人类持续面临多种传染病威胁，空气传播微生物可引起呼吸道传染病，传播迅速且范围广，给全球社会造成重大损失。近年来，空气微生物检测技术快速发展，主要包括生化、免疫和分子技术，但现有方法仍存在耗时长、灵敏度低、稳定性差、依赖实验室理想环境等不足。生物传感器是将生物信号转换为可检测信号的装置，作为交叉学科，已引入多种生物检测技术。凭借分析速...
布鲁氏菌是造成食品安全与公共卫生问题的食源性病原菌。本文报道了一种基于表面增强拉曼光谱（SERS）的纳米生物传感器，用于复杂基质中活体布鲁氏菌的原位检测。该传感器采用高性能准晶图案化金纳米空腔作为拉曼增强基底，并通过重氮偶联将第比利斯（Tbilisi，Tb）噬菌体共价固定于表面，作为高特异性生物识别元件。作者将该 SERS 纳米生物...
农药和兽药广泛用于农作物与畜禽养殖中的病虫害控制，但其残留可能危害人体健康和环境，因此需要常规监测以支撑法规制定。现有残留检测方法通常包括样品提取、净化和检测；传统样品前处理耗时长、劳动强度大、成本高，并需使用大量有毒有机溶剂，且化合物在分析前可能降解。快速、简便、廉价、有效、坚固、安全的 QuEChERS 方法已被广泛接受，但仍需...
本文报道了一种用于食品和环境拭子中细菌总需氧活菌数（TVC）快速、简单现场定量的生物传感器平台。该系统基于光学氧呼吸法，采用底部/侧壁集成磷光氧传感器的一次性拭子瓶、小型块状加热器/培养箱和手持传感器读数器。测试时，按ISO 18593:2018标准在传感器瓶中制备1–20个拭子样品，30°C孵育，并每小时以无接触、非侵入方式测量。...
追踪联合国可持续发展目标6.1“实现人人公平获得安全可负担饮用水”的进展，需要开发简单、低成本的水质监测工具。合成生物学快速发展，有望通过从自然界分离DNA编码的传感元件并重新组装，构建可现场部署的“生物传感器”，用于检测致病性或化学性水污染物。本文概述了合成生物学支持的水质监测策略，并将其与既往用于检测三种优先污染物（粪源病原菌、...
本文报道了一种基于定制开源石英晶体微天平（QCM）与石墨烯生物界面传感器（G-QCM）耦合的高灵敏、低成本免疫检测方法，用于定量未稀释患者血清中的抗体。研究以抗磷脂酶A2受体（anti-PLA2R）抗体为模型，该抗体是原发性膜性肾病的重要生物标志物。作者通过在还原氧化石墨烯（rGO）表面吸附低浓度变性牛血清白蛋白（dBSA），构建了...
背景：葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）缺乏是最常见的遗传性酶缺乏病，全球超过4亿人受影响，X连锁隐性遗传，使用伯氨喹治疗潜伏疟疾后可诱发溶血性贫血。为评估韩国军队疟疾化学预防风险，本研究调查G6PD缺乏流行率。方法：采集1632名进入韩国陆军第3步兵训练营士兵的血液标本，使用CareStart™ G6PD与血红蛋白（Hb）生物传感...
现场检测物质滥用是预防与干预方案实施中的重要手段。传统方法笨重、耗时且物流要求高，生物传感器因此具有简化物质滥用检测的潜力。本研究设计了一种功能化丝网印刷电极（SPE）电化学生物传感器，采用氧化钴纳米颗粒和单链抗体片段（scFv）检测可卡因。采用差分脉冲伏安法（DPV）、循环伏安法（CV）和电化学阻抗谱（EIS）考察传感器功能，并用...
随着转基因作物大规模种植，亟需快速便捷的现场监测方法。本研究提出一种基于双重组酶聚合酶扩增（DRPA）的快速简便检测系统，用于现场检测转基因作物。该系统整合快速DNA提取、DRPA和侧流生物传感器（LFB），实现DNA快速提取、扩增与结果快速可视化。所建立的快速DNA提取法可在5 min内从多种作物中分离出适用于RPA和PCR的高质...
生物传感器在临床诊断、食品安全和环境监测等领域中，对可靠、灵敏及现场实时检测具有重要意义。提高分析性能的关键在于有效识别、信号产生与放大，而将多种传感元件集成到小型化、便携式装置中仍具挑战。蛋白-纳米材料杂化体（PN hybrids）整合了生物活性蛋白（酶、抗体等）与纳米材料（纳米颗粒、纳米管、纳米片、纳米花等）的丰富理化性质，既可...
