磁性纳米颗粒（MNP）可通过抗体功能化获得对目标生物标志物的亲和力。功能化 MNP（fMNP）在多价靶标存在下发生聚集，导致其磁化特性改变；靶标浓度可与 fMNP 磁化信号的第三谐波相位成正比。然而，盐浓度也可诱导 fMNP 聚集，并改变电荷稳定型 fMNP 的胶体稳定性，从而产生与靶标浓度无关的磁化变化。为此，作者构建了由生物素化...
准确量化高浓度分析物是等离子纳米颗粒侧流层析试纸条（LFD）面临的难题，因为夹心免疫分析中常出现前带效应或钩状效应，导致高浓度下信号下降甚至假阴性，使LFD的特异性和灵敏度常被低估。本文针对该限制，建立了一种可基于捕获抗体浓度预测前带效应及传感器动态范围的分析模型。为验证模型，作者采用LFD在磷酸盐缓冲液（PBS）中开展C-反应蛋白...
生物传感器和生物检测均利用蛋白质或核酸识别特定分子目标，在生物医学研究和临床实践中应用广泛，其成功主要源于生物分子识别的高度多样性、亲和力与特异性。然而，这类受体存在固有局限：单一可饱和结合位点使目标浓度与受体占据率之间呈双曲线关系（Langmuir等温线），从而限制其对目标浓度微小变化的灵敏度。为克服该限制并构建响应性更强的传感器...
基于代谢物响应转录因子的代谢物生物传感器是合成生物学中用于感知和精确调控细胞代谢的关键元件。此类传感器通常在实验室条件下设计，但实际部署时细胞生长速率可能与初始表征差异很大。本文研究生长速率如何影响生物传感器的最低输出、最高输出和动态范围等关键性能指标。作者以大肠杆菌中 LacI、TetR 和 FadR 基生物传感器为模型，发现不同...
转录因子在调控细胞功能中起关键作用。理解和改变基于转录因子的生物传感器的动态行为将扩展我们对生物分子相互作用的认识并促进生物合成应用。本研究在大肠杆菌中表征并工程化了一个基于 TrpR 的色氨酸阻遏系统。发现重建的 TrpR1-PtrpO1 生物传感器在色氨酸或其类似物 5-羟色氨酸（5-HTP）存在时表现出低基础表达和窄动态范围。...
受单荧光蛋白生物传感器（SFPB）在生物研究中日益重要但理性设计困难驱动，作者提出一种名为 sort-seq 的大规模并行检测策略，以加速 SFPB 设计优化。SFPB 通常由圆形排列荧光蛋白、配体结合域及连接两者的连接子组成；由于缺乏预测方法，多数组合无法实现配体结合与荧光发射之间的别构耦合。该方法将分箱荧光激活细胞分选、下一代测...
近年来，双效应变构协同机制在增强激活/抑制性能方面的作用受到关注。本文设计了一种人工双效应变构系统，用于构建具有更高灵敏度和超宽检测范围的动态核酸生物传感器。该传感器基于由三个发夹（H1、H2、H3）组成的多分支杂交链反应（mHCR）。当目标核酸存在时，通过级联链置换启动 mHCR；其产物借助多价邻近连接分析（mPLA）和多价结合分...
目前，基于转录因子（TF）的生物传感器难以通过预测性翻译调控获得期望输出。生物传感器系统的基因表达需具备适当的翻译强度，而核糖体结合位点（RBS）通过调节转录因子和报告基因的翻译水平，可微调其动态范围（诱导物存在与缺失时基因表达倍数变化）。然而，现有 TF 生物传感器普遍存在动态范围不可预测的问题。本文阐明了 RBS、翻译水平、蛋白...
可编程生物传感器若具有可调定量范围和灵敏度，将显著拓展其在医学诊断、食品安全和环境分析中的应用。本文提出一种基于石墨烯-核酸生物界面工程的生物传感器，可通过调节适配体探针的 poly A 尾巴长度，改变适配体探针与氧化石墨烯（GO）之间的相互作用，从而程序化控制适配体探针与目标分子及 GO 之间的竞争结合过程。该传感器被称为亲和力可...
代谢物生物传感器是高通量筛选和代谢通路动态调控的重要工具，其动态范围决定输出信号与背景噪声的区分能力。本研究以枯草芽孢杆菌 fapO/FapR 系统为例，在酿酒酵母中扩大基于转录因子生物传感器的最大动态范围。作者改造了五个天然启动子，包括组成型启动子和葡萄糖调控型启动子，并系统评估核心启动子中不同 fapO 结合位点位置对表达水平的...
生物传感器领域长期追求最低检出限，而特异性与灵敏度常依赖洗涤、稀释或严格控制实验条件。自然界在无洗涤、无稀释且环境稳态的条件下，通过变构、协同等机制优化受体的灵敏度与特异性。本文综述了将自然调控机制引入人工生物分子受体的策略，重点介绍群体转移（population-shift）机制：受体在稳定非结合构象与较不稳定但可结合构象之间平衡...
生物分子识别是人工传感技术的重要基础，但蛋白质和核酸识别存在固有局限：单点结合通常只能覆盖约81倍的靶浓度变化，这限制了生物传感器在高灵敏度检测或宽浓度范围定量中的应用。针对这一问题，作者借鉴自然界调节生物识别系统输入—输出响应的策略，对人工生物传感器的有用动态范围进行理性编辑。他们通过工程化结构开关机制调节受体分子的表观亲和力，在...
本文描述了一种通过在同一亲和生物传感器检测面上使用一组对共同分析物具有不同亲和力的配体，以扩展分析物定量动态范围的概念。三种合成、生物素化多肽能够以不同亲和力（10^-9 M ≤ Kd ≤ 10^-7 M）结合一种模型蛋白分析物，并以微阵列形式固定在覆盖含聚乙二醇烷硫醇自组装单层的金片上。通过压电点样实现了包含单肽点以及多肽混合点的...