环境中有什么污染？它是如何量测的呢？我们每日必须饮食的水、牛奶、鸡蛋是否含有不安全的添加物或抗生素？它们是如何被检测的呢？一般常见的做法是将收集的样品送到实验室，利用气相层析-质谱仪(GC-MS)或高效能液相层析仪(HPLC)等物理化学方法来分析，虽然这些方法可以得到高度准确的结果，但是较为昂贵、耗时，也不能在现场即时进行。微生物生物感应器(microbialbiosensor)是一种相对简单、成本适中、携带方便的检测工具，是作为监测污染物替代方法的好选择。
生物感应器（biosensor,在本篇中是指被利用来当作感测器的生物材料，不是用于感测生物分子的感测器）利用生物材料来辨识环境中的目标分析物，接着引发一个对应性的生物反应，产生可测量的光子或电子讯号，透过物理化学分析仪器结合数据分析处理软体将讯号转为易辨读的数据或图表。常被用来作为生物感应器的生物材料包括纯化的酶、抗体、核酸、细胞受体或活细胞等，各材料有其优缺点，目前这些材料被广泛应用于环境、医药检测里。在这些生物材料中，细胞使用活的原核细胞或真核细胞，不仅能反映目标分析物的存在，还能反映它对生物的毒性，提供待测分析物的生物安全资讯。相较于真核细胞，细菌作为生物感应器的辨识材料在操作上较简易、反应时间较短，容易保存以及复制，而且在恶劣环境中的生存耐受力较高，细菌也因此更利于检测分析。
天然的细菌和基因转殖的细菌已广泛被研究以应用于环境风险的检测（图一a）。天然的细菌能透过生理活性的改变反映外来刺激的程度与种类，外在因子能影响细菌的代谢、基因表现或蛋白质修饰，进而影响细菌生理行为反应，透过细菌型态、大小、颗粒性、运动能力或生存力的改变可以评估环境的优劣。除此之外，天生发冷光的细菌（Aliivibriofischeri、Photobacteriumphosphoreum等）也是评估环境因子的好工具，环境中的毒物可藉由破坏电子传递链影响细菌的代谢，降低冷光的产生，配合光学仪器分析即可评估环境因子对生物是否有毒性，例如费氏弧菌（Aliivibriofischeri）在含有多环性芳香化合物的环境中，它的天然冷光被抑制产生，A.fischeri也因此被环保署指定为生物急毒性的检测方法之一(「生物急毒性检测方法-细菌冷光法」106年6月14日环署检字第1060043097号公告自中华民国106年9月15日生效,NIEAB301.10C)。
相较于天然细菌，基因转殖的细菌能产生对目标分析物有较专一的反应，检测讯号也往往较为显着。将带有特定的启动子(promoter)与报告基因(reportergene)的质体转殖到天然的细菌里或插入细菌的染色体中，在特定的目标分析物刺激下，专一的启动子会被活化，报告基因也因此被关闭或被诱导表现（图一b），造成报告蛋白被转译的量减少或增加。一般常见的报告蛋白有萤光蛋白(fluorescentprotein)、β-半乳糖苷酶(β-galactosidase，lacZ)、细菌冷光酶(lux)、萤火虫冷光酶(luc)，这些报告蛋白通常藉由光学分析仪器即可量测含量的多寡，因此可以进而得知目标分析物的种类及含量。
图二、生物感应器（LumiSense）侦测牛奶中抗生素之示意图,牛奶样品不需经过前处理，可以直接与E.coli生物感应器接触，如果样品中含有待测的抗生素，E.coli就会发出冷光，量测该冷光就可以进行抗生素的检测。
随着智慧产品的精进，高解析度的智慧型照相机搭配数据分析app让可携式、即时记录的生物感应器成为可实现的检测工具。人手智慧机的时代，若每一支智慧行动器都可以成为简易、灵敏的侦测器，每个人就可以为自己的环境及生活即时把关!这也是本实验室目前的研究方向。
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