Yeast-Based Biotechnology for Civilian Security.
酵母是一类应用广泛的真核微生物，除传统发酵用途外，近年来在生物安全与民用防护领域也展现出重要价值。本文综述了常规与非常规酵母在检测、中和和预防生物及化学威胁中的作用，重点介绍重组酵母细胞用于重金属、有机污染物和内分泌干扰化合物生物传感器的构建与应用，以及酵母在生物修复和毒素去除中的功能。文章还特别讨论了基于酿酒酵母（Saccharo...
Advances in research on novel technologies for the detection of exogenous contaminants in traditional Chinese medicine.
本文综述了中药中农药残留、重金属、真菌毒素和二氧化硫残留等外源污染物的新型检测技术。传统方法存在灵敏度不足、样品前处理复杂和多残留分析困难等问题，难以满足日益严格的监管要求。作者提出首个面向中药污染物的“双轨”质量控制框架，通过风险分层策略将实验室级准确检测与现场可部署筛查相结合，以克服灵敏度与便携性之间的权衡。文章系统比较了色谱、...
Ultra-Selective and Sensitive Fluorescent Chemosensor Based on Phage Display-Derived Peptide with an N-Terminal Cu(II)-Binding Motif.
铜与金是人类最早利用的金属之一，当前全球水资源铜污染加剧，对人类健康和水生生态系统构成威胁。因此需要低成本、可行、超选择性和高灵敏的检测技术。本研究利用噬菌体展示技术筛选含 NH2-Xxx-His 基序的肽，用于 Cu2+ 的超选择性检测。通过亲和筛选获得多种结合 Cu(II) 的 M13 噬菌体克隆，并测定其对不同金属离子的亲和力...
Extremozyme-Based Biosensors for Environmental Pollution Monitoring: Recent Developments.
极端酶兼具高特异性、高灵敏度以及耐受极端操作条件的能力。本文综述了具有环境监测应用潜力的极端酶，并概述了利用这些分子构建生物传感器的最新进展。文章介绍了迄今报道的各类极端酶的特性，重点强调其稳定性及工作条件，说明其用于传感的优势。以光合抑制剂除草剂检测为例，讨论了生物传感器设计，并较详细地介绍了用于农药、重金属和酚类检测的若干传感器...
Validation and calibration of a novel GEM biosensor for specific detection of Cd
本研究设计一种新型遗传电路，模拟铜绿假单胞菌 CadA/CadR 操纵子介导的重金属稳态机制，将天然操纵子中的 DNA 元件重新组合，并与增强型绿色荧光蛋白 eGFP 报告基因偶联，构建基础 NOT 型逻辑门 CadA/CadR-eGFP，以响应 Cd2+、Zn2+ 和 Pb2+。将化学合成的 CadA/CadR-eGFP 基因电路...
Synthetic bacteria for the detection and bioremediation of heavy metals.
有毒重金属在环境中的累积已成为人为污染问题，威胁人类健康与生态系统。传统化学和物理修复方法成本高，并可能产生二次有毒废物。微生物生物修复因高效、低成本和可持续而受到关注，但天然微生物遗传复杂且缺乏合适基因工程工具，限制了高效修复菌的构建。合成生物学为微生物修复提供了新途径，可构建具有快速检测、降解重金属并增强耐毒能力的工程菌，同时提...
Chimeric MerR-Family Regulators and Logic Elements for the Design of Metal Sensitive Genetic Circuits in
全细胞生物传感器是监测重金属等环境污染物的有前景工具，其由传感模块和输出模块组成，在目标分析物存在时产生可检测信号。MerR家族金属响应调节因子具有高灵敏度、紧密转录控制和广泛的金属特异性，适合构建金属传感电路；但革兰氏阴性来源的启动子等部件常在革兰氏阳性宿主中失效。本文结合合成遗传电路构建与结构指导的嵌合MerR调节因子设计，在枯...
Paper-Based Electrochemical Biosensors for Food Safety Analysis.
食品安全监测面临快速、灵敏、便携和易用的挑战。本文综述了纸基电化学生物传感器在食品安全分析中的设计、制备与应用。纸基器件具有微型化、低样品量、低成本、毛细驱动流动和可在纸孔中储存试剂等优势。文章讨论了二维与三维器件设计、蜡打印/喷墨/激光/光刻等图案化技术、丝网印刷电极及纳米材料修饰策略，并总结酶、抗体、适配体、DNA 和全细胞识别...
Current Status and Future Trends in Removal, Control, and Mitigation of Algae Food Safety Risks for Human Consumption.
随着经济与生产力快速发展，公众不仅关注藻类作为新型食品资源的营养价值，也日益重视其食用安全性。多项研究指出，海藻食品安全问题的分析解决需要整体、系统考虑。影响藻类食品安全的主要因素包括物理、化学和微生物危害。尽管生产者和消费者食品安全意识提高，但由藻类食品安全事件引发的食源性疾病仍频繁发生，威胁消费者健康与生命，若处理不及时可能造成...
The protein scaffold calibrates metal specificity and activation in MerR sensors.
MerR 金属调节蛋白是多种用于报告金属污染的生物传感器平台的核心元件，但多数 MerR 蛋白缺乏特异性，限制了其在真实环境样品分析中的应用。按需分子工程改造 MerR 金属偏好虽具创新性，却未必得到预期结果。由于这些传感器的金属结合环（MBL）被提出是特异性的主要调节区，本研究将不同 MerR 同源蛋白的 MBL 进行精准替换，构...
