莱斯大学卡罗琳·阿霍-富兰克林教授团队与塔夫茨大学、贝勒医学院合作，近期开发出一种名为电活性共培养传感系统（e-COSENS）的生物电传感器系统，可将化学信号转化为电能。该系统通过两种细菌分工协作，克服了传统细菌传感器依赖发光或单一菌种改造困难的限制，研究成果已发表于《自然生物技术》期刊。

"生物电传感绝非一个新概念，"阿霍-富兰克林表示，她是生物科学拉尔夫和多萝西·卢尼教授及本文通讯作者。"但e-COSENS是首个允许以模块化方式设计生物电子传感器的系统，类似组装积木，能用于监测从健康指标到环境污染物等多种目标。"

该系统的核心在于利用醌分子作为信号媒介。植物乳杆菌需从外部获取醌以产生电能，而研究人员通过改造大肠杆菌，使其在特定分析物存在时释放醌。当醌被释放到环境中，植物乳杆菌即产生可检测的电信号，通过电流计等设备读取。

"我们并非要求单一细菌承担所有功能，而是将任务分配给两种菌种，"本研究第一作者、博士后研究员李思亮说。"这种分工机制使e-COSENS具备高度灵活性和实用性。"

在测试中，团队设计了四种应用场景：使用大肠杆菌检测河口水中的重金属离子和人工唾液中的炎症标志物，以及利用乳酸乳球菌检测人类粪便样本中的抗菌肽和市售牛奶中的抗生素。所有系统均在数小时内产生电信号响应，部分反应时间短至20分钟。

为提升现场适用性，塔夫茨大学合作者提供了硬币大小的紧凑电子盘，可与普通数字万用表配合使用，降低了硬件门槛。"这种简化设计显著扩展了生物电子传感器的户外应用潜力，并为低成本现场诊断创造了条件，"李思亮补充道。研究还识别了更多可参与醌信号传递的细菌，进一步拓宽了系统适用环境。

"e-COSENS的优势源于多细胞协同工作带来的灵活性，"阿霍-富兰克林总结道，她同时担任莱斯合成生物学研究所主任。"这项成果也离不开与贝勒医学院朱多龙、罗伯特·布里顿及塔夫茨大学昆丹·萨哈、萨米尔·松库萨勒等合作伙伴的专业协作。"

出版详情：作者：Rachel Leeson, Rice University；标题：《Two bacteria join forces to turn chemical signals into electricity, opening up low-cost sensing options》；发表于：《Nature Biotechnology》(2026)；期刊信息: Nature Biotechnology