合成生物学中全细胞装置的有效应用必须考虑目标分子进入细胞的速率。本文证明假单胞菌 Pseudomonas putida GPo1 的 AlkL 蛋白是一种烷烃输入蛋白，能够以具有工业相关性的速率摄取 C7–C16 正烷烃。在大肠杆菌中，若不表达 alkL，正烷烃摄取是 C7–C16 烷烃全细胞生物转化以及 C10 和 C11 烷烃激...
细胞电性质决定多数细胞功能，尤其发生在细胞膜上的过程。由于癌细胞膜电位通常比正常增殖细胞更负，操控这些电性质可能为癌症电疗提供有效手段。此前作者用阻抗传感系统（EIS）研究癌细胞 SKOV3 和正常细胞 HUVEC 对低强度（<2 V/cm）交流电场的响应，确定 SKOV3 增殖停滞的最佳频率为 200 kHz，且未损伤 HUVEC...
N-酰基高丝氨酸内酯（AHL）是多数革兰氏阴性菌群体感应（QS）中的信号分子，QS 可调控与种群密度和信号分子浓度相关的多种生理活动。为筛选具有 QS 特性的海水携带细菌，本研究以紫色杆菌 Chromobacterium violaceum CV026 作为 AHL 生物传感器，对海洋细菌进行 AHL 产生初筛。基于初筛结果分离得到...
理解新设计的微纳材料与系统如何影响细胞生理，是相关技术走向应用的关键。微纳系统中的力学作用、纳米材料及光、热、电场等刺激可直接或经活性氧间接损伤DNA，因此需要简便、定量、非破坏性的基因毒性评估方法。本文在NIH-3T3细胞中构建了一种基于TurboRFP的DNA损伤报告细胞系：p53响应性p21启动子驱动TurboRFP表达，使细...
在活细胞中，分子伴侣协助新生蛋白折叠、分泌、防止聚集并修复损伤蛋白。大肠杆菌中最近发现一种非ATP依赖的周质伴侣蛋白Spy，在乙醇、丁醇和单宁酸等蛋白变性剂存在时显著上调。BaeR和CpxR两个响应调节蛋白已被确认为spy基因的转录调节子，但乙醇等蛋白变性剂条件下spy的遗传调控机制尚未详细阐明。本研究结合遗传学、分子生物学和生化实...
群体感应（QS）是细菌细胞间通讯系统，其介导的基因表达与种群密度同步，特定基因活性的调控依赖于信号分子N-酰基高丝氨酸内酯（AHLs）。本研究报道了从马来西亚淡水样本中分离的菌株ND07所产生AHLs的鉴定与表征。16S rDNA分子鉴定显示，ND07与Pseudomonas cremoricolorata聚类关系密切。该菌株培养上...
本文设计、制备并表征了一种基于层流共流的低成本微流控平台，用于芯片上单细胞的选择性捕获与处理。该平台利用微尺度层流中多股液流可并排流动且仅通过扩散混合的特性，通过调节两入口流量比控制不同溶液在捕获腔中的占据比例，从而对同一细胞群体中的单个细胞进行选择性给药或处理。系统操作简便、适应性强，无需特殊设备。作为概念验证，作者以分离的小鼠肝...
作者建立了一套基于单细胞分选的酶活性筛选系统，用于检测产生3,4-二羟基苯甲酸（34DHB）的大肠杆菌。将从Acinetobacter sp ADP1获得的自调控转录因子pcaU及其启动子区改造后导入大肠杆菌，构建pcaU调控GFP表达的基因回路。该工程化pcaU调控子在外源34DHB浓度高于5 µM时可被诱导，因而可作为检测这一尼...
基因毒性测试的法规要求通常依赖细菌与哺乳动物细胞试验组合，用于检测基因突变和染色体畸变，但这些方法耗时、昂贵且不适合快速筛选。本研究开发了一种新的全细胞生物传感器系统，用于快速、简便地检测基因毒性物质。该系统基于人肝癌 HepG2 细胞稳定转染 CDKN1A 启动子控制红色荧光蛋白 DsRed2 的质粒，命名为 HepG2CDKN1...
许多细菌利用群体感应机制根据种群密度调控基因表达与行为，N-酰基高丝氨酸内酯（AHLs）是其中重要的可扩散自诱导分子。本研究旨在表征从马来西亚瀑布分离的细菌菌株 ND04 的 AHL 产生特性。通过 16S 核糖体 RNA 基因序列分子分析，ND04 被鉴定为 Kluyvera sp.，该菌与肠杆菌科关系密切。研究采用紫色色杆菌 C...
