Application of algae-biosensor for environmental monitoring.
针对水污染、过度施肥和污水处理不足等环境问题，本文提出一种基于活绿藻（Chlorella Kessleri）和智能移动实验室（IMOLA）的水质监测方法。该方法同时使用两套 IMOLA 系统，一套用于测量，一套作为参考，以验证测量系统内因污染引起的变化。IMOLA 包含发光二极管（LED），用于刺激固定在生物芯片上的活藻进行光合作用...
A novel Love Wave biosensor for rapid and sensitive detection of marine toxins.
海洋毒素由浮游生物产生，可通过食物链在贝类和鱼类中富集，对人类健康造成严重危害。因此，开发快速、高效的海洋毒素检测方法具有重要意义。本研究提出一种用于快速检测石房蛤毒素（okadaic acid, OA）的实时 Love Wave 生物传感器，并以 HepG2 细胞系作为传感元件。结果表明，该基于细胞的生物传感器能够实时反映 OA ...
Sensitive Detection of Proteopathic Seeding Activity with FRET Flow Cytometry.
越来越多的证据支持毒性蛋白聚集体或蛋白病理性种子在细胞间传播，是阿尔茨海默病及相关tau病等神经退行性疾病发病和进展的机制。tau种子的关键作用迫切需要灵敏检测生物样品中种子活性的方法。本研究将荧光共振能量转移（FRET）的特异性、流式细胞术的灵敏性和单克隆细胞系的稳定性相结合，建立超灵敏种子检测法，适用于重组样品和生物样品，包括人...
Defining an additivity framework for mixture research in inducible whole-cell biosensors.
本研究针对诱导型全细胞生物传感器中的混合物效应建模，建立并实现了新的加性框架。该方法是对有效剂量（EDp）概念的多变量扩展，能够考虑不同分析物之间的最大效应差异以及超过最大允许浓度后的响应抑制，从而实现Loewe加性在多相剂量反应框架中的直接应用。作者将该加性定义用于蓝藻生物传感器Synechococcus elongatus PC...
A UAV-Mounted Whole Cell Biosensor System for Environmental Monitoring Applications.
本研究报道了一种用于环境监测的便携式全细胞生物传感器系统，可应用于空气质量控制、水污染监测和辐射泄漏检测。系统由轻质机械外壳、温度调节系统和微流控细菌接种通道组成，总质量小于200 g，可作为细胞接种的便携式培养箱，并挂载于无人机上，用于监测偏远和难以到达的区域。反馈控制系统可将接种温度维持在0.05 °C以内。聚二甲基硅氧烷（PD...
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...