全细胞生物传感器在食品安全检测中的应用

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作者 张含蕾 周俊俊 +3 位作者 刘冰冰 刘安琪 韩俊莹 翟丹丹 《食品科学》 北大核心 2025年第16期411-421,共11页

食品安全日益成为全球公共健康领域关注的问题,全细胞生物传感器是一种利用细胞作为信号收集器并产生相应的可识别信号的传感设备,具有微型化、自动化、微生物细胞反应快、易于获得、成本低以及可将刺激直接转化为可读信号等优点。近年... 食品安全日益成为全球公共健康领域关注的问题,全细胞生物传感器是一种利用细胞作为信号收集器并产生相应的可识别信号的传感设备,具有微型化、自动化、微生物细胞反应快、易于获得、成本低以及可将刺激直接转化为可读信号等优点。近年来,随着合成生物学和材料科学的发展,全细胞生物传感器在食品安全检测领域得到了广泛的研究和应用。本文总结了全细胞生物传感器的使用原理,并根据其在食品安全检测中的应用场景,从重金属检测、农药残留检测、兽药残留检测、食品添加剂检测、食源性病原体和毒素检测5个方面评述了其特点。此外,还讨论了全细胞生物传感器在食品安全检测中的发展挑战和未来趋势。 展开更多

关键词 食品安全 全细胞生物传感器 食品污染物 检测

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基于全细胞生物传感器的污染物生物有效性评估研究进展 被引量：1

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作者 谷彩文 朱一 +2 位作者 林瀚 张小凯 王震宇 《福建农林大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期96-105,共10页

环境污染是威胁生态系统和人类健康的重要问题。环境中污染物的检测和风险评估对于确定环境污染治理方案至关重要。全细胞生物传感器为环境中污染物的风险评估提供了一种灵活、快速且经济、有效的方法,其在检测多种污染物的生物有效性... 环境污染是威胁生态系统和人类健康的重要问题。环境中污染物的检测和风险评估对于确定环境污染治理方案至关重要。全细胞生物传感器为环境中污染物的风险评估提供了一种灵活、快速且经济、有效的方法,其在检测多种污染物的生物有效性方面表现出了卓越的能力。全细胞生物传感器的性能主要取决于其构建因素,如调控基因、报告基因和宿主菌株;同时,试验条件也会对其性能产生较大影响。本文通过介绍全细胞生物传感器的分类及工作原理,并综述利用全细胞生物传感器评估环境中重金属和有机污染物生物有效性的研究进展,为相关领域的研究提供参考。 展开更多

关键词 全细胞生物传感器 有机污染物 重金属 生物有效性 环境生物技术

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基于全细胞生物传感器对环境中重金属污染检测的研究进展

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作者 刘杰 方毅 +1 位作者 宋博恒 程金新 《农业与技术》 2024年第13期81-85,共5页

工业化城镇化的快速发展加速了环境中重金属积累,重金属元素如镉、砷、铅、汞等对人体具有致命毒性,会对健康造成严重影响。面对重金属污染日益严峻的挑战,传统的物理化学检测方法虽然精准但检测成本高,操作复杂,难以适应环境监测高通... 工业化城镇化的快速发展加速了环境中重金属积累,重金属元素如镉、砷、铅、汞等对人体具有致命毒性,会对健康造成严重影响。面对重金属污染日益严峻的挑战,传统的物理化学检测方法虽然精准但检测成本高,操作复杂,难以适应环境监测高通量大范围的需求。全细胞生物传感器作为新型生物技术检测手段,在环境监测中展现独特优势。本文通过介绍全细胞生物传感器的工作原理及类别,列举了其在重金属污染中的检测应用,旨在阐明生物传感器在环境监测中的巨大潜力。 展开更多

关键词 全细胞生物传感器 重金属污染 环境

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无细胞生物传感器及其在食品与生物检测应用中的研究进展 被引量：1

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作者 王佳佳 王鑫 +4 位作者 庞晓旭 黄昆仑 许文涛 罗云波 程楠 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期355-364,共10页

无细胞生物传感器是一类基于无细胞系统设计的微量物质检测工具,解决了早期活细胞生物传感器无法检测有毒物质、响应时间长、受活细胞控制、操作不便等问题。近年来,无细胞生物传感器以其检测范围广、响应速度快、灵敏度高和便携性好而... 无细胞生物传感器是一类基于无细胞系统设计的微量物质检测工具,解决了早期活细胞生物传感器无法检测有毒物质、响应时间长、受活细胞控制、操作不便等问题。近年来,无细胞生物传感器以其检测范围广、响应速度快、灵敏度高和便携性好而受到广泛关注。本文按照构建无细胞传感器平台进行分类,并对不同类型无细胞传感器的构建和特点进行综述,进一步介绍其在金属离子、农药与兽药残留等领域检测的研究进展,并对其应用前景进行展望。 展开更多

