由于新兴污染物（ECs）在水环境中频繁出现且浓度升高，并具有较高的毒性，已对水安全、人类健康和生态环境构成日益严重的威胁，亟需更严格的法规和常规监测。分析化学方法（如HPLC、GC、MS、ICP-MS、AAS）虽准确可靠，但仪器成本高、样品前处理复杂、耗时长且依赖人工，难以满足常规快速检测需求。生物传感器作为有前景的生物替代技术，近...
本研究利用 Pseudomonas veronii、Escherichia coli 和 Saccharomyces cerevisiae 在石墨电极表面形成生物膜，构建快速监测生化需氧量（BOD）的电化学生物传感器。电化学结果表明，E. coli 和 Ps. veronii 生物膜基质中的内源媒介物与二茂铁形成双媒介系统，改善电子...
检测大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）产生的β-半乳糖苷酶（β-galactosidase, β-gal）活性，可快速评估浴场和渔场等海水体的污染程度，避免大规模水污染暴发。本文开发了一种基于石墨烯场效应晶体管（graphene field effect transistor, GFET）并修饰热变性酪蛋...
本文提出一种混合贵金属纳米颗粒/DNAzyme 电化学生物传感器，用于检测 Pb2+、Cd2+ 和 Cr3+。该传感器利用对重金属离子具有选择性相互作用的 DNAzyme，并将其与金属纳米颗粒结合。DNAzyme 的双螺旋结构在特定重金属离子存在下会解离为较小片段，导致导电纳米颗粒间 DNAzyme 桥接坍塌，从而引起器件电阻的可测...
小分子污染物如抗生素、农药和塑化剂对人类健康和环境构成严重威胁，因此亟需开发低成本、易用且便携的生物传感器实现快速检测。抗体传统上用作生物识别元件，但适配体因热稳定性高、成本低、易于化学修饰和体外快速制备等优势，正逐渐应用于适配体生物传感器（aptasensor）。系统进化指数富集（SELEX）可在体外筛选高亲和力和特异性结合靶标的...
微囊藻毒素-LR（MC-LR）是蓝藻水华产生的肝毒素，长期低浓度暴露可促进肝癌发生。本研究开发了一种基于表面增强拉曼散射（SERS）和场效应晶体管（FET）双传感模式的新型生物传感器，采用金纳米粒子（AuNPs）/石墨烯复合材料作为传感材料。在SERS模式下，通过MC-LR适配体与MC-LR的特异性结合获得MC-LR的拉曼指纹谱，并...
塑料碎片在水环境中受机械应力等因素降解，产生包括塑料单体在内的小尺寸降解产物；现有监测设备可能不适合高通量筛查。本研究开发了一种重组全细胞细菌生物传感器，用于水环境中丙烯酸单体（acrylic acid, AA）的监测。该传感器以大肠杆菌为宿主，携带 pBAV1K-ACU-lucFF 质粒，其中荧光素酶报告基因 lucFF 受丙烯酸...
本文报道了一种基于酪氨酸酶（tyrosinase）的新型金属支撑双层脂质膜（BLM）生物传感器，用于水中酚（phenol）的定量检测。该检测策略不依赖传统酚氧化酶体系中常见的氧化还原级联反应监测，而是直接监测酶与酚之间的初始结合事件，从而在环境水样监测中兼具高灵敏度、高选择性、可靠性和操作简便性。传感器以聚四氟乙烯包覆银丝为基底，在...
本文针对水污染中多种污染物协同环境效应难以量化的问题，分析了2018年意大利伦巴第地区地表水和地下水污染物地理定位数据。该地区农业产量高，除草剂和杀虫剂浓度常超过法定限值，且主要出现在地表水。通过地理定位与关联规则分析，识别出多种农药共现的热点区域。作者进一步以衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）作为全细胞生物...
塑料污染以指数速度增长，严重威胁海洋生态系统。世界卫生组织指出，饮用水中的微塑料已引起关注，并可能危害人类健康。为应对这一问题，开发易用、低成本、便携的微塑料检测系统具有重要意义。本文提出一种基于光学系统的原型装置，用于检测水中的微塑料。该装置成本低于370美元，本质上是一台低成本拉曼光谱仪，由准直激光（5 mW）、样品架、陷波滤光...
