本文报道一种基于三聚氰胺富集氮掺杂碳纳米片负载金纳米颗粒（Au-CNSm）的环保型电化学生物传感器，用于砷检测。采用简便、低毒、生物相容且低成本的水热法合成Au-CNSm纳米复合材料，并通过循环伏安法优化电极组成。由于三聚氰胺富集碳纳米片（CNSm）与金纳米颗粒（AuNPs）的协同作用，Au-CNSm修饰电极的阳极峰电流较仅CNSm...
本研究在枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）中构建了一种基于绿色荧光蛋白（GFP）的全细胞生物传感器（WCB-GFP），用于监测砷（As）。作者将 gfpmut3a 基因置于砷操纵子启动子/操纵区（Pars）控制下，构建到质粒 pAD123 中，并转化至 B. subtilis 168，获得菌株 BsWCB-GFP。该...
合成生物学被认为有望应对紧迫的全球挑战，但监管问题是一个被低估的挑战。尤其在欧洲，相关监管框架植根于基于历史概念的“封闭使用”与“故意释放”二分法。本文通过一系列案例研究，包括一种拟用于检测尼泊尔和孟加拉国井水中砷的现场生物传感器，以及用于不育控制的基因工程昆虫，探讨这种监管与概念划分对不同国家背景下合成生物学项目部署的影响。文章进...
砷是生态系统中普遍存在的类金属元素，自然与人为活动使其广泛分布于地下水、土壤和空气中。长期暴露于较高砷水平的人群已超过2亿，易患癌症、神经、皮肤、心血管、生殖、肝肾及胃肠等疾病，因此环境砷检测具有重要意义。现有原子光谱、质谱、色谱等仪器方法灵敏度高，但设备昂贵、分析时间长，难以现场即时检测。生物传感器作为快速定性定量分析平台，在环境...
用于砷污染检测的全细胞生物传感器通常基于天然细菌感知系统构建，但难以精确调控遗传响应。启动子设计是解决该问题的关键途径之一。本研究以大肠杆菌MG1655中砷响应性的ArsR-Pars调控系统作为识别元件，并连接gfp或lacZ报告基因，构建用于表征重构启动子的遗传电路。首先分析ArsR结合位点（ABS）和RNA聚合酶结合位点库，挖掘...
本研究通过将从脱硫弧菌（Geobacter sulfurreducens）中获得的 ArsR1（GSU2952）调控回路置于绿色荧光蛋白（GFP）报告基因上游，构建了一种用于特异性检测生物可利用砷的大肠杆菌全细胞生物传感器。该大肠杆菌细胞仅在亚砷酸盐存在时发出绿色荧光，且在 M9 补充培养基中培养时比在 LB 培养基中对亚砷酸盐更敏...
有毒污染物（TP）的原位检测若依赖分析仪器或全细胞生物传感器往往不便。体外构建基因编码生物传感器用于真实环境中的 TP 检测是一种有前景的替代方案，但部分关键生物分子在体外生物活性与稳定性下降，使报告蛋白的响应和调控困难。本文建立了基于砷抗性操纵子阻遏蛋白（ArsR）和 GFP 报告基因的体外基因编码生物传感器。由于野生型 ArsR...
本综述回顾作者在日本大阪大学药学研究科近40年的基础研究。作者1984年在美国博士后研究后加入三浦喜温实验室，开始生物化学工程研究，最初目标是通过工程化手段解决威胁人类健康的全球环境问题。主要成果包括：利用光合微藻与光合细菌构建明暗/昼夜耦合系统，以水和二氧化碳为原料生产氢气，并放大800倍至中试装置；通过克隆氢气氧化与碳固定相关基...
细菌全细胞生物传感器通过遗传工程实现了对多种危险化学物质的选择性、可靠检测。与质谱、原子吸收等传统仪器相比，全细胞传感器成本低、无需复杂设备，并能反映分析物的生物可利用性与毒性。然而，活细胞传感器通常保质期有限，需要冷藏、冷冻或特定储存条件，在试剂、仪器和专业人员匮乏的现场环境中应用受限。为克服上述问题，可将生物传感基因构建体转入可...
本文报道一种用于水样中砷检测的紧凑便携式生物传感器。该装置采用工程化大肠杆菌生物报告细胞作为识别元件，菌株 E. coli 1598 携带 pPROBE-ArsR-ABS 质粒，可在三价砷和五价砷诱导下表达绿色荧光蛋白（GFP），且 GFP 荧光强度在 0–100 μg/L 范围内与砷浓度呈线性关系。传感器核心为聚二甲基硅氧烷（PD...
砷在地球地壳中丰富，但在特定水文地质条件或人类活动下可造成严重污染。无机砷毒性高，WHO 饮用水限值为 10 mg/L，而南亚和东南亚多个三角洲地下水普遍超标。传统化学定量需要复杂仪器，现场化学试纸不够可靠，因此发展基于生物系统的砷检测方法具有重要意义。本文综述近十年全细胞生物报告器和生物传感器检测砷的进展，回顾 arsR–Pars...
细菌生物报告器与微流控系统结合有望实现化学或毒性目标的现场检测。作者将工程化大肠杆菌细胞封装于琼脂糖微珠并集成到 PDMS 微流控芯片中，用于检测饮用水中的无机砷。该菌株在接触亚砷酸盐或砷酸盐后，通过 ArsR 调控系统诱导表达增强型绿色荧光蛋白 eGFP。约 1000 个含菌琼脂糖微珠被捕获在芯片 500×500 μm² 滤笼中，...
全球估计超过1亿人受砷污染地下水影响，孟加拉国和西孟加拉国是最严重地区之一。现场砷检测需要一种简单、廉价、准确且可抛弃的设备。作者此前报道了一种以pH变化为输出的新型砷生物传感器，可通过pH指示剂的颜色变化进行视觉检测。本文提出改进的试验配方，使样品在静态过夜孵育条件下即可敏感、准确地检测低于10 ppb的砷酸盐。此外，作者描述了一...
天然水体中砷污染是全球性问题，大量人口饮用水中砷浓度可能超标。传统检测技术如原子吸收、原子荧光、电感耦合等离子体及高压液相色谱虽然准确，但成本高、耗时长，且难以满足现场快速检测需求。本文综述了基于细菌的生物检测法作为检测地下水和天然水中砷的新兴方法。其核心是基因改造的细菌传感器-报告菌株，如大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌和红...