2'-岩藻糖基乳糖（2'-FL）是母乳中最丰富的岩藻糖基化寡糖，具有多种健康益处。然而，代谢工程大肠杆菌中 2'-FL 的生物合成常受限速酶 α-1,2-岩藻糖基转移酶（FucT2）不溶和不稳定限制。本研究旨在通过提高幽门螺杆菌 FucT2 的可溶表达增强 2'-FL 生产。由于 FucT2 结构未知，作者采用蛋白溶解度生物传感器，...
本研究构建了一种基于模块化绿色荧光蛋白（GFP）和 luxI/luxR 循环放大电路的大肠杆菌（E. coli）生物传感器，用于敏感检测生物可利用 L-赖氨酸。该传感器以 lysA 基因敲除的大肠杆菌 ΔlysA 为营养缺陷型识别单元，外源赖氨酸恢复其生长并驱动基因线路表达。luxI 合成自诱导物 AHL，AHL 与 LuxR 结合...
有机界面化合物（OICs）是石墨烯等二维纳米材料纳米生物传感器中实现生物探针稳定、高效固定所需的连接分子。本文首次报道通过微机电系统（MEMS）工艺，在大规模石墨烯表面引入寡苯乙炔胺（OPE）进行共价功能化后制备场效应晶体管（FET）。密度泛函理论（DFT）模拟比较多种OIC，证实OPE与石墨烯具有更高结合能且带隙更低。OPE可通过...
乳腺炎是由微生物感染引起的乳腺炎症，奶牛场中常见病原菌包括金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、无乳链球菌（Streptococcus agalactiae）和大肠杆菌（Escherichia coli）。适配体是用于检测病原体的新型生物传感器识别元件，但将其用于同时识别上述三种乳腺炎细菌的报道尚缺乏。本研究...
水质监测需要快速、灵敏地检测痕量多种危险污染物。本研究开发一种基于低成本光纤拉曼装置的新型生物传感器，并设计、建造和测试了自动测量系统，用于抗生素、重金属和除草剂三类有毒物质。拉曼光谱通过生物体的光谱指纹提供其对毒性剂代谢反应的多参数视图。谱图分析鉴定了大肠杆菌K12-MG1655模型菌株中最易受影响的宏量分子，从而确定微生物中的特...
细菌性疾病因高发病率和死亡率给畜牧业造成巨大经济损失。F17A蛋白是F17菌毛的主要亚基，也是从腹泻和败血症动物中分离的致病大肠杆菌（E. coli）中最常见且关键的毒力因子之一。该蛋白的纯化与检测因其在疫苗等治疗靶点和诊断工具中的重要作用而备受关注。本文克隆、表达并纯化了重组F17A蛋白，制备了兔多克隆抗F17A抗体，并构建了夹心...
颗粒结合汞（HgP）广泛存在于水环境中，可被甲基化为高毒性甲基汞，但其生物可利用性评估仍具挑战。本研究开发了一种基于大肠杆菌的全细胞生物传感器，用于探测微生物对无机 Hg(II) 的摄取，并评估吸附在天然颗粒和模型颗粒上的 HgP 的生物可利用性。该传感器可定量区分溶解态 Hg(II) 与 HgP 对胞内汞的贡献。结果表明，微生物对...
水与土壤中的镉（Cd）污染是重要环境问题，农作物可吸收并累积生物可利用 Cd，因此需要持续监测环境 Cd 水平以降低人体暴露风险。视觉色素因无需复杂仪器而具有开发低设备生物传感器的潜力。本研究利用代谢工程菌生产对有毒 Cd(II) 响应的蓝紫色色素紫罗兰色素（violacein）。该双吲哚色素稳定性高，可在 578 nm 波长处定量...
生物颗粒检测在电泳、生物质来源识别、食品与水质安全等领域具有重要意义，需要能够描述生物颗粒电磁特性的可靠模型。本文针对大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）的功能活动，分别采用分层椭球和分层球两种几何模型，基于Maxwell–Wagner界面极化理论和Maxwell–Garnett混合理论，对细胞培养液的有效...
体内生物传感器可用于代谢物检测和代谢网络调控，是合成生物学与代谢工程的重要工具，但现有传感器数量和性能仍不足。本研究以枯草芽孢杆菌甘氨酸核糖开关为基础，构建甘氨酸核糖开关文库，并结合荧光激活细胞分选（FACS）和 tetA 双遗传选择，在大肠杆菌中筛选出合成甘氨酸-OFF 核糖开关 glyOFF6 和检测范围扩大的合成甘氨酸-ON ...
