在水资源减少和水质污染加剧的背景下，开发低成本原位水质监测工具具有重要意义。本研究以河流沉积物来源的电活性混合菌群作为生物传感元件，构建了一种小型无膜单室微生物燃料电池（MFC）生物传感器，用于淡水毒性监测。该MFC采用3D打印UV固化聚合物腔体，阳极和阴极均为商用碳毡（CF），阴极通过铂（Pt）催化层和聚四氟乙烯（PTFE）氧扩散...
本研究报道了一种新型安培生物传感器，用于研究银、镉、铜和汞等重金属对黑曲霉葡萄糖氧化酶（GOx，EC 1.1.3.4）的抑制作用。该传感器采用玻璃碳电极（GCE）作为电化学换能器，其表面覆盖一层多壁碳纳米管（MWCNTs），并在其中掺入氧化钌（RuO2）作为氧化还原介质。多壁碳纳米管直接吸附用于固定 GOx，随后用 Nafion 覆...
使用微生物如细菌的生物传感器具有生命周期短等优势。一种已开发的比色生物传感器技术是利用大肠杆菌（E. coli）生物反应器介导的普鲁士蓝形成反应与铁氰化物。固定化可使细菌在不降低其生物受体能力的前提下长期使用。本研究旨在开发一种新型、快速的固定化细菌生物传感器，用于检测水中毒性化合物并评估其分析性能。采用包埋法将 E. coli 固...
水污染与栖息地退化导致水资源短缺加剧和水生生物多样性下降。过去几十年淡水资源持续减少，而需求不断增加，尤其在干旱和半干旱地区。监测废水排放中的污染物对识别污染区域并实施处理至关重要。传统检测方法因废水成分随时间和来源变化，难以有效追踪多种有害组分。近年来，生物传感仪器因高灵敏度、高选择性、可靠性、简便性、低成本和实时响应而受到广泛关...
本研究构建了毒性生物传感器 Acinetobacter baylyi Tox2，其宿主为 A. baylyi ADP1，携带新的高拷贝质粒 pWH1274_lux，用于快速检测重金属污染海水的细胞毒性。luxCDABE 报告基因盒被位点特异性插入 pWH1274_lux 中组成型启动子 Ptet 下游并受其控制，使菌株生物发光强度随...
随着工业废水向环境中排放，有毒物质监测日益重要。本研究报道了一种基于新型海洋发光细菌 Vibrio sp. MM1 的高灵敏、快速重金属毒性检测方法。作者从伊朗里海南岸不同深度海水中分离出发光细菌，通过形态学、生化试验和 16S rRNA 基因序列分析鉴定该菌株为弯曲革兰阴性杆菌，与 Vibrio campbellii 相似度超过 ...
随着工业生产和燃烧过程产生大量有害化学物质，重金属、农药、药物等污染物向环境释放已成为全球关注的问题。快速、可重复地检测这些污染物十分必要。生物传感器是检测环境污染物的高灵敏、高特异工具，已有多种类型被开发。本文综述了用于环境和城市污染物检测的生物传感器特征与应用。生物传感器由生物识别元件和换能器组成，可将生物或生化信号转换为可测电...
镉因工业和农业活动广泛存在于土壤与水体中，并可通过食物和饮用水进入人体，构成健康风险。传统镉分析方法灵敏但耗时且昂贵。本研究基于合成生物学原理构建了一种多重输出镉生物传感器：将单输出镉传感元件 cadRgfp（含 Pseudomonas putida 06909 的 cadR 及其反向操作子/启动子 PcadR/Pcad，驱动无启动...
本研究将来源于受污染木材燃烧、总砷、铬、铜和锌约10000 mg/kg的木灰，按农场实践先与本地牛粪混合后施入高地草地土壤，开展盆栽实验。木灰添加量为0.1%–3.0%（体积），并设置仅土壤、土壤+牛粪和土壤+3%木灰等对照。实验测定土壤孔隙水和黑麦草组织中金属/类金属浓度，并用基因工程发光大肠杆菌HB101 pUCD607对同一孔...
能源生产产生的灰烬可作为牲畜饲料的矿物来源，但可能携带遗传毒性污染物并进入人类食物链。本研究构建了微生物生物传感器 recApr–Luc2，用于检测回收灰烬中的遗传毒性风险。以顺铂诱导的大肠杆菌 SOS 基因（recA、lexA、dinI 和 umuC）表达变化为依据，筛选出 recA 启动子作为报告基因驱动元件。该传感器依赖功能性...
