沉积物是水生生态系统正常功能的关键组成部分，也是已知最大的有害污染物储存库。沉积物相关污染物种类繁多，可能对水生生物群落产生危害并影响生态系统功能。全细胞生物传感器是一种快速且具生物学相关性的环境毒性评估工具。本研究开发了一种基于生物测定的毒性测量系统，利用基因改造细菌构建全细胞光学生物传感器。具体而言，将报告细菌整合并固定于光纤尖...
土壤微生物燃料电池（SMFC）是用于土壤供电生物传感器的创新装置。然而，传统SMFC传感器依赖阳极生物传感，在有毒污染物的长期连续监测中可能不稳定。本文开发了一种基于碳毡的阴极SMFC生物传感器，并将其应用于土壤供电的重金属离子长期传感。该SMFC生物传感器在1000 Ω外负载下产生约400 mV的输出电压。注入金属离子后，SMFC...
土壤微生物燃料电池（SMFC）最初是利用土壤中微生物将有机质转化为电能的装置。近年来，基于SMFC的生物传感器成为实时、快速监测土壤质量与土壤污染的新方向。与传统生物传感器相比，SMFC生物传感器具有成本低、结构简单、可原位部署和长期自供电监测等优势，适合用于土壤质量或污染的原位长期监测。本综述系统介绍了近年来发展的不同SMFC生物...
本研究建立酵母微生物燃料电池（MFC）作为生物传感器，用于环境水体中溶解氧（DO）浓度的原位监测，其中酵母和葡萄糖底物分别作为生物催化剂和燃料。研究考虑了温度、pH和电导率等多种环境因素。首先在外部电阻1000 Ω条件下，用不同DO浓度（0–8 mg/L）的蒸馏水测试传感器性能，DO与电流密度呈非线性（指数）关系。随后在不同环境条件...
本文报道利用结合表面等离子共振（SPR）和光波导光谱（OWS）的倏逝波光学生物传感器，原位监测固相表面连接单链DNA（ssDNA）链的生长。通过滚环扩增（RCA）实现grafting-from方式生长，锚定在金传感器表面的ssDNA链随时间逐渐延长并被光学追踪。当聚合物链密度足够高时，ssDNA形成厚度超过10 μm的刷状结构，可支...
原位监测技术可为生物修复中外源菌接种后的细菌迁移提供新见解。本研究采用实时、非破坏性光学传感器（光纤探针，optrode）监测两种荧光标记细菌在饱和砂柱中的原位迁移：绿荧光蛋白（Gfp）标记的亲水假单胞菌 Pseudomonas putida 和番茄荧光蛋白（tdTomato）标记的疏水红球菌 Rhodococcus erythro...
铜污染对水环境构成严重威胁，但原位铜监测方法仍缺乏。本研究对大肠杆菌 Rosetta 进行遗传改造，分别以 T7 启动子（Pt7）和 CusC 启动子（PcusC）驱动表达孔蛋白 OprF 和核黄素合成基因 ribB，使菌株能够合成孔蛋白并感应 Cu2+ 以产生核黄素。该工程菌膜通透性提高，核黄素产量（1.45–3.56 μM）与 ...
三磷酸腺苷（ATP）在能量代谢和细胞外嘌呤能信号中起关键作用。本文首次报道了一种由简便、高效的无模板电沉积制备的三维双金属 Au/Pt 纳米花修饰 ATP 微电极生物传感器，实现了细胞 ATP 分泌的局部检测。该 ATP 生物传感器通过共固定葡萄糖氧化酶（GOx）和己糖激酶（HEX）构建，具有长期稳定性（4 ℃ 保存 14 天后仍保...
浅层地下水井是许多农村和城郊社区的主要饮用水源，但易受粪便污染。在线监测井水质量有助于评估健康风险。微生物燃料电池（MFC）可利用粪便污染中的有机物发电，因而适合作为低成本生物传感器。本研究评估了四种 MFC 构型在地下水井不同区域用于监测粪便污染事件的适用性，包括沉积物/主体液体（SED/BL）、沉积物/沉积物（SED/SED）、...
器官芯片是用于模拟人体组织与器官重要生物学和生理参数的微型化微流控三维模型，近年来已成为个性化医疗和药物筛选的可行平台。这些体外模型具有仿生组成、结构和功能，有望替代传统平面静态细胞培养，并弥补现有临床前动物模型与人体之间的差距。多个类器官模型还可通过微流控相互连接，以分析多器官相互作用。尽管已建立多种人源器官芯片模型，但多传感器系...
