本文系统分析气味检测生物传感器相对于传统技术传感器的优势及其在生物转型中的作用，以评估其适用性、改进方向和发展目标。文章概述嗅觉系统生物学基础，并对不同气味传感器技术进行分类。随后采用定制方法建立生物传感器性能画像与不同应用领域要求画像，通过16项技术准则评价生物传感器满足要求的情况，识别市场潜力。研究选取医疗、食品工业、农业、化妆...
基因工程噬菌体是开发高功能生物传感器的有前景策略，但其构型自由度大、实验不确定性和成本高。本文报道一种基于基因工程 M13 噬菌体的快速响应光学比色电子鼻，用于高选择性检测气相爆炸性挥发性有机化合物（VOCs）。噬菌体 pVIII 衣壳蛋白表面展示经计算筛选的三肽序列，使其在可见光区与 VOCs 发生最优相互作用。作者利用经验计算构...
气味结合蛋白（OBPs）是一类小型可溶性蛋白，被认为通过协助挥发性化学物质在脊椎动物和昆虫感觉器官中的运输而促进嗅觉。它们能够与多种疏水化合物相互作用，并具有体积小、稳定性好、易于生产和改造等特点，因此适合作为纺织、化妆品、农药、医药以及军事、环境、健康和安全等领域应用研究的对象。本文在综述OBPs已有生物技术应用的基础上，进一步讨...
重力换能器通过质量变化产生信号，可用于构建气体传感器或生物传感器。本章以气味结合蛋白（odorant binding proteins, OBPs）作为识别元件，针对小分子挥发性有机化合物（volatile organic compounds, VOCs）建立传感方法。所述方法将重组 OBP 固定于经功能化活化的自组装单分子层（se...
昆虫和脊椎动物的嗅觉受体神经元由气味受体（OR）蛋白门控，其中一些成员对医学、农业和公共卫生领域重要的挥发性有机化合物（VOCs）表现出极高的敏感性和选择性。昆虫 OR 具有内在信号放大能力，单个配体结合事件即可被转导为可测量的离子电流，因此可作为多种传感器构型中的生物识别元件。然而，由于昆虫 OR 的疏水性、信号转导机制复杂以及已...
植物或果实的代谢活性与挥发性有机化合物（VOCs）相关，可用于识别不同病害。p-乙基苯酚已被证实是疫霉菌（Phytophthora cactorum）感染草莓释放的最重要 VOC 之一。本研究开发了一种基于气体生物传感器阵列和信号处理模型的生物电子鼻，用于非侵入诊断疫霉菌感染草莓，以克服传统光谱分析方法的局限。气体生物传感器阵列由场...
植物释放的挥发性有机化合物（VOCs）与植物代谢密切相关，可作为疾病诊断生物标志物。柑橘黄龙病（HLB）是柑橘产业的致命威胁，早期检测对移除感病树和防控疫情至关重要。气体传感器因成本低、操作简便且可微型化，适用于空气质量与有毒气体监测。本文报道了基于单链DNA（ssDNA）功能化单壁碳纳米管（SWNTs）的电学生物传感器阵列的开发、...
目前，挥发性有机化合物（VOCs）的监测在环境、食品、化妆品、公共安全与疾病诊断等领域具有重要意义。本研究旨在利用气味结合蛋白（OBPs）作为传感材料，开发高灵敏度嗅觉生物传感器。作者设计了三种具有定制结合特性的大鼠 OBP3 衍生物，并将其以微阵列形式固定于同一芯片上，通过表面等离子共振成像（SPRi）检测溶液中的 VOCs。结果...
昆虫气味受体（OrXs）对挥发性有机化合物具有高度敏感性和选择性，可作为生物传感器识别元件。本文报道表达、纯化昆虫气味受体亚基并将其重构到人工脂质双分子层（脂质体）的方法。所得 OrX/脂质体通过自组装单分子层和 NHS/EDC 共价固定到金表面，并利用带耗散监测的石英晶体微天平（QCM-D）表征固定过程及配体结合。进一步用电化学阻...