酵母生物传感器因具有时间成本低、灵敏度高、可重复性好、可扩展至高通量格式，并能检测污染物的生物可利用形态等优势，已成为环境污染物筛查与检测的常用工具。与基于非全细胞的体外传感器相比，转基因酵母可在较温和条件下培养，并可能适配便携式现场检测设备。然而，酵母生物传感器在低浓度样品检测、现场快速应用、长期稳定性和标准化方面仍存在明显局限。...
生物发光是生物体产生的光，细菌生物发光是野生型或基因工程菌产生的冷光。由于合成生物学、微生物学、毒理学和生物物理学的交叉，基于细菌生物发光的全细胞生物传感器被设计并广泛用于生态毒理、食品毒性和环境污染检测。本章首先从光学谱角度介绍生物发光背景，随后介绍用于细菌生物发光检测的各种物理平台，包括光电倍增管（PMT）、电荷耦合器件（CCD...
本文报道了一种基于氮掺杂碳纳米管（N-CNT）固定葡萄糖氧化酶（GOx）的安培葡萄糖生物传感器，用于测定银离子。在葡萄糖存在下，GOx 催化产生过氧化氢（H2O2），其安培氧化电流与溶液中葡萄糖浓度直接相关，形成稳态酶促转化速率。重金属离子如 Ag+ 对该稳态酶反应产生抑制，使稳态速率定量下降，从而通过酶抑制构建超灵敏金属离子生物传...
本文报道了一种用于液相中重金属检测的高灵敏全细胞生物传感器。该传感器由涂覆聚电解质多层（PEM）的Love波声表面波器件构成，采用大肠杆菌（Escherichia coli）作为生物受体，因为有毒重金属会改变其粘弹性。声学传感器由AT切石英基底、叉指换能器和SiO2导波层组成；但SiO2在盐溶液中易降解。介孔TiO2具有良好的机械和...
生物发光技术已广泛应用于生物传感器，其中天然发光细菌费氏弧菌（Vibrio fischeri）常用于水毒性分析。本研究评估了两种新克隆的甲虫荧光素酶用于大肠杆菌“光关闭”（light off）毒性生物传感器的适用性：Macrolampis 萤火虫荧光素酶和 Pyrearinus termitilluminans 叩头虫荧光素酶。结果...
全细胞生物传感器常面临生物组分稳定性差和储存寿命短的问题。本文报道了聚(2-羟乙基甲基丙烯酸酯)(pHEMA)固定化对一种基于蓝藻 Anabaena torulosa 的全细胞荧光生物传感器检测重金属（Cu、Pb、Cd）和农药（2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)、毒死蜱(chlorpyrifos)）性能的影响。该传感器先将蓝藻包埋于...
本研究基于对蓝藻 Arthrospira platensis（螺旋藻）碱性磷酸酶活性（APA）的电导测量。螺旋藻细胞通过物理吸附直接固定于金叉指换能器的陶瓷部分。在重金属存在下，APA 活性受到抑制；加入底物 4-硝基苯磷酸钠（pNPP）后，局部电导发生变化并被测量。通过 pNPP 校准曲线得到 Michaelis-Menten 常...
本研究从海洋环境中分离并鉴定一株发光菌株为 Vibrio campbellii LZ5，16S rDNA 分析表明该菌株属于 V. campbellii。该菌在较宽的生活条件下生长良好，其相对荧光强度在 pH 5–7.5、NaCl 0–3%、KCl 1.5–5% 以及 CaCl2 1–3% 的范围内均保持稳定；相反，相对荧光强度与 ...
细菌生物传感器可按其对生物体的实际毒性来衡量污染。本研究构建了一种重组细菌生物传感器，可响应锌离子（Zn2+）、镉离子（Cd2+）和汞离子（Hg2+）的毒性水平。该传感器利用大肠杆菌 znt 操纵子中的锌调控基因 zntR 和 zntA 启动子，在上述离子达到毒性浓度时触发绿色荧光蛋白（GFP）报告蛋白的表达。实验以 3–800 p...
随着废水排放中潜在有害污染物不断增加，迫切需要快速、低成本的分析技术对污水处理效果进行广泛监测。本研究将基于细菌的生物传感器与传统大型溞（Daphnia magna）试验、化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）测试以及化学分析方法进行比较，用于监测废水毒性。利用志贺氏菌（S. sonnei）和大肠杆菌（E. coli）构建的细菌...