本文设计了一种基于阻抗的 DNA 多重生物传感器，用于同时检测大肠杆菌（yaiO 基因）及其毒力 f17 变异株。将巯基化 DNA 双探针自组装到金纳米粒子修饰的丝网印刷碳电极（AuNPs/SPCE）表面，以识别 yaiO 和 f17 基因的特定序列。通过监测阻抗响应并拟合等效电路模型，确定了生物电极制备的最佳条件。当生物电极识别目...
能够准确、快速检测溶液中细菌浓度的生物传感器对饮用水安全评估等应用具有重要意义。近年来，量子点因强发光特性和可功能化能力成为生物传感候选材料。本文研究羧基化石墨烯量子点（CGQDs）与抗菌肽 Cecropin P1 共轭后用于检测大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）。作者建立了以荧光强度变化为核心的生物传感...
近期提出的基于宏观菌落光衍射现象的光学生物传感器细菌鉴定方法可提供超过98%的分类准确率。然而，如此高的准确率依赖于衍射图案空间强度分布的可比性和可重复性，因此必须消除所有与菌种/菌株无关且影响衍射图案的因素。本研究考察了细菌菌落与照明光束错位对从衍射图案中提取的分类特征变异的影响。结果表明，扫描模块引入的错位显著影响衍射图案及用于...
本文首次提出一种结合生物传感器引导的大气常温等离子体（ARTP）诱变与基因组洗牌的菌株改良策略，用于提高大肠杆菌中莽草酸（SA）的生产水平。应用该策略使 SA 产量提高 2.7 倍、生长提高 2.0 倍。该策略以莽草酸生物传感器 pSenSA 作为筛选工具，通过 ARTP 构建突变库，并利用红色荧光报告蛋白 mCherry 快速初筛...
金属有机框架（MOF）被认为对生物传感器开发非常有用。本文首次报道利用水分散性铽基 MOF（Tb-BTC，BTC=1,3,5-苯三甲酸）对大肠杆菌（E. coli）进行光学检测。通过紫外-可见、荧光、傅里叶变换红外光谱、X 射线衍射和电子显微镜等表征证实 Tb-BTC 成功合成。将 Tb-BTC 与抗 E. coli 抗体进行生物界...
基因编码生物传感器是筛选代谢物生产菌株的有力工具。传统基于生物传感器的筛选常采用荧光激活细胞分选（FACS），但其仅测量单细胞胞内荧光，细胞间信号差异会降低筛选准确性。为克服该局限，作者将生物传感器与液滴微流控结合，建立荧光激活液滴分选（FADS）方法，在独立液滴微环境中以多细胞水平检测标记细胞。研究以先前报道的3-脱氢莽草酸（3-...
本研究利用携带费氏弧菌（Vibrio fischeri）改造 lux 操纵子的合成荧光大肠杆菌生物传感器，筛选 23 种化合物的细菌群体感应（QS）抑制活性。该传感器以 LuxR 识别外源 AHL 3OC6HSL，并驱动绿色荧光蛋白（GFP）表达。结果显示，PCA、PQS、MOQ 和 genipin 在 50 µM 下分别将 QS ...
为快速、灵敏地监测牛奶中病原微生物污染并保障公共卫生，作者开发了一种基于硝酸纤维素膜的比色抗体层叠垫（stack pad）生物传感器。该装置是对侧向流免疫分析的改良，由上至下依次包含样品垫、结合垫、六层大肠杆菌DH5α阻断层和含干燥底物的吸收垫；结合垫中预载与辣根过氧化物酶（HRP）偶联的抗大肠杆菌抗体。牛奶样品加入后，目标菌与HR...
遗传编码生物传感器广泛用于合成生物学和代谢工程，但已报道的木糖生物传感器过于敏感且工作范围有限，难以满足多数传感应用。本研究对大肠杆菌 XylR 进行定向进化，并构建基于 XylR 及其操纵子 xylO 的木糖生物传感器。含突变 XylR 的传感器工作范围较对照提高近 10 倍；XylR 中单个氨基酸突变 L73P 或 N220T ...
SlyA 是沙门氏菌和大肠杆菌中调控毒力基因及表面组分表达的反沉默转录因子，主要通过拮抗 H-NS 抑制子发挥作用。此前报道 ppGpp 可促进 SlyA 二聚化并增强其在 pagC 启动子的 DNA 结合，从而上调该基因表达；而实时监测活菌内 ppGpp 水平一直是 stringent response 领域的难题。作者因此设想 ...
