Biosensors for Odor Detection: A Review.
动物能够以高灵敏度和选择性识别环境中数十万种气味。随着生物嗅觉研究进展，科学家从动物嗅觉系统中提取多种生物材料，并将其与不同换能器集成，形成大量气味生物传感器。这些传感器继承了生物体的感知能力，具有优异检测性能。本文主要介绍基于动物嗅觉系统物质的气味生物传感器，系统描述并比较了器官/组织型、细胞型和蛋白型生物传感器的代表性实例，包括...
Evaluation of Linkers' Influence on Peptide-Based Piezoelectric Biosensors' Sensitivity to Aldehydes in the Gas Phase.
近期研究发现醛类可作为疾病诊断潜在生物标志物，但现有电化学/点检生物传感器需提高灵敏度和选择性。前期研究表明肽OBPP4（KLLFDSLTDLKKKMSEC-NH2）是开发醛敏感生物传感器的候选受体。为提高受体层对长链醛的亲和力，本研究在OBPP4 C端引入不同连接肽（linker），以稳定肽活性位点并降低无序结构倾向。连接肽包括蛋...
Market Perspectives and Future Fields of Application of Odor Detection Biosensors within the Biological Transformation-A Systematic Analysis.
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...
The Emergence of Insect Odorant Receptor-Based Biosensors.
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...
Bioelectronic Nose Based on Single-Stranded DNA and Single-Walled Carbon Nanotube to Identify a Major Plant Volatile Organic Compound (p-Ethylphenol) Released by Phytophthora Cactorum Infected Strawberries.
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...
Ultrasensitive, Selective, and Highly Stable Bioelectronic Nose That Detects the Liquid and Gaseous Cadaverine.
基于导电纳米材料的场效应晶体管（FET）生物传感器在气相中保持稳定、可重复响应仍具挑战。本研究开发了一种纳米盘（ND）功能化生物电子鼻（NBN），基于镍（Ni）修饰羧基化聚吡咯纳米颗粒（cPPyNP）FET，可同时检测液相和气相腐胺（cadaverine, CV）。作者利用大肠杆菌系统表达特异性结合 CV 的斑马鱼痕量胺相关受体 1...
Biosensing with Insect Odorant Receptor Nanodiscs and Carbon Nanotube Field-Effect Transistors.
本文报道了一种基于昆虫气味受体纳米盘与碳纳米管场效应晶体管（CNT-FET）的生物传感器。作者在Sf9细胞中表达并纯化四种果蝇气味受体（DmelOR10a、DmelOR22a、DmelOR35a和DmelOR71a），将其重组到脂质纳米盘中，并固定于CNT-FET表面。结果表明，各受体对其正配体水杨酸甲酯、己酸甲酯、反式-2-己烯-...
Progress in the development of olfactory-based bioelectronic chemosensors.
人工化学感官器件在工业、安防和医学中具有广泛应用。动物嗅觉系统探测环境化学性质所表现出的速度、灵敏度和选择性，为这些器件的设计提供了灵感。本综述考察了天然嗅觉系统的分子与细胞组分如何被整合到人工化学传感器，即生物电子传感器中，重点讨论与信号转导系统结合的生物学材料。文章分析了不同生物化学感官材料作为器件核心时的优势与局限，并评估了不...
Spheroid Culture of Mammalian Olfactory Receptor Neurons: Potential Applications for a Bioelectronic Nose.
哺乳动物嗅觉系统可基于嗅受体神经元（ORNs）表达的约一千种嗅觉受体（ORs）高灵敏、高选择地检测多种气味物，ORs 具有动态检测范围并参与嗅球中的信号编码。为开发仿生嗅觉传感器，需要稳定培养并长期保存 ORNs，但传统单层原代培养存在可用时间短、培养效率低和长期储存困难等限制。本研究建立了一种基于重组蛋白 REP（TGPG[VGR...
Bioelectronic Nose Using Olfactory Receptor-Embedded Nanodiscs.
嗅觉受体（ORs）是 G 蛋白偶联受体（GPCRs）中最大的家族，广泛参与多种人类疾病，并约占所有药物靶点的 40%。构建稳定且高质量的 OR 平台，是开发可用于疾病早期诊断、食品质量评估以及药物和香料开发的实用生物传感器的重要工具。尽管 GPCR 生物传感器研究已取得进展，但受体稳定性与功能化仍是挑战。本章介绍一种基于 OR 嵌入...
Applications and Advances in Bioelectronic Noses for Odour Sensing.
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...
Zinc Nanoparticles-equipped Bioelectronic Nose Using a Microelectrode Array for Odorant Detection.
生物电子鼻是将嗅觉受体、细胞或组织与物理化学传感器结合，用于气味分子定性和定量检测的人工嗅觉装置，在医学、环境、食品和军事等领域具有应用潜力。然而，器件本征噪声、随机噪声、生化散粒噪声及生物-电子耦合噪声常淹没微弱响应，降低信噪比和检测灵敏度。本文设计了一种纳米颗粒装备的嗅细胞生物传感器，将微电极阵列（MEA）与大鼠嗅上皮结合，以记...
A surface acoustic wave bio-electronic nose for detection of volatile odorant molecules.
本文报道了一种基于表面声波（SAW）谐振器的气相挥发性气味分子“生物电子鼻”。该系统由5个SAW谐振器阵列组成，其中3个谐振器分别通过激光诱导正向转移（LIFT）涂覆牛野生型气味结合蛋白（wtbOBP）、牛双突变体（dmbOBP）和猪野生型气味结合蛋白（wtpOBP），另2个作为未涂覆参考。LIFT可在SAW活性区高分辨率、均匀沉积...
Mimicking nature's noses: from receptor deorphaning to olfactory biosensing.
生物体如何检测环境中的特定挥发性化合物，以及由此产生感知和行为反应的神经处理机制，长期以来是科学研究的热点。早期嗅觉研究主要依赖对完整动物进行电生理测量。人类嗅觉受体（OR）基因家族的发现推动了多种细胞学检测体系的发展，这些体系主要用于对哺乳动物和昆虫嗅觉受体进行“去孤儿化”鉴定。相关研究显著深化了对嗅觉分子基础的认识；目前对脊椎动...