Engineering DNA binding sites to assemble and tune plasmonic nanostructures.
本文报道一种由DNA结合事件组装并调谐的等离子体SERS传感器。作者在玻璃基底上用电子束光刻制作金三角棱镜二聚体（边长65 nm、厚27 nm、间隙44 nm），并在二聚体间隙通过环氧硅烷固定胺修饰寡核苷酸捕获探针。带互补硫醇寡核苷酸的40 nm金纳米颗粒经DNA杂交进入间隙，作为等离子体桥将三个离散结构耦合，使局域表面等离子体共振...
Nanopore single-molecule dielectrophoretic detection of cancer-derived microRNA biomarkers.
基于纳米孔的单分子生物传感器已被广泛用于基因测序和以诊断为导向的生物标志物检测，如 microRNA。然而，在实时检测中，从生物流体提取的样品含有多种非目标核酸组分，这些组分会严重干扰目标检测的准确性。本文发现一种多阳离子探针可解决该问题。该探针由肽核酸（PNA）识别域和多阳离子肽引导域组成；当目标 microRNA 与 PNA 结...
Precise quantification of transcription factors in a surface-based single-molecule assay.
近年来，生物传感器在工业和科学领域快速发展。最近，一种基于交替激光激发的单分子检测方法被建立，用于定量检测转录因子。转录因子能特异性识别并结合 DNA，在基因表达调控中发挥重要作用。作者将该检测格式应用于全内反射荧光显微镜，利用固定化单分子 DNA 生物传感器检测转录因子。该方法通过双色 DNA 生物传感器两个结合位点半位点的共定位...
Ultra-sensitive graphene-plasmonic hybrid platform for label-free detection.
本文报道了一种用于无标记检测的石墨烯-金纳米金字塔杂化表面增强拉曼散射（SERS）平台。作者以(001)硅片为模板，通过聚苯乙烯球模板、铬掩膜和KOH各向异性刻蚀制备可重复使用的倒金字塔结构，并复制出大面积、尺寸均一的金纳米金字塔阵列；随后将化学气相沉积单层石墨烯（SLG）经PMMA转移覆盖于金尖表面，形成生物相容、化学稳定的杂化S...
Detection of single DNA molecule hybridization on a surface by atomic force microscopy.
提高DNA杂交检测灵敏度是微阵列和生物传感器领域的重要问题。本文证明，通过精细调节杂交缓冲液组成，可使松散吸附在云母表面的互补单链DNA（ssDNA）分子发生杂交。在云母表面上，自由扩散的互补ssDNA链相遇后，单分子DNA杂交仅需数分钟即可完成。值得注意的是，即使存在大量无关DNA，互补ssDNA之间的特异性杂交也不受影响。单分子...
Solid-state nanopores for biosensing with submolecular resolution.
生物细胞膜含有多种1–100 nm的离子通道和跨膜孔，对细胞功能至关重要。1976年，Neher和Sakmann利用膜片钳技术证明单个通道可被电学探测。自20世纪90年代以来，该工作启发了蛋白纳米孔或固态纳米孔作为廉价、超快传感器用于检测DNA、RNA和蛋白质等生物分子，尤其聚焦DNA测序。固态纳米孔的优势在于孔径可按被测物定制，并...
Engineering plasmonic gold nanostructures and metamaterials for biosensing and nanomedicine.
本报告综述了面向生物传感与纳米医学的等离激元金纳米结构（p-AuNSs）及超材料的工程化进展。作者指出，金纳米结构可通过局域表面等离激元共振（LSPR）在纳米尺度操控光场，产生强散射、吸收、近场增强和光热效应，从而用于生物标记、传感、成像、药物/基因递送和光热治疗。报告首先概述 p-AuNSs 的光学性质，包括粒径、形状、组分、颗粒...
A protein biosensor that relies on bending of single DNA molecules.
转录因子（TF）通过结合DNA并诱导其弯曲调控基因表达，但现有方法难以在单分子水平快速检测活性TF。本文报道一种基于单分子DNA弯曲的FRET蛋白生物传感器。该传感器由一条含三个A5 kink和CAP结合位点的双链DNA构成，两端分别标记FRET供体Cy3B和受体ATTO647N。无CAP时，A5 kink使DNA末端距离接近För...
"DNA-Dressed NAnopore" for complementary sequence detection.
纳米孔单分子电学传感是生物分析与诊断领域快速发展的方向，其核心原理是利用分子在纳米通道中电泳迁移所引起的电导调制。本文报道了一类新型选择性生物传感器器件“DNA-Dressed NAnopore”（DNA2），该器件基于初始尺寸较大的固态纳米孔，并通过 DNA 分子功能化实现孔径缩小与选择性激活。作者利用聚焦离子束在自由支撑氮化硅膜...
Quantification of receptor targeting aptamer binding characteristics using single-molecule spectroscopy.
本文提出一种基于荧光相关光谱（FCS）的单分子实验设计，用于定量针对鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella typhimurium）表面受体的适配体结合特性。作者利用特异性识别沙门氏菌外膜蛋白的适配体，并通过荧光标记探针，在活单细胞水平研究结合与未结合适配体的扩散动力学。通过自相关分析，可确定适配体在活细胞表面的结合动力学，并计算解离...
Whispering gallery mode bio-sensor for label-free detection of single molecules: thermo-optic vs. reactive mechanism.
本文针对二氧化硅回音壁模式（WGM）微腔生物传感器中无标记生物颗粒检测的热光机制与反应机制进行理论比较。作者以激发至一阶赤道模式的微球和微环谐振器为对象，分析抗体固定于微腔表面后捕获抗原时，抗原进入倏逝场引起的共振波长/频率漂移。反应机制源于抗原极化改变局部折射率，其漂移与腔内循环功率无关；热光机制则源于抗原线性吸收产生热量并传导至...
Single-molecule detection of folding and unfolding of the G-quadruplex aptamer in a nanopore nanocavity.
富鸟嘌呤核酸可形成 G-四联体，在基因调控、生物传感器设计和纳米结构构建中具有重要作用。本文报道了一种基于纳米孔封装的单分子方法，用于研究阳离子如何调控血栓结合适配体（TBA，GGTTGGTGTGGTTGG）所形成 G-四联体的折叠与解折叠。纳米孔中的特征电流阻断表明，G-四联体形成具有阳离子选择性，选择性顺序为 K+ > NH4+...
Photostable single-molecule nanoparticle optical biosensors for real-time sensing of single cytokine molecules and their binding reactions.
本研究合成了直径 2.6±1.1 nm 的超小稳定银纳米颗粒，并利用其小表面积和表面功能基团控制单颗粒上的单分子检测体积，从而发展出本征单分子纳米颗粒光学生物传感器（SMNOBS），用于实时检测和成像单个细胞因子分子——重组人肿瘤坏死因子-R（TNFR），以及探测其与单个单克隆抗体（MAB）分子的结合反应。结果表明，SMNOBS 在...
Whispering-gallery-mode biosensing: label-free detection down to single molecules.
光学无标记检测器（如表面等离子共振 SPR 传感器）因能定量表征分子间结合而受到重视，但在引入利用回音壁模式（WGM）循环的谐振微腔之前，尚无法实现单个结合事件的灵敏度。本文阐述 WGM 生物传感器实现极高灵敏度的增强机制，回顾其当前实现形式与应用，并讨论未来可能。WGM 微腔通过倏逝场与表面结合分子相互作用，使共振波长发生漂移；高...