动物嗅觉系统依赖蛋白质，尤其是嗅觉受体（ORs）和气味结合蛋白（OBPs），作为天然传感单元识别气味分子。近年进展表明，这些蛋白质也可作为气相生物传感器中的分子识别单元，用于检测挥发性有机化合物（VOCs）。此外，气味分子与ORs或OBPs之间的相互作用，为设计具有可调选择性的肽段提供了重要灵感。本文综述了采用生物识别单元（ORs、...
生物电子鼻是一种结合生物受体与智能化学传感器阵列的系统，用于识别气体和蒸气，模拟哺乳动物嗅觉，可在极低浓度下灵敏、特异识别挥发性有机化合物（VOCs）。嗅觉由嗅觉系统完成，吸入的嗅素接触含嗅觉受体（ORs）的嗅上皮。由于能模拟生物嗅觉，仿生电子鼻已用于复杂环境中多种重要化合物检测。近年来，生物传感器系统结合纳米电子技术与嗅觉受体本身...
21世纪以来，人类呼出气成分研究取得进展，“呼吸指纹”可为多种疾病和代谢紊乱提供重要信息。本文综述了用于医学诊断的呼气分析技术，强调其快速、便携、简单、准确、无创且成本相对较低的优势，使其成为疾病诊断的新前沿。文章重点介绍呼气生物标志物，以及呼气生物传感器中的传统方法，包括气相色谱-质谱（GC-MS）、选择离子流管质谱（SIFT-M...
受哺乳动物嗅觉系统启发，作者开发了一种仿生M13噬菌体纳米结构颜色传感器阵列及智能手机传感网络系统。以M13噬菌体为基本构建单元，通过表面活性剂辅助自模板组装形成柱状层状液晶束状纳米纤维结构色矩阵。噬菌体主要衣壳蛋白pVIII经遗传或化学工程化，展示谷氨酸、WHW肽或苯甲酸等交叉反应受体，暴露于不同目标化学物质后发生快速、可检测的颜...
迫切需要一种简单、可负担的肺结核诊断方法，以提高活动性结核分枝杆菌感染的检出率。近期研究提示动物行为可作为生物传感器，用于提示人类疾病的存在：非洲巨袋鼠可通过嗅闻痰标本检测结核，经训练的蜜蜂会对结核阳性患者呼出气中三种挥发性有机化合物（VOCs）产生口器伸展反应。然而，大鼠和蜜蜂都需要动物饲养设施和专业训练人员，超出多数检测机构的条...
挥发性有机化合物（VOCs）的低成本、快速检测对回用水水质控制及保护下游回用水处理工艺具有重要意义。本文研究了亚毒性浓度VOCs对生物电化学系统（BES）中大肠杆菌（E. coli）电流输出的影响，以探索其在污水和回用水网络环境传感中的应用。将E. coli培养在碳毡电极上的人工回用水中，以提高检测灵敏度并缩短响应时间；添加生物相容...
全细胞生物传感器利用完整细胞或生物分子元件作为识别单元，将分析物刺激转化为可测信号。本文报道一种基于多头绒泡菌（Physarum polycephalum，PP）的新型全细胞生物传感器。作者测量PP暴露于多种化学物质时的电响应，并将响应量化为振荡频率与振幅的变化。该传感器能够检测所测试的化学物质，并可通过振荡频率或振幅的特定偏移区分...
嗅觉结合蛋白（OBP）是存在于嗅觉系统中的小分子可溶性蛋白，能够结合多种气味分子。多晶金刚石表面微悬臂梁具有优异的机械性能，是极具前景的化学换能器。本文研究了将猪 OBP 化学接枝到多晶金刚石表面的两种方法，用于生物传感器开发。第一种方法通过氨基己酸/己酸共价接枝及 EDC/NHS 偶联固定野生型 OBP，使蛋白在表面呈随机取向；第...
本文报道了一种用于气相检测气味分子的生物传感器阵列，其核心为涂覆气味结合蛋白（OBP）的表面声波（SAW）谐振器。研究首次比较了三种不同 OBP 作为 SAW 器件敏感层的传感性能。该阵列由三个 SAW 器件组成，分别采用滴涂法修饰牛源野生型 OBP（wtbOBP）、牛源 OBP 双突变体（dmbOBP）和猪源野生型 OBP（wtp...