近年来，废水监测已成为监测人口健康的重要性。写入分析化学趋势，，，，一组研究人员发表了一篇论文，探索了用于废水监测的合成传感系统。
合成生物学使水污染物可实地可剥离的生物传感器。图片来源：vastram/shutterstock.com
废水监测的重要性
当人们上厕所，洗或用水进行家庭，商业和工业活动时，所使用的水进入污水处理系统。监测此废水对疾病，污染物和药物生物标志物提供有关人群健康状况的信息。因此，通过分析这些生物标志物的废水并提供早期检测，基于废水的流行病学，可以告知公共卫生策略。
最近的COVID-19大流行表明，需要有效有效的废水监测以控制疾病的暴发。研究表明，病毒在废水和污水中可以保持几天，从而为流行病学家提供了有关发生多少病原体传播的信息。除了监测外，在处置和再利用之前对废水进行消毒可以帮助控制暴发。
当前的废水监测方法
目前，科学家采用了几种技术来监测废水中的生物标志物的存在。该领域使用的工具包括用于化学检测的质谱和聚合酶链反应以检测病原体。
尽管这些是有效的工具，但它们的使用涉及一些挑战。这些方法需要训练有素的操作员和复杂的设备才能有效。他们还需要足够的样品收集。当前，使用的方法可能会遭受缺乏便携性和敏感性的困扰。近年来，需要新的，更敏感，便携式和易于使用的传感方法的需求增加了。
将生物传感器用于基于废水的流行病学
由于它们在敏感性，快速响应时间和可移植性方面具有优势，因此生物传感器已成为早期检测废水和污水中生物标志物的吸引人工具的突出性。此外，生物传感器需要最少的样品体积和处理。已经提出了许多用于监测污水的传感平台，这是一个复杂的基质，包括ELISA和机械生物传感器。
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在这些平台中，基于细胞的生物传感器在水质评估实验室中表现出了巨大的希望。基于细胞的生物传感器同时使用天然和工程细胞，并且易于制造且易于制造。尽管有这些优势，但使用基于细胞的生物传感器仍然存在安全问题，这些生物传感器对基于现场的应用构成了挑战。
使用合成生物学方法
为了克服基于细胞的生物传感器的局限性，研究人员最近转向基于合成生物学的方法。已经开发了无细胞表达系统，包括细胞裂解物以及纯化的翻译和转录成分。使用合成生物学方法，可以开发可克服传统感应和监测技术的局限性的田间剥离生物传感器的巨大潜力。
研究分析化学趋势概述了合成生物学的几种当前方法，用于开发基于细胞和无细胞的生物传感器，用于对病原体和化学物质的废水监测。一项最近的研究已使用微流体平台在全细胞生物传感器中整合了机器学习。开发的系统可实时对重金属的实时，可剥削的监测。图书馆大肠杆菌使用基于基于的转录记者以及AI分类器。
CRISPR-CAS显示出由于其多功能性和功率作为工具而产生准确和敏感的生物传感器的潜力。CRISPR-CAS的限制是误报的创造。这是由于脱靶效应。输出取决于GRNA结构和目标结构的识别等因素。
在最近的研究中，已经采用了机器学习来改善GRNA设计并减少脱靶效应，从而改善了这些系统的检测。尽管CRISPR-CAS的使用仍然具有挑战性，但发现新的CAS受体和诊断工具的改进有助于基于该技术的新生物传感器的开发。
其他研究集中在为设备开发完全合成的传感零件，从而克服了使用有机成分的当前方法所面临的非天然组件检测的局限性。
此外，野外可剥离的生物传感器需要较少复杂的样品准备和分析，并且删除复杂的设备，并且对专业操作员的需求是有利的。2020欧洲杯下注官网纸质基板或管中的冷冻干燥测定试剂改善了生物传感器的响应时间，并简化了过程。
持续的挑战和未来
尽管基于合成细胞和无细胞的生物传感器的领域取得了重大进展，用于检测废水中的生物标志物，但该技术仍存在阻碍其在该领域部署的技术。
这些挑战主要与废水的复杂组成有关。非目标分子会干扰检测结果。另外，靶分子可能以低浓度存在，从而促进对具有低检测极限的生物传感器的需求。
然而，最近有报道性的可能性可以浓缩废水或净化靶标分子，并使用基于横向流的系统来分析所得样品。可能需要采用多学科方法来应对废水监测的挑战。该研究强调了合成生物学方法的潜力来应对这些挑战。
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Saltepe，B，Wang，L，＆Wang，B（2021）合成生物学使水污染物可实地可剥离的生物传感器[在线的]分析化学趋势|欧洲杯线上买球ScienceDirect.com。可用网址：https://www.欧洲杯线上买球sciendirect.com/science/article/abs/pii/s0165993621003307
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