Aspects of Electrochemical Biosensors Using Affinity Assays.
近几十年来，生物标志物检测受到广泛关注。及时识别和定量与疾病、感染或污染物相关的蛋白质、核酸和小分子，在医学、食品安全和环境质量控制中日益重要。现有先进生物标志物检测方法主要依赖标准免疫分析技术，需要专业实验室设备和受训人员，限制了其在即时检测（PoC）等场景中的广泛商业化应用。小型、稳健的电化学生物传感器是复杂样品中分析生物标志物...
Biomimetic Sol-Gel Chemistry to Tailor Structure, Properties, and Functionality of Bionanocomposites by Biopolymers and Cells.
本文综述了仿生溶胶-凝胶化学在调控生物大分子与细胞基生物纳米复合材料结构、性质和功能中的应用。天然生物硅化仅由硅藻等生物在接近中性的水溶液、常温及约100 μM硅酸浓度下高效完成，并受蛋白质调控形成层级有序结构；而传统溶胶-凝胶技术常需酸/碱、有机溶剂和加热，易导致蛋白变性、酶失活和细胞死亡。文章以硅藻为例，比较了生物硅化与传统溶胶...
Microbial Biosensors for Rapid Determination of Biochemical Oxygen Demand: Approaches, Tendencies and Development Prospects.
生化需氧量（BOD）是评价水质的重要指标。自日本学者 Karube 于 1977 年首次报道基于微生物的 BOD 传感器以来，40 余年间，基于多种微生物细胞的 BOD 生物传感器在原理、材料和实际应用方面不断积累，已形成相对独立的生物技术方向。传统 BOD5 测定需 5 天，难以满足实时监测需求；微生物生物传感器可将测定时间缩短百...
Challenges and opportunities of using immobilized lipase as biosensor.
本文综述固定化脂肪酶生物传感器的发展、应用与挑战。第一代生物传感器仅通过产物或反应物天然介导剂的增减实现电子转移；第二代引入人工氧化还原介导剂，如有机染料，以提高重现性和灵敏度；新一代主要基于电子迁移原理，并可用选择性、精确性和灵敏度等指标进行高效定量。甘油三酯（TG）通常用气相色谱或化学/酶学方法检测。将脂肪酶固定于固体载体可增强...
Esterases as emerging biocatalysts: Mechanistic insights, genomic and metagenomic, immobilization, and biotechnological applications.
酯酶是一类催化酯键水解与形成的水解酶，在工业酶市场中占有重要地位。凭借其独特的生物催化特性，酯酶可用于环境可持续设计，包括生物质降解、食品与饲料工业、乳制品、纺织、农药（除草剂、杀虫剂）、生物修复、生物传感器开发、抗癌、抗肿瘤、基因治疗及诊断等。酯酶可从多种哺乳动物组织、动物和微生物中分离获得，极端环境来源酯酶的发现进一步提高了研究...
Microbial lipases and their industrial applications: a comprehensive review.
脂肪酶是一类多功能酶，可来源于动物、植物和微生物，其中微生物脂肪酶（EC 3.1.1.3）因来源多样、产量高、易于遗传操作、稳定性好且供应稳定，在工业中具有重要价值。微生物脂肪酶可催化长链三酰甘油的水解、酯化、醇解、转酯化和氨解等反应，并广泛应用于生物柴油、食品饮料、皮革、纺织、洗涤剂、医药和医疗等领域。固定化可显著提高脂肪酶的稳定...
Enzyme nanoparticles and their biosensing applications: A review.
酶纳米颗粒（ENPs）是酶分子在纳米尺度（10–100 nm）形成的聚集体，可经透射电镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、紫外-可见光谱、X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）、扫描电镜（SEM）和电化学阻抗谱（EIS）表征。酶具有底物特异性、催化活性及温和条件下调控代谢反应的能力，但直接应用易降解，影响分析器件性能...
Immobilized bacterial biosensor for rapid and effective monitoring of acute toxicity in water.
使用微生物如细菌的生物传感器具有生命周期短等优势。一种已开发的比色生物传感器技术是利用大肠杆菌（E. coli）生物反应器介导的普鲁士蓝形成反应与铁氰化物。固定化可使细菌在不降低其生物受体能力的前提下长期使用。本研究旨在开发一种新型、快速的固定化细菌生物传感器，用于检测水中毒性化合物并评估其分析性能。采用包埋法将 E. coli 固...
Investigation of binding characteristics of immobilized toll-like receptor 3 with poly(I:C) for potential biosensor application.
本文报道了以Toll样受体3（TLR3）为生物识别元件的潜在生物传感器设计研究。TLR3是固有免疫中的病原识别受体，可识别双链RNA（dsRNA），而dsRNA常提示病毒感染。作者采用表面等离子共振（SPR）技术，系统比较了多种将重组人TLR3固定化到修饰金表面的方法，包括Ni(II)螯联合氨基偶联、马来酰亚胺硫醇偶联和氨基偶联，并...
Preparation, Characterization, and Application of Enzyme Nanoparticles.
酶是调控多种代谢反应的基本生物催化剂，在理想条件下具有高度底物特异性、高灵敏度和优异催化活性，因此被广泛用作工业催化剂。酶纳米颗粒因可用于环境保护、生化工程和生物医学而受到关注。理解酶纳米颗粒与其分析物之间的相互作用性质十分必要。多种酶/蛋白纳米颗粒已被固定化到电极或膜等基质上，用于构建生物传感器。在众多纳米材料和纳米颗粒中，有机纳...
Electrically nanowired-enzymes for probe modification and sensor fabrication.