重金属污染是环境领域的重要问题，可导致癌症、神经退行性和代谢疾病。本文提出一种创新便携式生物传感器，用于水样中三价砷（As(III)）和二价汞（Hg(II)）痕量测定。该系统结合两个传感模块：一是基于工程化大肠杆菌（E. coli）的全细胞模块，作为对金属的选择性识别元件；二是含三个平面微电极的电化学微型化硅器件及便携式读取系统。传...
蓝藻有害藻华（CyanoHABs）产生微囊藻毒素（MCs），与动物和人类肝毒性相关。已有超过270种MC变体。由于毒性后果，MCs持续被研究。监测水质以评估MCs存在至关重要，但常因CyanoHABs可产生多种MC变体且水中浓度低而困难。为有效管理和控制这些毒素并预防健康风险，需要灵敏、快速、可靠的方法检测MCs。本文旨在综述用于检...
药物作为新兴污染物被不受控地排入环境，可能对水生生态系统及人类健康造成危害。由于缺乏成熟的监测体系，亟需开发高灵敏度、便携且低成本的分析装置。碳基纳米材料因制备简便、商业化可得、成本低、化学稳定性高、毒性低，且导电性较好、比表面积大，能够负载生物分子并促进电子转移，已成为电化学（生物）传感器构建中最常用的纳米结构。本综述系统梳理了碳...
本文报道了一种高灵敏、高特异的汞全细胞生物传感器。作者以非选择性金传感器 GolS 的变体 GolS77 及其调控通路为基础，通过替换其金属结合环（MBL），引入铜绿假单胞菌 Tn-501 或巨大芽孢杆菌 MerR 同源蛋白的金属结合环，构建了 GolS77-LRT 和 GolS77-LRB 传感器。其中 GolS77-LRT 对 ...
本研究首次提出利用电化学活性细菌同时测定水中生化需氧量（BOD）和硝酸盐的方法。首先揭示了模式产电菌 Shewanella loihica PV-4 的双向胞外电子转移（EET）能力。随后，分别基于其外向 EET 和内向 EET，利用 S. loihica PV-4 检测 BOD 和硝酸盐。结果表明，外向 EET 与 BOD（0–4...
本文报道了一种用于水溶液中汞离子（Hg2+）检测的荧光光纤传感器。该传感器以荧光素标记的富胸腺嘧啶（T）寡脱氧核苷酸（ON）序列为识别材料，并将其直接固定于锥形光纤尖端。当存在 Hg2+ 时，T–Hg2+–T 错配形成并淬灭标记荧光素的发射，从而实现 Hg2+ 的测量；与常见设计不同，该传感器无需荧光淬灭剂或互补 ON 序列。传感器...
本文综述2018年发表的水、废水和地下水监测、采样与自动化分析相关文献。随着分析能力、传感技术、计算能力和数据存储的发展，实时、高频和原位监测取得进展，但采样和分析过程中仍存在污染、组成变化、回收率低、分离效率差、干扰、分辨率不足、选择性不足以及自动分析中假阳性和假阴性等限制。文章依次介绍样品制备与提取技术，包括固相萃取、固相微萃取...
本综述系列第一部分以日本案例为主，介绍了当前水环境状况，并讨论了面向实际水环境进一步开发微生物生物传感器技术的必要性。本文系统总结了约2010年以来面向水环境的微生物生物传感器发展趋势。在第一部分中，作者在简要回顾历史研究的基础上，介绍了微生物生物传感器原理的最新研究。在第二部分中，作者介绍了这些微生物生物传感器技术在水环境中的应用...
水污染已成为威胁人类健康的重要问题。低分子量污染物即使在水源中呈痕量存在，也会因长期暴露产生毒性，因而亟需灵敏、快速、低成本且便于现场使用的检测方法。适配体是通过指数富集系统进化（SELEX）筛选得到的单链 DNA 或 RNA，能够以类似抗原-抗体相互作用的高亲和力和特异性识别目标分子，并可在非生理条件下筛选，具有稳定性好、易合成修...
本研究开发了一种基于适配体的电化学阻抗谱生物传感器，用于检测阿霉素。阿霉素及其14-脱羟基衍生物柔红霉素是常用于癌症治疗的蒽环类抗生素，具有致突变性和心脏毒性，因此地下水中的残留检测具有重要意义。该传感器以柔红霉素结合适配体作为生物识别元件，将其与6-巯基-1-己醇共自组装固定于金电极表面，获得约1.3×10^13±2.4×10^1...