电化学生物传感器是将酶-底物反应、抗原-抗体相互作用等生化事件转换为电流、电压或阻抗等电信号的典型传感器件。在该类传感器中，电极既是固定生物分子（酶、抗体、核酸）的固体支撑，也是电子传递的关键部件。由于多种纳米材料具有大比表面积，可通过提高生物分子负载量和反应物传质能力产生协同效应，从而提升分析灵敏度。本文按碳基（碳纳米管和石墨烯）...
现场预检病原体可显著降低疾病暴发和经济损失，但传统方法依赖专业人员和设备，难以用于资源匮乏地区。本文提出一种由脱氧核酶（DNAzyme）控制的等离子体生物传感器，用于快速、简便地视觉检测鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella choleraesuis）。目标序列加入后，MNAzyme A 与 MNAzyme B 形成多组分 DNAzy...
氯化汞（HgCl2）、氯化亚汞（Hg2Cl2）和氯化氨基汞（Hg(NH2)Cl）等汞污染物常存在于化妆品中。以往现场检测汞的方法受限于将不同形态汞转化为 Hg(II) 离子的复杂且危险预处理步骤。本研究基于全细胞微生物生物传感器开发了一种试纸条平台，可在无需预消化的情况下同时检测化妆品中可溶性和不溶性无机汞污染物。将组成型表达 Me...
随着人类活动不断向水系统排放污染物，安全饮用水获取成为全球性问题，亟需快速、灵敏的污染物检测方法。本文报道了一种纸基微生物燃料电池（MFC）传感器，用于便携式、一次性、现场水质监测。该传感器由两层 Whatman #1 滤纸组装而成，通过蜡图案界定亲水储液区并形成疏水边界，阳极采用 PEDOT:PSS/DMSO 导电墨水并滴加 3-...
农业、工业化和城市化使废水、地表水和饮用水中潜在有害化合物浓度升高，雌激素类固醇激素即为典型内分泌干扰物。即使仅数纳克/升，也可引起人和野生动物的急慢性健康问题。本文报道一种基于酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）的雌激素生物传感器，可在1 nM浓度下检测雌二醇（E2）和炔雌醇（EE2）。研究首先在最适实验室...
活体生物传感器通常利用转基因生物（GMOs）检测临床样本中的感染性生物标志物。由于许多法规禁止将 GMOs 释放到环境中，活体生物传感器在实验室外的应用受到限制。本文报道了一种稳健的 3D 打印便携装置，用于消除 GMOs 暴露给潜在用户和环境的风险。该装置可紧密连接普通培养管，由外壳和柱塞两个部件组成。外壳包含应力集中切口和试剂井...
本文综述了面向现场分析应用的全细胞微生物生物传感器的发展，重点讨论器件开发与细胞固定化策略。文章首先介绍全细胞生物传感器基本原理，说明通过合成生物学对细胞进行遗传工程改造，使目标分析物能够诱导或抑制报告基因表达，从而产生荧光、生物发光或电化学信号。随后提出从实验室走向现场应用所需的设计框架，涵盖菌株选择、生物安全、器件制造、储存稳定...
污水处理厂是地表水中药物化合物主要释放源，即使低浓度也可能产生长期环境不利影响。为高效控制药物去除，需要实时识别。目前此类化合物定量依赖专业实验室，耗时且昂贵。本文报道一种用于检测药物化合物双氯芬酸的新型生物传感器，其成本低、操作简便，可直接现场应用。双氯芬酸的识别基于基因工程酵母细胞，这些细胞在双氯芬酸存在下以浓度依赖方式产生绿色...
随着 mRNA 疫苗和治疗性 mRNA 递送应用扩展，mRNA 产品质量控制需要常规化。现有 RNA 完整性检测多依赖微流电泳、RT-PCR 或高精密仪器，难以满足非专业用户在大规模接种等现场场景中的低成本、低技术要求。本文开发了一种低成本、易操作的 mRNA 完整性比色生物传感器。该传感器以 λN-βLac 双功能融合蛋白为核心：...
霉菌毒素是真菌产生的低分子量次级代谢产物，广泛污染谷物、饲料、酒类及奶制品，具有致癌、肝肾毒性和免疫毒性等风险。目前市场上已有大量霉菌毒素商业检测试剂盒，主要包括酶联免疫吸附试验（ELISA）、膜基免疫分析、荧光偏振免疫分析和荧光法。由于霉菌毒素分子量通常小于1 kDa，难以采用夹心法，多数快速方法采用竞争免疫分析，即样品中游离毒素...