组成图示
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传感器类型
综述或非传感器论文
检测对象
蛋白-蛋白相互作用（protein–protein interactions）、蛋白-DNA相互作用（protein–DNA interactions）、蛋白构象变化（protein conformational changes）、酪氨酸激酶活性（Bcr-Abl/EGFR）、雌激素受体α-Sp1相互作用（ERα-Sp1）、DNA/RNA杂交（DNA/RNA hybridization）、DNA甲基化（DNA methylation）、葡萄糖（glucose）、细胞能量通量（ATP/energy flux）、锌（Zn2+）、镉（Cd2+）、蛋白酶活性（Caspase-3/MMP/m-calpain）、凋亡（apoptosis）、肠出血性大肠杆菌（EHEC）与沙门氏菌（Salmonella）；样品基质：活细胞、单细胞、组织、食品/粪便、细胞培养。
检测原理
FRET 生物传感器以一对供体-受体荧光团为核心。供体被激发后，若与受体距离处于约 1–10 nm 且光谱重叠足够，则通过偶极-偶极非辐射相互作用将能量转移给受体，FRET 效率 E=1/[1+(R/R0)^6]。目标分子与识别模块结合、磷酸化、杂交、离子结合或被蛋白酶切割后，会改变供受体距离或光谱环境，使受体发射增强、供体淬灭，或反之。仪器同时采集供体与受体荧光，通过比值、寿命或动力学变化定量目标分子。目标分子浓度/活性越高，构象变化比例越大，FRET 比值变化越大。核酸探针、PCR、量子点、共轭聚合物和酶切/凋亡级联等可放大信号。
检测灵敏度
动态范围: 0.05–11 mM（葡萄糖，in vivo）
效应效果
作为综述，本文未给出单一传感器的 RSD、回收率或统一 LOD。FRET 对 1–10 nm 距离变化敏感，可实时、单细胞监测蛋白相互作用、酶活性和离子浓度；葡萄糖 FRET 纳米传感器在体内具有 0.05–11 mM 动态范围。FRET 凋亡检测可区分凋亡与坏死，较 MTT 细胞活力法更具特异性。主要局限包括细胞自荧光、荧光寿命短、供受体光谱重叠需至少 30%、活细胞插入效率约 20–30% 以及试剂成本。作者认为改进分辨率、特异性和成本后，FRET 可用于医学诊断、药物筛选和细胞生物能量学研究。
传感器的构成
- 供体荧光标记：CFP、GFP、BFP、Cy3、Alexa488、FITC 等，受激发光并向受体转移能量
- 受体荧光标记：YFP、dsRED、Cy5、Alexa555、rhodamine 等，接受供体能量并发出特征荧光
- 识别/响应模块：SH2-磷酸酪氨酸模块、ERα/Sp1 融合蛋白、寡核苷酸探针、蛋白酶特异性切割序列等，结合或响应目标分子
- 连接/构象元件：柔性 linker 或特定氨基酸序列，维持供受体距离并传递结合/切割引起的构象变化
- 淬灭剂：Dabcyl、BHQ 等，通过非辐射衰减降低供体背景与光谱串扰
- 纳米增强元件：quantum dots (QDs) 与 mOrange 等偶联，提高光稳定性或扩展 FRET 对
- 核酸检测/放大体系：Taq polymerase、fluorescein-labeled dNTP、cationic conjugated polymer，用于 DNA 甲基化等 FRET 检测
中文摘要
荧光共振能量转移（Förster resonance energy transfer, FRET）是指供体荧光团受激后，通过非辐射方式将能量转移给受体荧光团的过程。FRET 技术可用于生物物理与分子生物学中的分子动力学定量分析，例如监测蛋白-蛋白相互作用、蛋白-DNA相互作用以及蛋白构象变化。基于 FRET 的生物传感器不仅能在异质细胞群体中，也能在单细胞水平实时监测细胞动力学。近年来，FRET 生物传感器的应用已从基础生物学扩展到生物医学领域。尽管应用广泛，FRET 传感器仍面临诸多挑战，包括需要更高的荧光分辨率、更高的特异性，以及随着其向医学诊断延伸时试剂成本问题。本文综述了 FRET 生物传感器技术的最新进展与局限，并讨论未来应用方向。
英文摘要
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