细菌活细胞传感器是检测环境毒素的有力工具。本研究建立并验证了基于DNA甲基化记忆功能的大肠杆菌阿拉伯糖传感器系统的流式细胞术读出方法。流式细胞术操作便捷，可实现多参数分析，并提供单细胞异质性信息，有利于此类传感器系统的进一步发展。鉴于抗生素污染与多重耐药病原体的重要性，作者设计了一种四环素传感器系统：通过用编码四环素阻遏蛋白的tet...
代谢工程中动态通路控制的关键在于人工调控系统组分可调节。本文设计并构建了一种血红素响应调控系统，包含血红素生物传感器 HrtR 和 CRISPR 干扰（CRISPRi），用于在维持胞内血红素稳态的同时调控化学品合成。通过半理性设计和 HrtR 位点饱和突变，获得一系列具有不同灵敏度和阈值的工程化生物传感器；血红素滴定和分子动力学模拟...
带负电荷的脂多糖（Lipopolysaccharide, LPS）是多种革兰氏阴性菌外膜的主要内毒素成分，可作为间接检测这些病原体的有用生物标志物。例如，大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）可感染几乎所有年龄段人群，并与食品和饮用水污染相关。现有诊断和检测方法往往费时、费力或昂贵，因此需要一种简便、灵敏、快...
芯片上细胞培养装置已广泛用于哺乳动物细胞和细菌研究，但多数设计依赖多层PDMS微流控阀，制造和操作复杂。本文提出一种基于单层PDMS微流控阀的芯片上大肠杆菌培养腔。为实现培养基持续流动，作者开发了一种（半）常闭单层微流控阀：在静息状态下，阀体侧边约0.5 µm缝隙允许培养基通过并阻挡细菌；施加负压时柔性PDMS膜变形，使细菌进入培养...
安全饮用水是公共卫生和人类福祉的基本保障。世界卫生组织与联合国儿童基金会等机构将饮用水中大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）的存在视为卫生不足和重大健康风险指标，因此全球通常以 100 mL 饮用水中不得检出 E. coli 作为卫生标准。现行美国环保署（EPA）方法依赖膜过滤后在选择性培养基上培养，通常需...
开发实时、便携、低成本的病原菌传感器非常重要，因为酶联免疫吸附测定（ELISA）和聚合酶链反应（PCR）等常规方法成本高、耗时长且需要专业人员操作。本文报道一种基于互指电极（IDE）阵列的便携式、低成本阻抗生物传感器，以大肠杆菌（E. coli）为模型展示其可行性。通过在 IDE 表面修饰大肠杆菌外膜蛋白（OMP）Ag1 适配体，调...
针对尿路感染中最常见的病原菌大肠杆菌，本研究采用微接触印迹技术制备了定制型大肠杆菌识别受体，并将其集成到表面等离子共振（SPR）传感芯片上，实现水溶液和模拟尿液中结合事件的实时、无标记检测。以N-甲基丙烯酰基-L-组氨酸甲酯（MAH）为功能单体，在SPR金芯片表面构建分子印迹聚合物（MIP）薄膜；聚合过程中将银纳米粒子（AgNPs）...
目前缺乏可负担、灵敏、快速、现场检测奶中病原体的诊断方法。为此，作者开发并优化了一种基于现场比色的可持续检测方法，采用 L16(5^4) Taguchi 设计，无需 PCR 扩增即可在数小时内获得结果。为确定大肠杆菌污染水平，先用 150 µL 母乳诱导，再将 B-PER 细菌蛋白提取试剂盒加入含藻酸盐微胶囊检测液的体系中。该新型 ...
毒性鉴定评价（TIE）可用于复合环境水样中污染物的分类与识别，但传统毒性生物测定通量有限，难以扩展至大样本。本文报道了一种高通量TIE第一阶段方法，采用基于荧光细胞氧化（CO）生物传感器的96孔微孔板检测体系。该传感器由表达氧化还原敏感绿色荧光蛋白roGFP2的大肠杆菌细胞构成，通过400 nm与485 nm双激发、525 nm发射...
合成遗传器件可在活细菌中执行分子计算，感知多种环境化学信号并按人工设计进行逻辑处理。IMPLY 是四种基本逻辑功能之一，属于“若P为真则输出跟随Q，否则为真”的约束型逻辑。本文借鉴电子学层级思想，在单个大肠杆菌细胞中设计、构建并优化了一种全谱转录级联合成遗传 IMPLY 门，使其能够感知并整合两种环境化学信号。该 IMPLY 门被进...