关键词 无细胞生物传感器 检测应用 灵敏度 便携性 液相/纸基生物传感器

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镉全细胞微生物传感器研究进展

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作者 汤文瑶 郭瑛瑛 +4 位作者 向玉萍 刘艳伟 梁勇 阴永光 蔡勇 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1085-1095,共11页

镉全细胞微生物传感器(cadmium whole-cell biosensors,Cd-WCBs)以微生物为载体,利用微生物的调节元件组成模块化基因回路,以实现镉生物有效性的简单、经济和高通量检测.本文概述了基于转录因子和酶生物传感器构建的非特异性Cd-WCBs,以... 镉全细胞微生物传感器(cadmium whole-cell biosensors,Cd-WCBs)以微生物为载体,利用微生物的调节元件组成模块化基因回路,以实现镉生物有效性的简单、经济和高通量检测.本文概述了基于转录因子和酶生物传感器构建的非特异性Cd-WCBs,以及基于转录因子和荧光共振能量转移构建的特异性Cd-WCBs.本文还总结了Cd-WCBs的基本优化策略,主要包括对识别蛋白进行定向改造或定向进化、利用反馈调控优化基因回路以及改造底盘细胞的金属调控系统.目前,Cd-WCBs已经用于不同环境介质中镉的生物有效性检测,但是其在实际环境中细胞活性,和检测性能仍有待提高.本研究指出未来可通过开发和改造底盘生物来提高传感器的环境适应能力,利用多种合成生物学手段进一步提高传感器的检测灵敏度和特异性. 展开更多

关键词 镉 全细胞生物传感器 生物有效性 环境检测 特异性 灵敏度 识别元件 报告元件

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基于细菌双组分系统的生物传感器的研究进展 被引量：1

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作者 赵静宇 张健 +1 位作者 祁庆生 王倩 《合成生物学》 CSCD 北大核心 2024年第1期38-52,共15页

细菌双组分系统能够感知和响应细胞内外的物理、化学和生物刺激,通过耦合传感和调节机制从而引起一系列的细胞反应,是一个普遍存在的信号转导通路家族。当前越来越多的合成生物学家已开始利用双组分系统的特异属性来工程化设计微生物传... 细菌双组分系统能够感知和响应细胞内外的物理、化学和生物刺激,通过耦合传感和调节机制从而引起一系列的细胞反应,是一个普遍存在的信号转导通路家族。当前越来越多的合成生物学家已开始利用双组分系统的特异属性来工程化设计微生物传感系统,并应用于光遗传学、材料科学、肠道微生物组工程、生物炼制和土壤改良等领域。本综述重点介绍了开发基于双组分系统的生物传感器的最新研究进展以及在各个领域中的潜在应用。同时探讨了如何运用新的工程方法提高双组分系统传感器性能的可靠性,包括遗传重构、DNA结合结构域交换、检测阈值调节和磷酸化串扰隔离,以及如何根据特定应用的要求定制双组分系统信号特性。在未来,研究者可以将这些方法与大规模的基因合成、高通量筛选相结合,以加速和帮助发现更多未确定特征输入的双组分系统,并开发新的对广泛的刺激做出反应的基因编码生物传感器,拓展双组分生物传感器在不同领域的应用。 展开更多

关键词 合成生物学 双组分系统 细胞生物传感器 代谢工程 光遗传学 细菌诊断

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基因回路型全细胞微生物传感器的设计、优化与应用 被引量：5

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作者 杨璐 吴楠 +3 位作者 白茸茸 董维亮 周杰 姜岷 《合成生物学》 CSCD 2022年第6期1061-1080,共20页

