全细胞生物传感器具有简单、快速、低成本检测重金属的潜力，但基因电路构建模式对其性能的影响长期缺乏系统研究。本研究首次构建并比较了铅和汞检测的反馈耦合、非耦合和半耦合三种基本基因电路模型，探讨解耦传感电路拓扑对报告信号的影响。结果表明，非耦合模型对铅（50 nM）和汞（1 nM）具有更高灵敏度，而反馈耦合电路对汞具有更宽检测范围（10...
全细胞生物传感器为重金属检测提供了简便方法，但以往设计主要模拟细菌重金属抗性系统，缺乏理性设计理论。本研究提出基于MerR家族传感器蛋白（SP）的金属检测电路设计策略。利用热力学模型设计一系列组成型启动子，调控cadR、pbrR、cueR和merR等SP表达水平，并以相应传感器蛋白结合启动子（SPBP）驱动eGFP报告基因。结果表明...
铬是世卫组织按公共卫生重要性排名的五大毒性重金属之一，天然存在形式为Cr(III)，人为来源主要为Cr(VI)。美国环保署规定饮用水中总溶解铬最大污染水平为10−6 M，即0.1 mg/L或100 ppb。为监测饮用水是否低于安全阈值，本文报道了一种基于场效应晶体管（FET）的传感器设计，将高目标特异性离子选择性膜（ISM）与扩展栅...
基于微生物细胞的全细胞生物传感器通常依赖应激响应操纵子，用于监测环境污染物。与传统仪器分析相比，生物传感器更便捷、成本更低，但可检测目标受限于有限的遗传操纵子系统。本研究提出一种新策略，通过工程化增强绿色荧光蛋白（eGFP）克服该限制。已知 split-eGFP 的两个片段可重新结合形成天然荧光结构，因此作者在 eGFP 的 β-链...
电活性生物膜（EABs）可作为安培生物传感器用于环境或生物过程监测，例如原位检测毒性化合物。以往研究几乎集中于异养阳极 EABs，其需要较高有机负荷和无氧条件才能维持稳定基线电流。相反，电自养氧还原 EABs 被提出用于监测含氧且贫或无有机底物溶液中的毒性冲击，但此前仅在最优培养基中以甲醛为模型化合物。本文表明，氧还原 EABs 可...