荧光蛋白传感器在活细胞中的应用加速了对生物氯离子过程的理解。利用实验室引导进化可生成并多样化具有不同性质的传感器。我们此前发现，来自 Gloeobacter violaceus 的荧光质子泵视紫红质 wtGR 可改造为氯离子荧光传感器：在 wtGR 与青色荧光蛋白（CFP）融合体的席夫碱反离子位点引入 D121V 突变，得到 GR1...
合成生物学工具箱的发展使复杂生物合成通路的优化策略更加智能化。多基因通路可被划分为若干模块，并通过动态调控精细调节各模块表达，以适应细胞环境变化。为避免模块间干扰及宿主调控系统影响，前期工作开发了用于可调正交基因表达的 σ 因子工具箱。本文将该工具箱应用于大肠杆菌，正交表达并精细调节柚皮素（naringenin）异源生物合成通路。为...
细菌病原体的快速检测对食品安全、医学和公共卫生具有重要意义。若不能及时识别和治疗，可能导致发病率和死亡率升高，并促进抗微生物耐药。现有细菌检测方法主要依赖实验室技术，存在检测周期长、成本高、准确性不足且需要专业人员等局限。本文报道了一种低成本、可携带的3D打印电化学生物传感器，可在15 min内使用500 µL样品快速检测某些大肠杆...
牛奶是全球重要的食品，安全饮用要求微生物污染处于可接受水平。各国乳品细菌安全限值不同，通常以每毫升数千菌落计。为快速判断样品是否含有不安全水平的细菌，作者开发了一种特异性识别大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）的适配体生物传感器。该传感器基于超高频电磁压电声学传感器（EMPAS），利用抗污连接子MEG-Cl...
抗细菌表面和基于抗体的细菌检测涂层在生物传感器与生物医学器件设计中需求增长，但缺乏深入比较。光学波导光模光谱（OWLS）可无标记、非侵入、原位表征蛋白质和细菌吸附，并灵活测试多种表面涂层。本文建立基于 OWLS 的方法，用于开发抗细菌表面，并表征不同抗体涂层用于细菌检测的层结构与亲和力。为测试非特异性结合封闭剂，OWLS 芯片分别涂...
为克服诱导剂添加和生物传感器等动态调控策略存在的毒性、成本与灵活性不足，本研究设计了一种光遗传双开关系统，用于提高聚羟基丁酸酯（PHB）产量。首先，通过优化核糖体结合位点（RBS），筛选出具有约10倍绿光激活与红光抑制动态范围的 RBS10–CcaS#10–CcaR 光感应/调控系统；随后，将其与经改造以降低串扰的蓝光激活 YF1–...
由于水传播细菌对人体健康构成风险，饮用水中细菌的快速识别已成为全球关注的问题。本文提出一种高灵敏度表面等离子共振（SPR）生物传感器，由棱镜、银（Ag）、石墨烯、亲和层和传感介质组成，用于快速检测水传播细菌。首先比较了四种SPR结构：棱镜/Ag/传感介质、棱镜/Ag/亲和层/传感介质、棱镜/Ag/石墨烯/传感介质和棱镜/Ag/石墨烯...
细菌通过产生和响应种间信号分子调控群体密度依赖的基因表达。除种内通讯外，自诱导物-2（AI-2）还可在革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌之间介导种间通讯，因而备受关注。AI-2 的分析与定量对于理解细菌行为及致病性随群体密度变化至关重要。然而，现有 AI-2 定量生物测定方法较为复杂，检测范围较窄，且易受培养基等样品中痕量组分干扰。为简化并...
合成生物学进展使代谢工程可构建动态控制回路，使其能够响应生物反应器扰动并自我调节基因表达，有望克服传统通路工程中的诸多难题。这些回路的核心是代谢物生物传感器，用于读取通路信号并驱动酶表达。然而，代谢物生物传感器的构建是菌株设计的主要瓶颈，关键挑战在于理解生物传感器剂量-响应曲线与通路性能之间的关系。本文采用多目标优化方法，定量刻画代...
细菌第二信使双-(3′,5′)-环二鸟苷酸单磷酸（c-di-GMP）是调控生物膜形成、毒力与细胞分化的保守中心分子。能够在活细胞中检测和可视化 c-di-GMP 水平的生物传感器，对于理解其波动如何驱动细胞响应至关重要。本文报道了一种新型 c-di-GMP 生物传感器 CensYBL，其基于链霉菌效应蛋白 BldD 在 c-di-G...