基于合成生物学理念构建的基因回路型全细胞微生物传感器作为生物传感器的一大重要分支,能够感知环境中特定的待测物质,并按照一定规律将其转换成特定的信号输出,在生物制造过程监控、环境监测与食品安全、医疗诊断与监护等领域的检测... 基于合成生物学理念构建的基因回路型全细胞微生物传感器作为生物传感器的一大重要分支,能够感知环境中特定的待测物质,并按照一定规律将其转换成特定的信号输出,在生物制造过程监控、环境监测与食品安全、医疗诊断与监护等领域的检测应用中显现出巨大的潜力。随着合成生物学各项技术的日益完善和遗传元件的逐渐丰富,越来越多的基于不同响应机制、不同逻辑门与逻辑回路的全细胞微生物传感器已被陆续开发。然而,目前基因回路型全细胞微生物传感器的设计与构建仍主要依靠假设-试错循环的经验性方法。如何设计与构建具有高响应特性的基因回路型全细胞传感器,以及如何对元件、基因回路的优化提高其传感检测性能以满足不同实际应用场景的检测需求,是目前亟需解决的瓶颈问题。本文将主要对基因回路型全细胞生物传感器的原理、分类以及发展历程进行综述,着重介绍全细胞微生物传感器基因回路的设计与构建原则、传感检测性能的优化策略以及在不同检测领域的应用进展,最后剖析了目前全细胞微生物传感器面临的生物安全性、设计构建烦琐、缺乏高效便捷性、难以进入传感器市场等诸多挑战,以及对人工智能、合成生物学、液滴微流控等新兴技术将加速遗传传感元件的开发和生物传感器的人工设计与构建进行了展望。 展开更多

关键词 全细胞生物传感器 转录因子 核糖开关 基因回路 传感检测

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微生物细胞传感器在环境监测中的应用研究进展 被引量：12

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作者 陈高 董元华 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期348-354,共7页

微生物细胞传感器是以微生物细胞作为生物敏感元件,可以感应环境中的总毒性以及各类污染物,从而实现快速监测的目的。关于该领域的研究报道越来越多,随着研究的不断发展,该项技术日趋成熟,从开始的仅仅在环境总毒性监测方面的应用,发展... 微生物细胞传感器是以微生物细胞作为生物敏感元件,可以感应环境中的总毒性以及各类污染物,从而实现快速监测的目的。关于该领域的研究报道越来越多,随着研究的不断发展,该项技术日趋成熟,从开始的仅仅在环境总毒性监测方面的应用,发展到能够特异性地检测多种污染物,如重金属类(Hg、Cd、As、Pb、Cu、Ag、Ni等)、有机污染物类(苯系物质、PAHs、酚类物质等)、抗生素类(四环素、β-内酰胺等)以及N、P类营养元素等等。由于微生物细胞自身的一些特点,使得其在环境监测领域具有非常显著的特点和优势,特别是在检测污染物的生物有效性方面,同时该技术可以满足环境监测中原位、快速、低耗的需要,所以其在环境监测领域必将得到越来越广泛的应用。本文重点综述了微生物细胞传感器在环境监测中的一些应用研究进展,并展望了其未来的发展趋势。 展开更多

关键词 微生物细胞传感器 环境监测 生物有效性

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微生物细胞传感器及其构建研究进展 被引量：2

9

作者 陈高 董元华 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期335-343,共9页

微生物细胞传感器是以微生物细胞作为生物敏感元件,可以快速地感应和监测环境中的总毒性以及各类污染物。经过几十年的发展,微生物细胞传感器从最初的仅仅利用发光菌这种非特异性的报告菌株发展到对微生物细胞进行基因水平上的遗传改造... 微生物细胞传感器是以微生物细胞作为生物敏感元件,可以快速地感应和监测环境中的总毒性以及各类污染物。经过几十年的发展,微生物细胞传感器从最初的仅仅利用发光菌这种非特异性的报告菌株发展到对微生物细胞进行基因水平上的遗传改造构建特异性的报告菌株。有关该领域研究的报导越来越多,本文重点综述了微生物细胞传感器报告菌株构建方面的研究进展情况,介绍了基因表达调控元件的选择和各种类型的报告基因,污染物诱导报告基因表达的机制,以及报告菌株后期的固定化和生物芯片技术,并对其今后的发展趋势进行了展望。 展开更多

关键词 微生物细胞传感器 生物芯片 环境监测

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微生物细胞传感器在环境监测中应用进展 被引量：3

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作者 窦敏娜 《陕西农业科学》 2018年第10期96-99,共4页

主要阐述了微生物细胞传感器的概念、特点、原理、应用领域及发展方向。特别是在环境污染监测中所起的重大作用,其中重点介绍了微生物传感器在重金属污染检测中的应用。

关键词 微生物细胞传感器 报道基因 环境监测 重金属

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淡水湖泊富营养化的微生物全细胞传感器的构建和应用 被引量：2

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作者 李文友 鲍素敏 韦朝领 《安徽大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2006年第5期83-86,共4页