酶因其精确的三维催化结构而具有高度特异性和选择性，但酶内氧化还原辅因子与电极之间的电子隧穿距离较长，常受球状蛋白结构绝缘影响。对于电化学活性酶，引入可移动氧化还原介体，尤其是纳米线，可扩散进入和离开酶活性位点，携带氧化还原当量，从而克服长距离电子隧穿限制。纳米线偶联酶因此受到生物传感器和电催化生物应用的广泛关注。本文系统综述了基于纳...
Marine polysaccharides: therapeutic efficacy and biomedical applications.
海洋中富含藻类、动物和植物等生物资源，可从中提取具有优良理化性质和生物活性的多种海洋多糖。其中，岩藻聚糖硫酸酯（fucoidan）、卡拉胶（carrageenan）、海藻酸钠（alginate）和壳聚糖（chitosan）因生物相容性、可降解性和生物活性而受到药物与生物医学领域广泛关注。综述系统总结了海洋多糖的多种治疗功效，包括抑制...
Improvement Strategies, Cost Effective Production, and Potential Applications of Fungal Glucose Oxidase (GOD): Current Updates.
真菌葡萄糖氧化酶（GOD）广泛用于烘焙、干蛋粉、饮料和葡萄糖酸生产等食品工业，并在化学、制药、纺织及其他生物技术领域具有新应用。GOD催化反应具有电化学适用性，使其可用于生物电子器件，尤其是生物燃料电池和生物传感器。此外，GOD在提高饲料喂养效率、抗菌活性、增强植物病原防御反应及诱导抗性等方面也有报道；在医学领域，GOD还被报道可通...
Bioconjugation and stabilisation of biomolecules in biosensors.
本文综述生物传感器中生物分子的生物偶联与稳定化策略。生物传感器依赖核酸、抗体、细胞或酶作为生物识别元件和信号分子，识别元件在换能器上的固定化与稳定化对开发新型及可商业化传感器至关重要。文章重点讨论可用于实际生物偶联的官能团，包括伯胺、羧基、巯基、羰基和碳水化合物，并系统比较不可逆固定化（共价结合、交联、包埋/微胶囊化）与可逆固定化（...
Enzyme Biosensors for Biomedical Applications: Strategies for Safeguarding Analytical Performances in Biological Fluids.
基于酶的化学生物传感器依赖生物识别。为了正常工作，酶必须能够催化特定生化反应，并在生物传感器正常工作条件下保持稳定。生物传感器的设计基于对目标分析物的了解，以及需要定量分析物所在基质的复杂性。本文综述了酶基安培生物传感器与含有目标分析物的复杂生物基质相互作用所产生的问题。安培酶基生物传感器检测最具挑战性的缺点之一是污损剂导致的信号降...
Aptamers, antibody scFv, and antibody Fab' fragments: An overview and comparison of three of the most versatile biosensor biorecognition elements.
生物传感元件的选择对开发最优生物传感器至关重要。抗体单链Fv片段（scFv）、抗体片段抗原结合单元（Fab’）和适配体是三种最通用的生物识别元件。本文概述了这三种元件的合成与工程改造、多种表面固定化技术，以及它们在生物传感器中的应用实例。文章最后从开发时间与成本、固定化难易程度与可变性、对分析物的亲和力、稳定性等方面对三者进行比较，...
Immobilization of Firefly Luciferase on PVA-co-PE Nanofibers Membrane as Biosensor for Bioluminescent Detection of ATP.
萤火虫荧光素酶催化的生物发光反应是测定三磷酸腺苷（ATP）的经典分析体系，但游离酶在溶液中不稳定且难以重复使用，将其固定于固体基底可部分解决该问题。本文以表面富含羟基的聚乙烯醇-乙烯共聚物（PVA-co-PE）纳米纤维膜为基底，先用三聚氯氰（cyanuric chloride）引入三嗪基团进行表面活化，再分别与1,3-丙二胺和生物素...
A yeast co-culture-based biosensor for determination of waste water contamination levels.
生化需氧量（BOD）是评价水体有机污染的重要指标，传统 BOD5 测定需 5 天，难以满足在线监测需求。本研究通过人工构建微生物共培养，开发用于快速测定 BOD 的生物传感器受体元件。作者依据底物特异性和生长曲线筛选酵母菌株，形成 Pichia angusta、Arxula adeninivorans 和 Debaryomyces ...
Single domain antibodies as a powerful tool for high quality surface plasmon resonance studies.
单域抗体是重组表达的无轻链功能性抗体，来源于骆驼科动物重链抗体，具有分子小、稳定性高、溶解性好和可高表达等特性。本研究展示了单域抗体作为生物传感器捕获分子的潜力。作者以抗绿色荧光蛋白（GFP）单域抗体（GFP-Nb）为模型，分别采用 Ni2+:NTA-多组氨酸标签、抗体-抗原、生物素-链霉亲和素以及胺基偶联等策略将其固定到 SPR ...
Investigating the effect of design parameters on the response time of a highly sensitive microbial hydrogen sulfide biosensor based on oxygen consumption.
本研究开发了一种基于耗氧信号的高灵敏度微生物硫化氢生物传感器，并系统考察细胞浓度、固定化床类型、硫化氢浓度及传感器几何形状四个设计参数对响应时间的影响。以 Thiobacillus thioparus 为识别元件，分别包埋于海藻酸钠和琼脂糖珠粒中；细菌以 H2S 为电子供体进行氧化代谢并消耗溶解氧，溶解氧下降作为检测信号。采用响应面...