植物样品中浓度很低，传统高效液相色谱法操作繁琐且需要专门训练。本研究设计并构建了两类全细胞细菌生长素生物测定系统，均以大肠杆菌中 4-羟基苯乙酸降解途径的转录因子 HpaA 作为输入识别模块，但采用不同输出模块。第一类将 gfp 基因置于 HpaA 响应启动子 PBC 下游，构建荧...
Diversity in the antibacterial potential of probiotic cultures Bacillus licheniformis MCC2514 and Bacillus licheniformis MCC2512.
本研究旨在考察两株益生菌枯草芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）MCC2514 和 MCC2512 所产生的抗菌化合物的特征多样性与稳定性。两株菌的抗菌化合物在抑制谱、稳定性和效力上存在显著差异：MCC2512 的抑制谱较 MCC2514 更广，但对黄色微球菌（Micrococcus luteus）ATCC934...
An optical biosensor from green fluorescent Escherichia coli for the evaluation of single and combined heavy metal toxicities.
本文报道了一种基于基因工程改造的大肠杆菌（E. coli）表达绿色荧光蛋白（GFP）的荧光光纤毒性生物传感器，用于评估多种危险重金属离子的毒性。检测对象包括 Cu(II)、Cd(II)、Pb(II)、Zn(II)、Cr(VI)、Co(II)、Ni(II)、Ag(I) 和 Fe(III)。在最优条件下，该光学生物传感器的荧光激发和发射...
Optical detection of paraoxon using single-walled carbon nanotube films with attached organophosphorus hydrolase-expressed Escherichia coli.
在全细胞生物传感器中，分光光度法因简单可靠而常用于有机磷检测，但传感器性能受细胞固定方式影响，固定方式决定细胞量、传质速率和稳定性。本研究将此前报道的微生物附着单壁碳纳米管（SWNT）膜方法应用于全细胞有机磷传感器。作者制备了带圆形梳状驱动金电极的 MEMS 器件，以扩大细胞固定面积，并将表达周质有机磷水解酶（OPH）的大肠杆菌与酸...
Detection of pathological biomarkers in human clinical samples via amplifying genetic switches and logic gates.
全细胞生物传感器在生物物质检测中具有多种优势，并已被证明是有用的分析工具。然而，其在复杂介质中运行不可靠以及低信噪比等障碍限制了临床转化。本文报道，携带遗传编码数字放大遗传开关的细菌生物传感器能够在人尿液和血清中检测临床相关生物标志物。这些细菌传感器（bactosensors）可实现信号数字化与放大、基于布尔逻辑门的多路信号处理以及...
GPCR-Based Chemical Biosensors for Medium-Chain Fatty Acids.
微生物化学生产常依赖低通量色谱检测，许多非显色化合物难以高通量筛选。本文利用哺乳动物细胞中可结合中链脂肪酸的 G 蛋白偶联受体（GPCR），在酿酒酵母中快速构建全细胞化学生物传感器。中链脂肪酸是高级生物燃料脂肪酸甲酯的直接前体。所构建的传感器可检测偶数 C8–C12 脂肪酸，激活后信号提高 13–17 倍，线性范围可达 250 μM...
Functional screening system for yeast-secreted peptides acting on G-protein coupled receptors.
我们建立了一种用于检测作用于G蛋白偶联受体（GPCR）肽类的新功能筛选系统。肽类因分子大小介于小分子药物与抗体之间，且可靶向膜蛋白及胞内蛋白-蛋白相互作用，是潜在药物骨架。噬菌体展示技术虽可用于筛选作用于GPCR的肽，但其基于结合能力而非功能活性，难以确认所获肽是否具有生物活性。本系统以酿酒酵母作为肽分泌生产细胞，以稳定表达胰高血糖...
Programmable living material containing reporter micro-organisms permits quantitative detection of oligosaccharides.
随着对多种疾病分子机制理解的深入，新型诊断方法不断涌现，但针对食物不耐受等常见疾病仍缺乏简便、廉价的检测工具。本文报道了一种基于活体材料的分析传感器（LiMBAS），将基因改造的大肠杆菌固定并保护在纳米孔聚合物膜与支持聚合物膜之间的薄层中，用于疾病相关寡糖的便捷定量。该细菌被工程化改造为在分析物存在下表达荧光蛋白，借助蓝光光源和光学...
Predictor-Response Analysis of Fiber Optic Enzymatic Biosensors Constructed with Nonmodified E. coli BL21 (DE3) pGELAF+ Sensing 1,2-Dichloroethane.
生物传感技术常缺乏在数学模型开发过程中同步迭代验证系统输出（信号）的方法。本文评估了一种未修饰光纤酶学生物传感器（FOEB，基于大肠杆菌 BL21(DE3) pGELAF+）对1,2-二氯乙烷（DCA）的传感性能，并采用预测–响应统计形式进行系统表征。作者利用 MATLAB 线性回归函数将 FOEB 的构建与测量参数（如使用天数、固...
Evolved bacterial biosensor for arsenite detection in environmental water.
砷广泛存在于生物圈，来源包括自然与人为排放，其毒性及致癌风险使快速、低成本的原位检测具有重要意义。基于基因工程细菌的生物传感器在检测砷及其毒性方面具有应用前景，但多数现有系统依赖野生型底物诱导启动子，特异性、亲和力和灵敏度有限，制约了现场与商业化应用。本研究建立了一种体内定向进化与双向筛选策略，通过优化可诱导操纵子提高亚砷酸盐响应细...