由于细菌趋化信号转导相对简单，大肠杆菌 Tar 和 Tsr 双跨膜趋化受体长期被视为生物传感器候选模型。以往研究主要采用 L-天冬氨酸和 L-丝氨酸作为典型配体，但 Tar 和 Tsr 还能识别多种类似物，其识别机制尚不清楚。为提取不同类似物识别的共同特征，作者对 38 个已知吸引物和 15 个非吸引物进行 PM6 量子化学计算，获...
大肠杆菌可作为生产生物燃料和重组蛋白等有用化合物的细菌细胞工厂，但其高效生产需要精细监测生长条件并优化代谢通量。为避免关键营养耗竭并提高产物产量，作者建议利用细菌天然的营养限制感知机制，即与胞内信使鸟苷四磷酸（ppGpp）生物合成相关的 stringent response。文中提出一种 ppGpp 生物传感器设计，将 ppGpp ...
丙二酰辅酶A（malonyl-CoA）是脂肪酸、多酮体、芪类和黄酮类等天然产物生物合成的重要前体，但大肠杆菌胞内 malonyl-CoA 水平较低，限制了其合成应用。为快速鉴定能够增强 malonyl-CoA 合成的菌株，作者开发了一种全细胞生物传感器。该传感器基于可响应三乙酸内酯（TAL）的突变 AraC 转录调控蛋白 AraC-...
血流感染是儿童发病和死亡的重要原因，快速准确鉴定病原菌可改善临床治疗。既往报道的电化学生物传感器有望提高检测速度与鉴别能力，但尚不清楚宿主年龄是否影响细菌生长特性，以及儿童血液样品在该传感器中的表现是否与成人不同。本研究将该新型技术用于检测加入儿童血液中的细菌，并与成人血液直接比较。研究仅使用成人和儿童志愿者各180 µL血液，接种...
我们开发了一种基于碳源利用的新型选择回路，在麦芽糖作为唯一碳源的培养基中建立并维持多代生长-生产偶联。与传统基于抗生素抗性的回路相比，我们首先证明该回路将细胞适应性偶联到代谢物生产的能力更稳健，即使经过多轮选择逃逸风险也低得多。随后将该选择回路应用于 L-色氨酸（L-Trp）生产优化。我们证明，无论应用于小规模定义明确的突变库，还是...
本研究报道了一种基于石墨烯场效应晶体管（G-FET）并借助吡啶标记DNA适配体（PTDA）检测大肠杆菌（E. coli）的生物传感器。适配体因对目标物具有高稳定性、高亲和力和易修饰性，被用作传感探针。作者首次从理论上讨论并实验验证了E. coli结合导致探针修饰石墨烯载流子密度变化。E. coli与适配体结合后引起适配体构象变化，使...
本文报道了一种优化的糖酵解通量生物传感器及其在检测生产菌株和突变库中通量改变中的应用。该传感器基于大肠杆菌 Cra 调控的 ppsA 启动子控制荧光蛋白合成，通过 GFP/RFP 荧光比值反映细胞内糖酵解通量。作者在不同碳源、6 种大肠杆菌菌株以及甲羟戊酸生产过程中验证了传感器对糖酵解通量的依赖性。随后，通过多重 FlowSeq 实...
细菌生物膜是医疗环境中感染的重要原因。表面等离子共振（SPR）生物传感器不仅可用于检测生物分子和表征生物材料，也可用于监测细菌膜形成。本文报道了一种角度型 SPR 生物传感器用于实时监测细菌生长、生物膜形成及不同清洁剂作用下生物膜去除的概念验证研究。该自制 SPR 仪器可同时记录临界角和共振角，从而提供常规强度型 SPR 系统难以获...
为应对细菌感染带来的医疗、食品与环境监测需求，本文报道了一种基于致密且有序排列的噬菌体层的细菌传感元件。该传感元件利用针对特定细菌菌株的T4噬菌体作为天然识别元件，通过表面化学修饰提高噬菌体表面覆盖度，并采用交变电场使噬菌体以尾朝上的取向沉积，从而增加可用受体结合蛋白数量、降低空间位阻。与传统随机取向噬菌体层相比，该方法使细菌捕获灵...
细胞内 pH 是调控酶促代谢、跨膜转运及细胞存活的关键参数，其异常变化可导致蛋白错误折叠和细胞功能紊乱。为实现对细胞内 pH 的非侵入、高时空分辨率监测，作者构建了一套新型遗传编码 FRET 型 pH 生物传感器工具箱 FluBpH。该工具箱以 FMN 结合荧光蛋白 EcFbFP 作为 FRET 供体域；EcFbFP 对酸性环境具有...