霉菌毒素污染食品和饲料是全球性问题，可对人和动物造成急性和慢性健康危害。本文报道了一种基于大肠杆菌（E. coli）的电化学生物传感器，用于黄曲霉毒素B1（AFB1）和玉米赤霉烯酮（ZEN）的毒性评估。该传感器以E. coli作为信号识别元件，以对苯醌（p-benzoquinone）作为电子介质，并采用两步反应程序将介质与霉菌毒素分...
木糖氧化途径（XOP）是原核生物中替代传统戊糖同化途径的重要代谢路线，起始于 D-木糖被氧化为 D-木酮酸，再转化为 α-酮戊二酸或丙酮酸加乙二醛。XOP 的主要缺陷是 D-木酮酸中间体持续积累，导致培养基酸化并抑制细胞生长与代谢物再同化。本研究开发了一种 pH 响应型合成遗传控制器，利用改造的跨膜转录因子 CadCΔ 作为传感元件...
微波谐振器传感器因可无接触、无标记监测液体培养基中细菌生长而备受关注。本文提出一种基于一对平面开环谐振器（SRR）的新型无标记微波生物传感器，用于非侵入式监测固体琼脂培养基上的细菌生长。传感器由两个谐振频率略有差异的 SRR 构成，以差分方式工作；以传输系数 S21 作为传感响应，设计并测得的品质因子高于 200，以保证高分辨率。1...
本文首次报道一种基于非裂解 M13 噬菌体的高灵敏、高选择性电化学阻抗谱（EIS）细胞传感器，用于粪大肠菌群的早期检测。作者通过循环伏安法在玻璃碳电极表面电沉积金纳米颗粒，并利用 3-巯基丙酸连接子和 EDC/NHS 零长度交联化学将 M13 噬菌体共价固定于金纳米颗粒上，随后用乙醇胺和牛血清白蛋白封闭表面以减少非特异性结合。该 M...
在生物传感器制备中，将生物识别元件包埋于聚合物基质可高效固定其结构并保留活性；对活细胞而言，基质和聚合过程的生物相容性尤为关键。天然生物聚合物凝胶（如海藻酸盐）生物相容性好、聚合条件温和，但稳定性差；合成聚合物（如聚乙烯醇，PVA）稳定性更好，却常需化学或物理处理，降低生物相容性。本文开发了一种通过非溶剂诱导相分离（NIPS）将细菌...
本研究构建了一种新型细菌基因毒性检测菌株 E. coli BL21/pUC-PST，其中 λ 噬菌体 SRRz 裂解基因簇由新设计的 SOS 响应启动子 Psos-box 控制。该生物传感器在与致突变物接触 0.5 h 后发生响应，培养液浊度变化可肉眼与对照区分。系统对丝裂霉素 C、甲胺磷、甲基甲磺酸酯、二硫酮和二氯氟菌胺五种模型 ...
近年来，生物炼制对高价值化学品合成提出更高要求，内酰胺是尼龙工业中产量达百万吨级的重要大宗化学品。为筛选高产内酰胺生产菌株，亟需高通量内酰胺传感策略。本文报道一种稳健的活体内酰胺生物传感器，其由水凝胶微球封装工程化内酰胺响应大肠杆菌微菌落构成。该微球可通过液滴微流控技术便捷制造，制造速率最高可达每小时1000万个。传感器能够以剂量依...
本文报道了一种用于测定大肠杆菌（E. coli）和金黄色葡萄球菌（S. aureus）活菌数量的方法。该方法将适配体功能化磁珠分离与基于电导率的检测相结合：先用适配体修饰的磁珠从水样中特异性捕获目标菌，再将其转入培养基中，通过实时、无接触地监测培养基电导随时间的变化来表征细菌生长动力学。生长曲线中进入对数期前的滞后期持续时间可用于推...
本文报道了一种基于氧化石墨烯（GO）丝网印刷电极的电化学免疫传感器，用于检测大肠杆菌（E. coli）。首先采用2-氨基对苯二甲酸对GO进行氨基功能化，得到NH2-GO，并将其滴涂于碳基丝网印刷电极工作区。随后通过EDC/NHS活化，将抗E. coli O157:H7抗体共价固定于电极表面，并用Tween-20封闭非特异性位点。检测...
ColiSense是一种用于快速检测大肠杆菌（E. coli）的光学生物传感器系统，以β-葡萄糖醛酸酶（GUS）作为大肠杆菌生物标志物酶，并采用6-氯-4-甲基伞形酮-β-D-葡萄糖醛酸（6-CMUG）作为荧光底物。与常规快速GUS方法不同，该系统先裂解样品中的细菌并洗脱提取GUS，在无颗粒和完整细菌存在下直接测定提取酶的连续荧光动...