基于DNA的生物传感器技术在化学与生物检测中具有重要潜力，并已被积极开发用于活细胞和动物体内的分子成像探针，可在复杂生物体系中原位检测分析物、阐明关键分子在生物过程中的作用，并推动无创诊断和影像引导手术的发展。然而，提高成像的时空精度仍是该领域面临的挑战。本迷你综述阐述了将工程化光激活DNA生物传感器与上转换纳米技术相结合，实现时空...
癫痫发生是将健康脑转变为癫痫脑的渐进过程，可由脑损伤、肿瘤、感染和癫痫持续状态等触发，导致异常突触可塑性、神经炎症和细胞死亡。基质金属蛋白酶（MMPs）通过重塑细胞外基质（ECM）参与细胞可塑性，明胶酶（MMP-2和MMP-9）是癫痫发生的关键分子。本研究构建了用于在癫痫发生模型中原位报告明胶酶活性的生物传感器。该传感器由明胶酶敏感...
抗体是医学诊断中成熟的临床检测试剂，也是基础研究与生物技术的重要工具。多克隆抗体和单克隆抗体虽不可或缺，但存在尺寸大、稳定性、溶解度和组织穿透性有限等问题。因此，需要开发更易生产、筛选和操控的小型替代支架与重组抗体。与常规抗体不同，骆驼科动物和鲨鱼产生仅由重链组成的抗体，具有尺寸小、溶解度高、热稳定性好、可复性能力强和体内组织穿透性...
自旋超极化技术推动了临床前与临床 MRI 发展，以克服核磁共振本征灵敏度低的问题。功能化氙生物传感器是其中一类方法，它结合自旋交换光泵浦（SEOP）和化学交换饱和转移（CEST）两种放大策略；后者需要可逆结合超极化惰性气体的宿主结构。不同纳米颗粒策略已被用于实现前所未有的 129Xe 分子 MRI 灵敏度。本综述概述氙生物传感器概念...
氙生物传感器是用于多种分子成像应用的新兴工具。许多应用需要先进行肽合成，再在溶液中选择性地将氙宿主安装到肽骨架上。本研究尝试了三种策略，以在固相载体上完整生成氙生物传感器。其中，采用双羧基 cryptophane-A（CryA-da）的策略较为有利：通过调节加入亚组分的当量并延长偶联时间，可在低负载树脂上将该宿主直接整合到生长中的结...
高危人乳头瘤病毒（HPV16和HPV18）是宫颈癌的主要病因，病毒癌蛋白E6/E7在HPV相关宫颈癌发生中起关键作用，因此体内检测这两种癌蛋白可为患者管理提供重要诊断信息。Affibody分子因分子小、肿瘤定位快、血液清除快，已成为分子成像探针的候选。本研究基于实验室获得的两个单体Affibody分子ZHPV16E7和ZHPV18E...
蛋白质是由一条或多条氨基酸残基长链构成的大分子，在生命系统中发挥关键作用，其定量检测对疾病诊断与监测具有重要意义。在众多传感方法中，荧光检测因具有准确、定量、灵敏和无创等优势而受到关注。本文综述了用于蛋白质检测与成像的多种荧光探针，涵盖从小分子探针到纳米颗粒基传感器。小分子探针基于激发态分子内质子转移(ESIPT)、荧光共振能量转移...
p53 DNA结合域的错误折叠突变会改变其构象，降低其结合染色质并调控靶基因表达和细胞周期检查点的效率，这在包括胶质母细胞瘤在内的多种癌症中常见。能够恢复错误折叠p53结构与功能的小分子药物可通过激活p53介导的衰老改善化疗。作者构建并优化了一种基于分裂海肾荧光素酶（RLUC）互补的分子生物传感器（NRLUC-p53-CRLUC），...
超极化气体化学交换饱和转移（HyperCEST）磁共振（MR）技术可显著提高超极化氙-129（129Xe）MRI 对比剂的灵敏度。其信号增强机制是通过选择性去极化被笼状分子包合的氙原子；这些氙原子与溶解相氙池发生化学交换后，使溶解相可检测信号降低。本文首次报道在活体大鼠血管内检测葫芦[6]脲（CB6）这一超极化氙 MRI 对比剂。实...
异常蛋白折叠是许多重要人类疾病的分子基础。尽管开发新的抗错误折叠药物是分子治疗的重要优先方向，但目前尚无可用于细胞基高通量筛选（HTS）化学库或体内成像的通用蛋白折叠检测方法。作者通过分子工程构建了一种基于生物发光的生物传感器，其核心为理性拆分的 Firefly luciferase（Fluc）报告片段，分别位于待测蛋白两侧，并用于...
重组蛋白携带标签是评估蛋白定位与功能的重要工具，四半胱氨酸标签（Cys4，Cys-Cys-X-X-Cys-Cys）比绿色荧光蛋白更小，对蛋白功能干扰更低。本文报道了首个同时基于荧光和超极化129Xe核磁共振（NMR）的Cys4标记蛋白双模态传感器。该传感器由水溶性cryptophane分子笼共价连接CrAsH双砷荧光探针构成。当Cr...
磁共振成像在分子成像中受限于对非水分子的低灵敏度。氙化学惰性、低毒、可溶于水与组织，且超极化129Xe可将信号增强逾10000倍，因此可作为分子成像传感介质。本文报道一种基于丝状噬菌体的多价129Xe NMR生物传感器。该传感器以fd噬菌体为载体，其小衣壳蛋白p3展示靶向表皮生长因子受体（EGFR）或肉毒毒素A（BONT）的单链抗体...
分子光学成像是研究活体分子事件的重要技术，但现有方法难以在清醒、活动受试者中进行长期连续测量。为此，作者设计了一种新型轻量微型生物传感器，用于体内连续光学传感。该传感器包含封闭的垂直腔面发射半导体激光器（VCSEL）和相邻一对近红外光学滤波探测器，并采用双传感器同时探测正常与病变肿瘤位点。在体模和体内研究确认传感器精确后，作者在荷有...
分子成像通过在细胞和活体中时空可视化与量化单/多分子事件，显著推进基础生物学与转化医学。适配体是通过系统进化指数富集（SELEX）体外筛选得到的短单链DNA/RNA，能高亲和、高特异结合小分子、核酸、蛋白、细胞等广泛靶标，具有可化学合成修饰、低免疫原性、可体外/体内使用等优点，是分子成像探针的理想识别元件。本文综述适配体生物传感器/...
在基于129Xe NMR的生物传感方法中，超极化惰性气体被输送至生物受体以实现高灵敏度分子成像，隐苯（cryptophane）是优良的氙宿主体系。为避免疏水笼状分子形成自组装体系，可通过引入离子基团使其水溶化。本文表明，氙对局部环境的高度敏感性以及这些离子功能基团的存在可带来特殊性质。对第一种水溶性隐苯衍生物，作者证明可精确监测局部...
用于磁共振成像（MRI）的‘氙生物传感器’概念最早由伯克利团队于2001年提出，证据表明与生物素标记 cryptophane 结合的超极化 129Xe 可在远低于常规增强 MRI 实验的典型浓度（nM–mM）下检测链霉亲和素。近年来，129Xe 生物传感器在分子成像挑战方面取得多项进展。例如，已合成具有约10倍更高氙亲和力和不同 1...