食源性致病菌严重威胁公共健康与食品产业可持续性，是食品污染事件的主要诱因。为降低相关风险，亟需开发快速、灵敏、高特异性的检测技术，以实现食源性疾病早期预警与有效控制。近年来，生物传感器因操作简便、响应快速、灵敏度高且适合现场应用，成为食源性致病菌检测的前沿工具。本综述系统评价了抗体、适配体、核酸、酶、细胞受体、分子印迹聚合物（MIP...
甜味在人类饮食行为与代谢调控中发挥关键作用。随着过量糖摄入相关代谢疾病发病率上升，新型甜味剂的开发与准确评价成为食品科学和公共卫生的重要议题。然而，甜味剂结构多样，且与甜味受体相互作用复杂，使甜味标准化检测面临挑战。本综述系统总结了甜味信号转导机制与当前检测方法，概述了传统和新兴甜味剂的分类及感官特征，并阐释了从受体结合到神经编码的...
由病原细菌和病毒引起的传染病（如脓毒症、流感、疟疾）在全球广泛流行，早期快速检测相关病原对于控制传播和防止大流行至关重要。CRISPR（成簇规律间隔短回文重复）技术作为新一代分子诊断技术，因灵活性、灵敏度和特异性突出，在传染病检测中具有重要潜力。尽管已有大量基于CRISPR的生物传感器用于环境监测、食品安全和即时诊断，但其在人类健康...
生物传感器的发展受新型功能转能材料推动。材料创新有望突破硬件限制、降低成本并扩大应用。光学传感器因可近实时、无创且灵敏地检测分析物而受关注；光学换能器可将物理、化学或生物事件转化为荧光、折射率或光谱位移等可检测变化。智能换能器还能改善信号传递与放大，提升生物传感器实用性，而当前应用常受限于传感区域内识别物–分析物相互作用难以重复。刺...
个人血糖仪（PGM）因体积小、操作简便、成本低，已成为过去几十年最成功的生物传感器之一。为充分利用 PGM 多年研发积累，研究者发展了多种信号转导方法，将 PGM 从单纯血糖监测拓展到多种非葡萄糖目标检测。本综述总结了近年来以 PGM 为读出装置的非葡萄糖目标生物传感器进展，重点涵盖信号转导、信号放大以及目标分子识别与分析。综述指出...
单域抗体片段（VHH，又称纳米抗体）因分子量小、可进入隐蔽表位，在药物研发和细胞内过程研究中具有独特优势。已有细胞内VHH主要靶向胞质蛋白或转录因子，而靶向膜蛋白、尤其是G蛋白偶联受体（GPCR）的VHH较少。GPCR参与多种生理反应，是重要治疗靶点，但其构象复杂性长期阻碍药理学与结构解析。2010年代初以来，细胞内VHH被用于稳定...
三聚体 G 蛋白亚基 Gαq 和 Gα11 可被两种环二肽 FR900359（FR）和 YM-254890（YM）抑制，二者被广泛用于推断 Gq/11 蛋白在多种生物学过程中的调控作用。当前重要问题是：这两种抑制剂的细胞效应究竟是通过特异性抑制 Gq/11 蛋白产生的 on-target 效应，还是与其他蛋白非特异性相互作用导致的 ...
医院感染、食品与环境安全对关键病原菌早期快速、准确、特异和超灵敏检测提出迫切需求。铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）是常见机会性革兰阴性菌，广泛存在于水、土壤、空气、动物和人体，可致角膜炎、肺炎、尿路感染、囊性纤维化、脓毒症等，并易形成生物膜，对传统培养、免疫检测、PCR 和 MALDI-TOF-MS 等方...
细胞信号网络在时间和空间上受到精细调控，决定细胞对不同刺激的响应与命运。遗传编码的荧光和生物发光生物传感器能够在天然生物学环境中直接可视化这些时空信号动态，已成为强有力的分子工具。本文首先回顾生物传感器设计的基本原理，并评述加速传感器开发的新近技术，包括新型传感单元、报告单元和高通量筛选策略。随后重点讨论遗传编码荧光与生物发光生物传...
围绕组氨酸激酶（HK）与同源响应调节蛋白（RR）之间核心磷酸转移步骤构建的信号转导系统存在于所有生命域中。这类系统称为双组分系统（TCS），是细菌中多组分信号通路的主要形式，但在古菌和真核生物中较少见。核心信号结构域具有模块化特征，可灵活组装为单步磷酸转移或多步磷酸接力通路；前者在细菌中占主导，后者在真核生物中更常见。双组分系统调控...