Recent advances in soil microbial fuel cells based self-powered biosensor.
土壤微生物燃料电池（SMFC）最初是利用土壤中微生物将有机质转化为电能的装置。近年来，基于SMFC的生物传感器成为实时、快速监测土壤质量与土壤污染的新方向。与传统生物传感器相比，SMFC生物传感器具有成本低、结构简单、可原位部署和长期自供电监测等优势，适合用于土壤质量或污染的原位长期监测。本综述系统介绍了近年来发展的不同SMFC生物...
Differential Detection of Bioavailable Mercury and Cadmium Based on a Robust Dual-Sensing Bacterial Biosensor.
基因编程生物传感器已广泛用于监测生物可利用重金属污染及其对生物体的毒性。多数细菌生物传感器最初用于检测汞或镉等特定重金属，但现有传感器难以将镉与其他重金属尤其是汞区分开。本研究以汞响应调节蛋白 MerR 和镉响应调节蛋白 CadR 作为独立传感元件，以增强型绿色荧光蛋白 eGFP 和 mCherry 红色荧光蛋白作为独立报告蛋白，构...
A Recombinase-Based Genetic Circuit for Heavy Metal Monitoring.
遗传回路设计的快速发展使全细胞生物传感器（WCBs）在医学诊断和环境毒性评估等领域受到关注，但高背景信号和低精度限制了其从概念验证走向实际应用，尤其用于重金属毒性监测。作为替代模块设计，本研究利用Bxb1重组酶作为开关，以增强剂量–响应行为并降低泄漏。借助Bxb1重组酶识别元件的模块化特性，作者将可响应镉等毒性离子胁迫的工程化半特异...
Engineered Whole-Cell-Based Biosensors: Sensing Environmental Heavy Metal Pollutants in Water-a Review.
重金属在生物体内的频繁暴露与蓄积会损害脑、肝、生殖器官等，造成严重健康风险；全球多地饮用水和地下水存在砷、镉、铅、汞、铬等污染，因此需要快速、低成本、高特异性的水质评估方法。自然界微生物可通过特定基因和转录因子响应重金属胁迫，重组DNA技术可将这些天然生物报告器改造为受控体系：在特定重金属存在时开启或关闭基因表达或酶活性，形成化合物...
Recent Advancements in the Technologies Detecting Food Spoiling Agents.
为满足现代生活方式，加工食品需求与市场巨大，其生产涉及多步骤。不断增长的需求使生产者和监管机构面临压力，需要提供灵敏、简便、低成本的方法以保障消费者健康。在食品加工的多步骤过程中，食品腐败微生物或污染物可能进入供应链。因此，迫切需要理解、实施并监测污染物水平，可利用单细胞液滴微流控系统、DNA生物传感器、纳米生物传感器、智能手机生物...
A novel copper (II) binding peptide for a colorimetric biosensor system design.
本研究利用噬菌体展示技术从 Ph.D.-7 七肽库中筛选高选择性 Cu(II) 结合肽。通过 5 轮针对 Cu(II)-NTA 磁珠的正向筛选，以及针对 Al(III)、Co(II)、Fe(III)、Ni(II) 和 Zn(II) 等多轮负向筛选，富集到特异性结合 Cu(II) 的 M13 噬菌体。ELISA、SEM 和 EDX 证...
Potential Whole-Cell Biosensors for Detection of Metal Using MerR Family Proteins from
基于细胞的生物传感器利用细胞对环境响应的能力，将其感知机制重新用于检测。MerR 家族蛋白是调控细菌金属抗性基因表达的激活/阻遏开关，已被用于金属生物传感器。金属结合后，其构象改变使基因表达由关闭转为开启。多金属抗性菌株 Stenotrophomonas maltophilia Oak Ridge 02（S. maltophilia...
Label-Free and Regenerable Aptasensor for Real-Time Detection of Cadmium(II) by Dual Polarization Interferometry.
本文报道了一种基于双偏振干涉仪（DPI）的无标记、可再生适配体生物传感器，用于实时检测镉离子（Cd2+）并研究其与适配体的相互作用机制。该传感器通过逐层组装法构建：聚乙烯亚胺（PEI）先吸附于硅氮氧化物芯片表面，T30寡核苷酸经静电作用固定，随后含Cd2+特异性适配体序列和A15同聚腺嘌呤序列的40-mer DNA探针与T30杂交固...
HriGFP Novel Flourescent Protein: Expression and Applications.
基于微生物细胞的生物传感器可用于监测环境污染物，是传统实验室仪器分析的低成本、便捷替代方案。小型单体天然荧光蛋白可被改造为用于生物医学和环境应用的微型传感器件，并能耐受变性剂、高温及较宽 pH 范围。本研究利用从 Hydnophora rigida 中新鉴定的荧光蛋白 HriGFP 检测重金属和有机磷农药等环境污染物，如甲基对硫磷。...
Genome-scale transcriptional dynamics and environmental biosensing.
基因组尺度技术使绘制细胞行为分子网络成为可能。这些网络分析显示，细胞利用多层调控反馈不断评估并精确响应环境，复杂反馈对控制外部刺激的实时响应至关重要，因此需要能够采集并分析高通量时间数据的新一代细胞技术。为此，作者开发了 Dynomics 微流控平台，可监测超过 2000 个启动子的时间基因表达。通过将 Dynomics 平台与深度...