紧密且可调的基因表达控制是合成生物学构建可预测基因线路和实现理想表型的重要目标。阐明启动子的序列-功能关系对转录水平操纵基因表达尤为关键，尤其适用于依赖转录调控因子的诱导系统。本文采用大规模并行 sort-seq 方法，结合流式细胞分选（FACS）与高通量测序，对大肠杆菌甲醛诱导启动子 Pfrm 进行单核苷酸分辨率分析。将突变甲醛诱...
磁弹性生物传感器对生物物种具有质量敏感性，并可在病原菌检测中提供可靠性和重现性。本研究以 Metglas 2826MB3 非晶合金带为基底，经机械抛光后用直流磁控溅射沉积 Cr 和 Au 层，并切割为 5 mm×1 mm 传感条。研究比较了胱胺（CYS）、半胱胺（CYSTE）和巯基丙酸（MPA）三种硫醇在金表面形成自组装单分子层后对...
随着复杂样品中选择性识别微生物的需求日益增长，传统微生物鉴定方法因耗时、费力且昂贵而难以满足快速检测要求。近年来，研究者发展了多种替代检测策略，包括将硅纳米颗粒、微流控、液晶、碳纳米管等组件与传感技术整合，用于微生物检测。许多研究采用抗体作为识别元件，通过靶细胞与抗体结合位点之间的特异性相互作用实现细胞识别和检测。尽管天然抗体具有高...
凝集素是一类通过碳水化合物识别结构域（CRD）识别碳水化合物并参与多种生理与免疫过程的蛋白质，在病原识别、病原中和及生物传感捕获细菌等方面具有潜在应用价值。本研究从鳞翅目昆虫甜菜夜蛾（Spodoptera exigua）中克隆并重组表达三种 C 型凝集素 Se-BLL1、Se-BLL2 和 Se-BLL3，系统评价其对多种革兰阳性与...
成功进化代谢物生产微生物需要在短时间内获得所需性状的高通量筛选方法。本研究开发了一种转录因子驱动装置，将代谢物响应元件与选择模块相结合。该装置能够特异性感知胞内 L-苯丙氨酸（L-Phe），并将该信号转化为可观察表型。应用该装置，通过从核糖核苷酸结合位点（RBS）库和随机突变库中筛选高产表型，成功提高了 L-Phe 产量。此外，鉴定...
许多高附加值重组蛋白（如治疗性糖蛋白）依赖哺乳动物细胞培养生产，优化其产量需要实时监测细胞代谢，包括营养消耗和代谢废物积累。乳酸是糖酵解产生的代谢废物，过量积累会降低细胞生长和蛋白表达，并可能改变糖基化。现有乳酸检测方法在成本、灵敏度和稳健性方面受限。为此，作者基于大肠杆菌 lldPRD 操纵子构建了一种全细胞乳酸生物传感器，并成功...
利用生物传感器进行快速细菌检测是微生物检测的新途径，但方法验证是新技术用于水质检测的主要障碍。因此，建立质量保证/质量控制（QA/QC）计划对证明大肠杆菌（E. coli）生物传感器法在饮用水检测中的准确性和可靠性至关重要。本研究将不同试剂与检测条件纳入 QA/QC 计划，包括温度、样品保存时间、E. coli 菌株与浓度、溶解剂、...
病原菌对公共安全和健康构成严重威胁，并造成重大经济损失和生命损失。当前细菌检测的金标准——培养法通常成本高、操作繁琐且耗时长，甚至需要数周。因此，亟需开发快速、可靠且易于使用的细菌检测方法。本文提出一种名为“DNAzyme集成等离子体纳米传感器”（DIPNs）的新检测策略，可在简单、低成本且无需培养的过程中选择性检测目标细菌。该平台...
本研究考察了壳聚糖基纳米胶囊（NC）与大肠杆菌群体感应报告菌株之间的相互作用。NC 平均水动力直径约114–155 nm，多分散系数约0.127，ζ电位约+50 mV。作者采用动态光散射（DLS）和纳米颗粒追踪分析（NTA）对 NC 进行表征，并测定单位体积内 NC 的绝对浓度。通过离心、DLS 和 NTA 实验，确定 NC 与细菌...
本研究开发了一种无标记、选择性且灵敏的微接触印迹电容生物传感器，用于检测大肠杆菌。该传感器结合微接触印迹技术与电容生物传感技术，成功实现对大肠杆菌的识别。首先制备大肠杆菌印章，随后以 N-甲基丙烯酰-L-组氨酸甲酯（MAH）为氨基酸基识别单体、2-羟乙基甲基丙烯酸酯（HEMA）为单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA）为交联剂，在紫...