利用手持平台检测和定量生物相关分析物对即时诊断、实时健康监测和治疗监测具有重要意义。在便携式生物传感器中，光电化学（PEC）读出因低检出限和高灵敏度而成为有前景的信号转导方法。然而，要用于原生样品分析，除灵敏度外，特异性、稳定性和操作简便性同样关键，这些性能取决于光活性材料和信号转导机制。本综述按信号转导策略将 PEC 生物传感器分...
自基于绿色荧光蛋白（GFP）和Förster共振能量转移（FRET）原理的首个钙指示剂问世以来，已过去二十年。在此期间，研究者提出许多新想法以改进遗传编码FRET生物传感器，使其检测对象从小分子扩展到信号蛋白和理化性质。虽然“遗传编码”FRET生物传感器的优势在多种细胞系建立和若干转基因生物产生后变得明显，但通往这些发展的道路并不一...
细胞外调节激酶（ERK）是EGFR-RAS-RAF信号通路的关键下游效应分子，其活性与细胞生长、增殖和迁移密切相关。基于荧光蛋白的生物传感器使研究者能够在活细胞中实时测量ERK活性，既包括生长因子刺激后的激活，也包括无刺激状态下的自发动态。长期成像意外发现，上皮片层或囊泡中ERK呈振荡性激活。表达ERK生物传感器的转基因小鼠研究进一...
细胞信号网络是细胞响应外界刺激并决定其命运与功能的基础。荧光蛋白的发现使遗传编码荧光生物传感器迅速发展，这类传感器可在活细胞内直接表达，用于实时测量信号转导通路的时空动态。本文系统梳理了已发表的工程化荧光生物传感器，归纳其传感单元与报告单元的设计策略，包括荧光蛋白直接响应、蛋白转位、FRET/BRET/FLIM 等读出机制，以及基于...
基因编码荧光生物传感器使活细胞内信号转导活动的实时追踪成为可能，但传统单色传感器易受探针浓度和成像条件影响，而双通道FRET比率传感器又限制多路复用。为此，作者开发了基于同色FRET（homo-FRET）的新型荧光生物传感器FLAREs，将单色传感器的通道优势与定量比率读出相结合。FLAREs由两个同色荧光蛋白夹持一个分子开关构成，...
尿酸（UA）是临床诊断的重要生物标志物。本文提出一种具有稳定性和易用性的新型信号转导系统，用于开发尿酸生物传感器。该系统以细菌变构转录因子 HucR 作为生物识别元件，并利用 HucR 与限制性内切酶 HindIII-HF 竞争结合设计 DNA 模板，实现 HucR 所识别尿酸信号的转导。尿酸存在可诱导 HucR 构象变化，使其从设...
光电化学（PEC）免疫分析因成本低、灵敏度好而近年受到关注。其检测信号来源于光电材料的光电转换，而量子点（QDs）具有独特的光物理性质和可调控的光电特性，使 PEC 免疫分析进入新阶段。本综述简要介绍基于 QDs 的光电转换免疫分析一般机制，并总结 QDs 在免疫分析中的应用进展。由于信号策略和光活性材料是 PEC 生物传感器系统的...
环磷酸腺苷（cAMP）和环磷酸鸟苷（cGMP）是广泛存在的第二信使，可将激素和神经递质的神经调质信号转导为特定功能输出。它们的生成、降解和信号传递受到时空调控，以实现高特异性信号转导。遗传编码荧光生物传感器的发展，为在培养细胞和活体动物中以前所未有的时空分辨率研究这些多功能第二信使及其下游效应器提供了有力工具。本综述首先介绍这些荧光...
本评论讨论两类基因编码分子工具，它们显著增强了在天然环境中观察和操控复杂生化过程的能力，并深化了对细胞内信号网络分子机制的理解。基因编码生物传感器被广泛用于在活细胞中直接可视化信号事件；文中重点介绍了几种基础传感器设计，使研究者能够以高细节捕捉第二信使和信号酶等大量信号分子的空间与时间动态。同时，文章讨论多种基因编码生化扰动技术，它...
细胞是否增殖、启动应激反应或进入凋亡，是维持健康细胞群的核心决定。在多细胞生物以及形成菌落的单细胞生物（如酵母）中，连接信号输入与细胞命运的细胞区室必须保持功能，以最大化适应性和存活能力。肌动蛋白细胞骨架参与膜微区室调控、受体内吞以及对主调控GTP酶的调控，因而处于细胞应答网络的中心位置；功能完整的肌动蛋白细胞骨架对于将环境信息高效...