生物传感器通常将生物识别元件与不同组成和尺寸的纳米材料相结合，以促进或增强器件的工作机制。虽然引入纳米材料有利于开发高性能生物传感器，但在规模化生产和废弃处置阶段，可能导致有毒纳米材料不受控释放。本文旨在促进生物传感器开发与人类及环境毒理学领域之间的联系，鼓励对生物传感器的开发和规模化采取整体性方法。文章首先探讨生物传感器设计中常用...
纳米颗粒是促进多种消费品配方的有前景生物工程平台，包括包装食品、电子器件、生物传感器和生物医学工具。无定形纳米二氧化硅独特的表面与理化性质支持先进纳米生物分子应用，广泛用于制造、生物技术、化妆品、包装、植入物、药物递送系统和癌症诊断等产业。随着其技术与经济效益提升，人类暴露带来的不良生物效应引发关注。无定形纳米二氧化硅内化、生物屏障...
工程纳米材料（ENM）在生物医学、传感器等领域广泛应用，增加了人类暴露的可能性，也带来显著的纳米毒性风险，因此亟需依据其毒理学特征开展详细风险评估。尽管已有大量“毒理组学”研究，但针对ENM暴露引起人体表观遗传调控的专门风险评估范式尚未建立。本综述旨在梳理当前阻碍形成合适ENM暴露风险评估方法的关键问题，并指出有助于制定纳米风险评估...
由于纳米材料潜在毒性，其生物相容性评价备受关注，但传统生物相容性检测难以快速给出毒性报告。我们开发了一种基于全细胞的生物传感器，用于追踪纳米材料生物相容性，旨在为降低毒性水平的纳米材料工程化提供快速反馈。利用合成生物学方法，我们对四种热休克反应（HSR）蛋白的启动子进行了工程化改造。初始设计中，将报告基因克隆至所选启动子下游。初步结...
近年来，含工程纳米材料（ENMs）的商业产品数量呈指数增长，因此必须系统评估其对生态系统和人体健康的毒性。纳米毒理学作为评估 ENMs 危害的交叉学科迅速发展，已有多种物理化学与生化方法用于从毒理学角度表征纳米材料。电分析与生物电化学方法可拓展纳米毒性评估技术体系，并加速 ENMs 毒性效应的检测与筛选。这些方法可在单细胞、细胞群体...
石墨烯量子点（GQDs）因在生物成像、生物传感器和药物载体中的潜在应用而备受关注。GQDs 具有本征类过氧化物酶催化活性，可有效清除超氧阴离子、过氧化氢和羟基自由基等自由基，并在体内和体外表现出较低毒性。本研究发现，氮掺杂石墨烯量子点（N-GQDs）可通过选择性抑制斑马鱼内源性抗氧化酶活性，强烈干扰氧化还原敏感系统。包括过氧化氢酶（...
工程纳米材料已越来越多地用于消费品、环境治理、储能和生物医学等领域。大量实验与理论研究已证实，某些纳米材料可对生物细胞产生毒性。尽管其确切分子机制仍不清楚，但纳米材料与细胞膜之间的相互作用——无论是通过内吞还是直接穿透并可能引起裂解——普遍被认为是引发炎症甚至细胞死亡的第一步。为便于研究纳米材料与细胞膜的相互作用，本文展示了一种基于...
随着工程化纳米颗粒（NPs）应用扩大，亟需高通量、灵敏的纳米安全性评价方法。本研究构建了双荧光全细胞生物传感器，用于快速监测纳米颗粒毒性。将含 mCherry 报告基因的生物传感器质粒瞬时转染人细胞，mCherry 分别由激活蛋白 1（AP-1）、白细胞介素 8（IL8）或 B 细胞易位基因 2（BTG2）诱导启动子调控；同一质粒中...
光学天线在物理光学中的概念仍在发展。与射频(RF)波段使用的天线类似，光学天线的目标是将自由传播的辐射能量局域化，反之亦然。为此，光学天线利用金属纳米结构在光学波段的独特性质，即强等离子体耦合元件。光学天线概念正在技术推进，预计可替代毫米波、红外和可见波段的检测器件。目前，其在光检测中的潜在优势，包括偏振依赖性、可调谐性和快速响应时...