微生物全细胞传感器是最近兴起的一种以完整微生物活细胞为载体的主要用来检测环境污染物的传感器,目前已成功地应用于水体富营养化的监测.本文中仅就用于指示淡水湖泊富营养化程度的微生物传感器的构建机理、方法、取得的进展和存在的... 微生物全细胞传感器是最近兴起的一种以完整微生物活细胞为载体的主要用来检测环境污染物的传感器,目前已成功地应用于水体富营养化的监测.本文中仅就用于指示淡水湖泊富营养化程度的微生物传感器的构建机理、方法、取得的进展和存在的问题进行综述和展望. 展开更多

关键词 淡水湖泊 富营养化 微生物全细胞传感器

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受体与离子通道生物传感器评述 被引量：3

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作者 刘清君 叶伟伟 +2 位作者 杜立萍 胡宁 王平 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2010年第8期5-7,11,共4页

受体与离子通道是存在于细胞膜的天然生物传感单元。在对受体与离子通道生物传感器研究所具有的优势,以及开发该类传感器所面临的具体困难详细论述的基础上,重点对本领域最新研究的纳米孔支撑的双层类脂膜体系、受体与离子通道耦联的电... 受体与离子通道是存在于细胞膜的天然生物传感单元。在对受体与离子通道生物传感器研究所具有的优势,以及开发该类传感器所面临的具体困难详细论述的基础上,重点对本领域最新研究的纳米孔支撑的双层类脂膜体系、受体与离子通道耦联的电活性细胞受体,以及基于细胞传感器的受体与离子通道研究等新型生物医学传感技术手段与方法进行了系统介绍。对受体与离子通道生物传感器的应用前景进行了展望。 展开更多

关键词 生物传感器 受体 离子通道 细胞生物传感器

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阵列型微拓扑结构基底的制备及其对神经细胞电生物物理特性的影响 被引量：4

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作者 吴泽志 朱满根 +6 位作者 Kisaalita W S Wang L Zhao Y P 林雨 黄岂平 廖彦剑 Li C Z 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期467-474,共8页

以紫外光光刻、硅蚀刻及软光刻技术制备了微柱阵列型细胞培养基底。实验发现,在4μm的结构高度下,当微柱特征尺寸大于或等于4μm时,该法能制备结构规整清晰的聚二甲基硅氧烷微柱阵列型基底。特征尺寸为2μm的基底已经接近该法的极限加... 以紫外光光刻、硅蚀刻及软光刻技术制备了微柱阵列型细胞培养基底。实验发现,在4μm的结构高度下,当微柱特征尺寸大于或等于4μm时,该法能制备结构规整清晰的聚二甲基硅氧烷微柱阵列型基底。特征尺寸为2μm的基底已经接近该法的极限加工能力,所加工的微柱阵列出现倒伏或缺失。采用一种简单的倾斜角法可以制备一种聚苯乙烯微球致密阵列型基底。该基底的微球直径可以小至2μm或亚微米尺度。细胞培养实验发现,拓扑结构基底能促进神经细胞粘附与铺展,影响细胞静息电位水平,增强电压依从式钙通道功能响应。阵列型拓扑结构基底为构建传感器细胞微环境提供了有效的工程化手段。 展开更多

关键词 细胞生物传感器 功能响应性 阵列型拓扑结构基底 软光刻 倾斜角法 电压依从式钙通道 静息膜电位

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细菌双组分系统结构特征及其信号转导机制

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作者 罗博煜 滕越 《生物化学与生物物理进展》 北大核心 2025年第3期640-653,共14页

双组分系统(two-component system,TCS)是一种广泛存在于原核生物中的信号传递系统,其由组氨酸激酶(histidine kinase,HK)和反应调控蛋白(response regulator,RR)组成,在感知信号后通过自磷酸化和磷酸基团转移等过程实现信号的传递,这... 双组分系统(two-component system,TCS)是一种广泛存在于原核生物中的信号传递系统,其由组氨酸激酶(histidine kinase,HK)和反应调控蛋白(response regulator,RR)组成,在感知信号后通过自磷酸化和磷酸基团转移等过程实现信号的传递,这种信号传递过程能够确保细菌对外界刺激做出正确的响应,使得双组分系统在细菌感知与应答外界环境变化的过程中发挥重要作用。双组分系统具有多种功能,例如信号感知范围广、可编程性和具有鲁棒性等特点,基于双组分系统工程化构建的生物传感器已成功应用于光遗传学和环境监测等领域。本综述着重介绍了双组分系统的结构组成和信号转导机制,阐述了信号转导过程中的特异性和方向性,探讨了双组分系统应用于合成生物学中的鲁棒性和安全性等优势,以期通过合成生物学技术拓展基于双组分系统的生物传感器的种类和应用范围。 展开更多

关键词 双组分系统 组氨酸激酶 反应调控蛋白 合成生物学 细胞生物传感器

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