利用自组装单分子层（SAM）并插入 DNA 探针的电化学 DNA 生物传感器因制备简便、可微型化和可调性而具有应用前景，但 DNA 等生物分子与不同表面之间的相互作用仍不清楚。一个基本问题是靶分子在传感器表面的扩散性质，以及这种表面扩散是否会加速分子识别过程。目前对分子相互作用、表面扩散以及固定化 DNA 探针行为的理解不足，限制了...
本研究旨在通过理性突变分析、生物传感器与计算机辅助模拟相结合，确定大肠杆菌 TyrR 蛋白中 L-苯丙氨酸（L-Phe）的结合位点。TyrR 是芳香族氨基酸合成与转运相关基因的主要转录调控因子，其配体结合位点的鉴定是蛋白功能注释和基于结构的蛋白设计的重要基础。作者构建了以 tyrP 启动子驱动绿色荧光蛋白（GFP）表达、并携带 Ty...
二氧化硅–水界面对许多现代化学工程和生物传感技术至关重要。生物传感器中常用的一种技术——电位型传感器——通过测量界面电场变化引起的电势变化来工作。由生物分子表面结合引起的这种响应的预测建模仍极具挑战性。在本工作中，通过迄今最广泛的二氧化硅–水界面电势和电场分子动力学模拟，我们报告了纳米形貌对传感器响应影响的新型预测和解释。非晶二氧化...
毒蕈碱受体（M-Rs）是 A 类 G 蛋白偶联受体，乙酰胆碱（ACh）结合跨膜螺旋束内的正构位点激活受体。激活状态下，受体功能可被结合于胞外表面的变构调节剂或膜电位调节。本研究比较 M1-R 与 M3-R 的电压调节及其化学变构调节，并利用 Gq 蛋白循环 FRET 生物传感器在单个 HEK293 细胞中定量受体信号。在 ACh 存...
本文综述热致液晶辅助先进功能材料用于生物和化学分析物检测的最新进展。多个研究团队对液晶传感平台表现出浓厚兴趣，相关论文数量持续增长。文章回顾液晶传感技术实现趋势，包括薄膜、乳液、微流控液滴/壳、毛细管和纤维等格式，以及向列相、近晶相、胆甾相和蓝相等不同液晶相的传感模式；讨论提高检测限与灵敏度的策略，如流池设计、与SPR联用、调节弹性...
理解蛋白质在表面上的结构对生物材料、生物传感器设计、膜生物物理和药物设计至关重要，其中蛋白质结合到特定表面后的取向尤为关键。酶或蛋白传感器的活性位点取向、膜蛋白结合口袋的可及性等都是新传感器、表面和药物设计的重要参数。近期发展的免疫分析和质谱等方法要么缺乏结构分辨率，要么需要苛刻实验条件。本文报道了一种利用相位分辨和频产生（SFG）...
二维二硫化钼（MoS2）因其独特性质和生物传感器应用前景而受到广泛关注。开发有效的生物相容平台需要深入理解 MoS2 与蛋白质等生物分子之间的相互作用，但目前对蛋白质在 MoS2 表面分子水平上的取向和构象仍缺乏认识。本研究采用分子动力学模拟考察溶菌酶在 MoS2 表面的吸附行为，并基于溶菌酶不同表面选择六种初始取向。模拟结果表明，...
单链 RNA 适配体已成为新型生物传感器工具。然而，适配体固定化到表面通常导致亲和力下降。为理解该分子过程，作者对已有实验数据的黄素单核苷酸（Flavin mononucleotide, FMN）适配体进行了完整模拟研究。在溶液中、连接六个胸苷（T6）以及最终固定化在己醇硫醇功能化金表面上，对黄素与其 RNA 适配体复合物进行了多次...
稳定在石墨烯表面的支持磷脂膜斑块在传感器器件功能化（包括生物传感器和生物催化）中显示潜力。脂质蘸笔纳米光刻（L-DPN）可生成保持脂质功能的支持膜结构，如与蛋白分子发生特异性相互作用。本研究整合 L-DPN、原子力显微镜（AFM）和粗粒化分子动力学（CG-MD）模拟，表征石墨烯和氧化石墨烯支撑上支持脂质膜（SLM）的分子性质。观察到...
组装生物相容纳米结构以保留酶活性并提高生物催化能力是提升酶生物传感器性能的关键因素。然而，目前仍缺乏对生物传感器电极与酶界面处物理化学相互作用机制的分子水平理解。本文首次在分子水平上，利用分子动力学模拟分析了两种具有不同电学性质和形貌的经典生物传感器电极材料以及葡萄糖氧化酶（GOD）对保留酶构象的影响。首先，针对 GOD 固定化，研...
苯并三唑紫外线稳定剂（BZTs）是一类广泛使用的紫外线稳定剂，因生产量大、环境检出频繁及潜在毒性而受到关注。BZTs 可被血浆转运蛋白运输，其与转运蛋白的结合可用于评估生物累积潜力。本研究利用新型人血清白蛋白（HSA）生物传感器、圆二色光谱和荧光光谱，检测六种 BZTs（UV-326、UV-327、UV-328、UV-329、UV-...
大环内酯生物传感器蛋白 MphR(A) 是代谢物感应与基因表达调控的关键蛋白。MphR(A) 结合红霉素（erythromycin, Ery）后释放基因操纵子，激活 mphA 基因表达并启动红霉素耐药。V66L 和 V126L 突变可能破坏 Ery 与 MphR(A) 的结合。本研究采用分子动力学模拟，比较野生型 MphR(A) 与...
为加速药物发现中的先导化合物优化，作者提出一种基于纳米孔力谱（NFS）的电学传感方法，用于检测候选药物分子与靶蛋白之间的结合强度。该方法将药物样肽通过二硫键连接带负电的单链 DNA 片段，使其在偏置电压下电泳进入固态 SiO2 纳米孔；靶蛋白因尺寸较大被捕获在孔口，造成离子电流阻塞。继续升高电压时，孔内电场增强，当电驱动力超过结合能...
适配体传感器利用适配体作为生物识别元件，适配体高效、高特异且可重复使用。在传感器中，适配体需固定化以最大化接触目标分子。计算建模可揭示适配体与肽结合时的取向和位置。实验上，anti-MUC1 S2.2适配体可识别乳腺癌生物标志物黏蛋白1（MUC1）蛋白中多种含APDTRPAP序列的肽段变体。理解肽-适配体复合物结合区域的取向和位置对...
PQS（铜绿假单胞菌喹诺酮信号分子）及其前体HHQ是铜绿假单胞菌群体感应系统的信号分子，它们通过结合受体PqsR诱导毒力因子产生和生物膜形成。PqsD酶催化HHQ的生物合成。本研究采用酶动力学分析和表面等离子共振（SPR）生物传感器实验，确定HHQ生物合成的机制和底物顺序；通过比较分析鉴定参与PqsD功能的关键结构域，并建立动力学循...
在单壁碳纳米管（SWNT）上重构脱辅基葡萄糖氧化酶（apo-GOx）并用黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）功能化，可显著提高葡萄糖传感器中氧化还原反应的电子转移周转率。本研究旨在从分子层面理解不同电荷 SWNT 对 FAD 构象和取向变化的影响，从而为选择适合 FAD 与 apo-GOx 重构的 SWNT 提供合理设计依据。作者在水溶液环...