纳米技术概念基于1–100 nm颗粒的尺寸依赖性质，但粒径与生物效应关系仍不清楚。本研究旨在生成并分析一组均一的实验毒性数据：采用相同柠檬酸包覆但五种不同初级粒径（10、20、40、60和80 nm）的银纳米颗粒（Ag NPs），检测其对毒性试验常用生物/细胞的影响，包括细菌、酵母、藻类细胞、甲壳动物和体外哺乳动物细胞。尽可能在超纯...
理解新设计的微纳材料与系统如何影响细胞生理，是相关技术走向应用的关键。微纳系统中的力学作用、纳米材料及光、热、电场等刺激可直接或经活性氧间接损伤DNA，因此需要简便、定量、非破坏性的基因毒性评估方法。本文在NIH-3T3细胞中构建了一种基于TurboRFP的DNA损伤报告细胞系：p53响应性p21启动子驱动TurboRFP表达，使细...
本研究采用绿色技术，利用铜绿假单胞菌 JS-11 合成硒纳米颗粒（Se-NPs）。该菌株对亚硒酸盐（SeO3^2-）具有显著耐受性，耐受浓度可达 100 mM，EC50 为 140 mM。其培养上清可在 37°C 将无色可溶性 SeO3^2- 还原为不溶性红色元素硒（Se0）。经紫外-可见光谱、X 射线衍射、原子力显微镜及透射电镜/...
本文研究铝掺杂是否改变氧化锌纳米颗粒（ZnO NPs）在非致死水平下对土壤假单胞菌代谢的影响。X射线衍射显示，商用ZnO与铝掺杂ZnO NPs的衍射图案不同，铝以Al NPs形式存在。两种颗粒在细菌培养基中均发生聚集，并形成表面电荷不同的胶体。它们对细菌代谢具有相似作用：在由Pseudomonas putida KT2440构建的发...
本研究评估银离子、纳米银颗粒和微银颗粒对发光生物传感器菌Pseudomonas putida BS566::luxCDABE的毒性效应。该菌株分离自污水处理厂活性污泥，并携带稳定的染色体luxCDABE操纵子，可连续产生生物发光，用于监测毒性物质对微生物生理状态的影响。实验在30至240 min的短期孵育条件下，以相对发光强度（RL...
本文报道了利用分析超速离心（AUC）原位表征生物介质中纳米颗粒（NP）聚集体的两项关键性质：聚集体尺寸分布和不同尺寸金纳米颗粒（AuNP）聚集体的局域表面等离子体共振（LSPR）吸光度光谱。作者建立了由沉降系数分布计算水合直径分布的理论框架，测量了单体、二聚体、三聚体及最多约600个颗粒的聚集体沉降速率。结果显示，AUC 获得的尺寸...
本研究采用两种无标记、非侵入式生物传感器装置监测纳米颗粒暴露：石英晶体微天平（QCM）检测细胞形状与黏弹性，电细胞-基底阻抗传感（ECIS）检测细胞运动及上皮细胞间接触动力学。作者合成并研究了两种不同形状、表面均包覆十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）的金纳米颗粒：直径约43±4 nm的球形颗粒和约38±7 nm×17±3 nm的棒状颗...
开发了一种分析检测平台，用于评估暴露于生长因子或纳米颗粒等外源物质的细胞培养物所诱导的毒性。将生物传感检测装置连接至细胞培养瓶，可实时分析细胞培养基成分。该分析基于通过固相免疫分析定量细胞释放到培养基中的炎症细胞因子，并使用波长探测光学传感（WIOS）仪器进行检测。用于原位测量的流体系统可实时检测细胞因子，灵敏度因细胞因子而异，为1...
本文报道了一种基于全细胞的生物传感器，用于快速实时检测纳米材料对人类和环境的安全性。传统体外纳米颗粒细胞毒性研究通常只给出培养终点的毒性结果，忽略了纳米颗粒在目标时间范围内持续发生的细胞毒性效应。为此，作者设计了一种可同时进行多种细胞毒性检测的阵列式生物传感器，以满足对毒性进行实时、一致评估的需求。该传感器通过阻抗法监测人肺成纤维细...