三维组织平台正成为量化细胞群体异质性的首选方法，用于多种诊断和药物治疗应用。微流控传感器及其与微流控系统的集成通常被视为宏观器件的微型化版本，其典型工作液量仅 100 nL 至 10 μL，在处理昂贵且难以获取的样品和试剂方面具有独特优势。构建功能完整的细胞基生物传感器需要结合生物图案化与微加工技术。本文采用数字微镜（光刻）系统构建...
多环芳烃（PAHs）是石油加工和含碳燃料燃烧产生的常见有机污染物，部分具有致癌、致突变和致畸作用。现有色谱法精确但复杂昂贵，且 PAHs 疏水易挥发，现场监测困难。本文构建了一种重组大肠杆菌全细胞生物传感器，用于通过颜色变化检测气相和水相中的 PAHs。作者将编码萘降解调控蛋白 NahR 的 nahR 基因及其启动子 Pr、Psal...
工程化哺乳动物细胞设备用于监测和治疗性调节人体生理过程，是临床合成生物学的重要前沿，但现有方法难以使工程细胞在不依赖天然受体和信号通路的情况下专一感知胞外配体。本文报道模块化胞外传感器架构（MESA），这是一种自包含的受体与信号转导平台，与天然细胞过程高度正交，由可独立调节的蛋白模块组成，便于性能优化和识别新配体。MESA 通过配体...
本文报道了一种用于液相中重金属检测的高灵敏全细胞生物传感器。该传感器由涂覆聚电解质多层（PEM）的Love波声表面波器件构成，采用大肠杆菌（Escherichia coli）作为生物受体，因为有毒重金属会改变其粘弹性。声学传感器由AT切石英基底、叉指换能器和SiO2导波层组成；但SiO2在盐溶液中易降解。介孔TiO2具有良好的机械和...
本文报道了在水相中合成巯基丁二酸（MSA）包覆的 CdSe 和三元合金 CdSe(S) 量子点（QDs）的方法，并系统比较了二者在尺寸、晶体结构、表面化学、光稳定性、活性氧（ROS）产生及细胞毒性方面的差异。两种量子点经 TEM、XRD、紫外-可见吸收和光致发光光谱表征，尺寸相近（约 2 nm），但核心组成和表面化学不同。结果表明，...
膜生物反应器（MBR）中生物膜形成与 N-酰基高丝氨酸内酯（AHLs）等群体感应信号分子的产生密切相关。本研究从 MBR 活性污泥中分离得到 200 株形态不同的细菌，并采用两种全细胞生物传感器系统——Chromobacterium violaceum CV026 和 Agrobacterium tumefaciens A136——...
本文报道了一种用于饮用水中快速筛查毒性物质的芯片生物传感器。该器件包含封闭微流控细胞培养腔，腔内接种活细胞，并将电细胞-基底阻抗传感（ECIS）工作电极创新地布置为石英晶体微天平（QCM）谐振器的上电极，使同一细胞单层可同时进行阻抗与质量/声学测量。当有毒水样导致细胞损伤或凋亡时，细胞膜介电特性下降、细胞间及细胞-基底间隙增大，使阻...
金属（类金属）作为环境污染物的意义使其成为生态毒理学优先对象，需要开发灵敏、低成本方法以高效检测并监测环境中的这些污染物。传统分析技术存在成本高、操作复杂等缺点。原核或真核全细胞生物传感器（WCB）是用于环境监测的最新分子工具之一，其将细胞作为整合报告器，把报告基因融合到重金属响应启动子下。本文报道在热四膜虫 Tetrahymena...
砷广泛存在于食品、水和土壤中。无机砷主要来自地球化学过程，而甲基砷类化合物可由微生物转化无机砷产生，也可人为引入。甲基砷酸单钠盐（MSMA）曾广泛用作除草剂，罗沙酮（Rox）等芳香砷类化合物则用作禽畜促生长剂。有机砷在环境中可降解为无机砷，其毒性取决于氧化态、化学组成和生物可利用性。本文报道三价含砷物种是这些有机砷化合物的活性形式。...
本研究报道了一种用于化学受体无标记功能检测的新型生物工程细胞基生物传感器。该传感器基于光寻址电位传感器（LAPS）对局部细胞外酸化进行测量。作者将人苦味受体 hT2R4 和秀丽隐杆线虫嗅觉受体 ODR-10 表达于人胚肾 HEK-293 细胞膜上，并以可移动聚焦激光照射目标单细胞，监测受体与特异性配体结合后的功能响应。利用腺苷酸环化...