生化需氧量（BOD）是水质评价的常用指标。传统生物电化学BOD传感器因阳极反应需厌氧条件，通常采用封闭型结构，难以直接用于曝气池等好氧环境。本研究设计了一种新型开放式生物电化学BOD传感器（iBOB），将无防氧保护的开放式阳极直接插入间歇曝气的畜禽废水罐中，并用恒电位仪控制阳极电位。该传感器在曝气与非曝气阶段均能产生相近电流，且电流...
海洋环境退化尤其受烃类污染影响，已成为欧洲当局关注的问题。传统总毒性评估方法（ISO 11348 标准）不适合港口、浴场等原位监测场景。为此，细菌生物传感器成为合适工具。本文报道一种用于原位毒性监测的创新生物发光生物传感器，其核心是将野生海洋发光菌 Aliivibrio fischeri ATCC® 49387™包埋于琼脂糖基质中，...
本文开发了一种可潜水微生物燃料电池（SBMFC）生物传感器，用于环境水体中溶解氧（DO）的原位实时监测。该传感器以家庭污水作为唯一燃料和接种物，无需外部电源。首先在不同 DO 水平的自来水中考察其性能：在 1000 Ω 外阻下，电流密度（5.6±0.5–462.2±0.5 mA/m2）随 DO 浓度线性增加至 8.8±0.3 mg/...
本研究提出一种新型时间分辨光纤 Optrode 系统，用于准确、实时、原位检测生物传感器生物体产生的荧光蛋白。该系统能够识别、表征、区分并定量红色和绿色荧光标记生物体，既适用于单独培养，也适用于混合水培养。在沙基质微宇宙中同样可实现检测，且信号强度的一致降低表明光纤收集体积约减少三分之一。Optrode 的灵敏度足以检测 1.9×1...
本文提出一种地下生物电化学系统（BES）生物传感器的概念验证，用于监测通过胞外电子传递发生的微生物呼吸。系统包含开源三通道微控制器单元（MCU）恒电位仪，可进行时电流法测量；实验室测试显示其精度在0.95±0.58%（95%置信限）内与商业恒电位仪相当。该恒电位仪可耐受-30℃，成本约600美元，适合野外大规模部署。MCU恒电位仪与...
本研究开发了一种壁式射流型微生物燃料电池（MFC）生物传感器，用于原位监测厌氧消化（AD）过程。该传感器以固定化电活性生物膜为识别元件，具有便携、样品流通水力停留时间短、便于连续运行等特点。MFC被安装于小型上流式厌氧固定床（UAFB）反应器的循环回路中，与pH探头和沼气流量计联用，实时监测发酵液pH和沼气流量。实验通过改变进料浓度...
本研究开发了一种基于可浸没微生物燃料电池（SUMFC）的生物传感器，用于原位监测地下水中微生物活性与生化需氧量（BOD）。阳极是否形成生物膜是传感器适用的关键：新鲜阳极用于微生物活性测定，而生物膜阳极用于BOD测定。配备生物膜阳极的SUMFC电流密度与BOD呈线性关系，最高可达250 mg/L（约233±1 mA/m²），响应时间<...
本研究制备并测试了一种用于泪液非侵入性生物监测的软性隐形眼镜生物传感器（SCL-biosensor）。该传感器在聚二甲基硅氧烷（PDMS）隐形眼镜表面构建酶固定化电极，采用功能聚合物微加工技术，以PDMS和2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱（MPC）聚合物为主要材料。体外表征显示，输出电流与葡萄糖浓度在0.03–5.0 mmol·L−1范...
生物需氧量（BOD）是评估水中污染物有机质含量最常用的指标，但传统 BOD 测定耗时长、劳动密集且为离线检测。本研究基于微生物燃料电池（MFC）原理开发了一种 BOD 生物传感器，用于对家庭污水中可生物降解有机碳含量进行在线和原位监测。在 22±2 °C、电导率 1.53±0.04 mS/cm、pH 6.9±0.1 条件下，含 BO...
本文报道了一种基于液体中浸没式共振微悬臂梁的纳米机械生物传感器，用于原位监测组织蛋白酶B（Cathepsin B, CTSB）对四肽GFLG（Gly-Phe-Lys-Gly）的水解。传感器表面经氨基化修饰后，通过EDC/NHS化学偶联固定聚乙二醇化GFLG（PEG-GFLG）肽链。当CTSB在酸性磷酸盐缓冲液中催化切割GFLG时，部...