本研究利用基于大肠杆菌（E. coli）的全细胞细菌荧光素酶生物传感器，研究张力烃2,2’-双(双环[2.2.1]庚烷)（BBH）的毒性。该传感器将发光杆菌（Photorhabdus luminescens）luxCDABE荧光素酶基因与多种应激诱导启动子转录融合，当细胞受到毒性刺激时发光增强。结果表明，BBH具有基因毒性，可诱导细...
快速高效识别水和生物流体中的细菌病原体是医疗、食品安全和公共卫生的重要问题，需要低成本、高效的传感策略。阻抗传感器因可靠和易用而成为细菌检测的有前途工具。本文报道了一种基于两亲性聚(3-己基噻吩)-b-聚(3-三乙二醇噻吩)（P3HT-b-P3TEGT）的生物界面，用于无标记阻抗法检测大肠杆菌（E. coli）。该生物界面由 P3H...
高效体内再生 NADH 和 ATP 对优化高附加值化学品生产及合成代谢途径活性至关重要。目前，这类辅因子再生途径主要在体外测试和表征，但体外测量不能反映生理条件下的酶活性，可能产生误导。本文构建了一个用于测试和比较 NADH 再生系统的体内平台。通过删除大肠杆菌二氢硫辛酰胺脱氢酶基因 lpd，使丙酮酸脱氢酶和 2-酮戊二酸脱氢酶失活...
转录因子（TF）生物传感器天然存在于代谢通路中，用于维持细胞生长并对环境波动提供鲁棒响应。扩展代谢生物传感器，即生物转化通路与响应下游效应代谢物的 TF 级联，可提供超越天然效应物的传感能力，用于实现情境感知合成基因回路和生物观测器。然而，此类多步回路的工程化面临稳定性与鲁棒性挑战。为简化代谢通路中 TF 生物传感器的设计，本文研究...
2′-岩藻糖基乳糖（2′-FL）是人乳低聚糖中主要的岩藻糖基化成分，具有益生元、抗病原、抗炎和降低神经退行性疾病风险等健康益处。本研究开发了一种用于检测 2′-FL 的全细胞荧光生物传感器。通过组成型表达 α-L-岩藻糖苷酶，工程化大肠杆菌可将 2′-FL 催化裂解为 L-岩藻糖和乳糖；采用 lacZ 缺失但保留 lacY 的 E....
过去数十年，生物传感器技术被广泛用于疾病诊断以及水和食品中污染物的检测。随着机器人、物联网和医疗传感技术的发展，迫切需要低成本、可重复使用或可回收的柔性传感器。表面声波（SAW）柔性生物传感器因高可重复性、可靠性和无线可控性而成为最有前景的技术之一。本文首次报道了一种基于氮化铝（AlN）薄膜、制备在可回收聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）...
有机砷和无机砷均可能危害人体健康。尽管有机砷毒性通常低于无机砷，但其在环境中可通过化学和生物过程转化为无机砷，因此发展有机砷检测工具具有重要意义。基于砷响应遗传系统的生物传感器通常由识别砷的调控蛋白 ArsR 控制，因此可通过改造 ArsR 的选择性来改变生物传感器的目标选择性。本研究通过遗传工程改造 ArsR，将大肠杆菌（E. c...
近红外（NIR）诱导的反斯托克斯荧光在复杂样品生物检测中具有优势，但常用上转换纳米颗粒（UCNPs）荧光强度不足，难以满足高灵敏生物检测。本文构建基于 NIR 激发的磁-荧光细菌检测策略，采用高近红外转换效率的 CaS:Eu,Sm,Mn 和 SrS:Ce,Sm,Mn 双色荧光纳米颗粒，分别偶联细菌识别片段替考拉宁（TEC）和多粘菌素...
为寻找病原菌快速识别的替代方法，本研究采用氧化锌纳米颗粒（ZnO NPs）和多壁碳纳米管（MWCNTs）作为标记分子。首先测定两种纳米材料抑制β-半乳糖苷酶活性的最佳浓度，即纳米材料结合酶后抑制其催化邻硝基苯基-β-D-半乳糖苷（ONPG）水解。随后向体系中加入不同浓度大肠杆菌，比较两种纳米材料的检测能力。由于纳米材料尺寸小、反应活...
开发并制造了一种基于介导型电化学生物传感器、用于评估急性水毒性的水质预警仪器 Model ETOX18-01，具有低电流检测（0.1 nA）、精确恒温控制、自清洁和远程数据传输等特征。该仪器以集成微生物电极为核心，该电极由玻璃碳电极修饰由大肠杆菌、硫黄素、碳纳米点和壳聚糖组成的活性生物膜构成。为验证性能，使用 Model ETOX1...