单壁碳纳米管（SWCNTs）因表面修饰可在近红外（NIR）区发射荧光，从而实现对特定分子的识别。本研究通过用鸟嘌呤-胸腺嘧啶-腺嘌呤（GTA）20重复单链DNA结构包裹SWCNT，开发了一种针对神经递质多巴胺（DA）的选择性传感系统。传感分析在近红外区通过定制显微镜系统进行荧光测量，并考察了所开发的(GTA)20-SWCNT传感器在...
本文报道了一种用于实时碳纳米管传感器的3D打印液芯水凝胶平台。由于按需打印的生物打印技术材料用量少，被认为是有前景的制造方法；尽管3D生物打印已广泛用于人工组织和器官构建，但其在生物传感器中的应用研究仍较少。单壁碳纳米管（SWNT）光学传感器对多种分析物具有优异灵敏度和特异性，但封装与固定复杂，限制了体外和体内应用。作者利用3D打印...
细胞间化学通讯依赖信号分子在空间和时间上的浓度变化。一氧化氮（NO）是参与多种生理与病理过程的气体信号分子，但现有NO检测方法缺乏研究亚细胞NO外排所需的时空分辨率。本研究提出一种基于单壁碳纳米管（SWNT）的光学传感平台，利用SWNT作为光学换能器，对细胞外NO进行空间和时间检测。该平台可量化人源THP-1和小鼠RAW 264.7...
近期，基于单壁碳纳米管（SWCNT）的光学生物传感器已被证明可直接在蛋白质和肽等目标底物上检测水解酶活性。本研究提出一种亚稳态蛋白偶联策略，用于固定疏水性更强的蛋白并提高蛋白酶检测灵敏度。该方法将底物蛋白通过碳二亚胺化学（EDC/NHS）共价偶联到经羧甲基纤维素（CMC）非共价包裹的 SWCNT 上。由于蛋白与 CMC 羧基之间发生...
本研究采用一种新策略改进血清素响应的单链DNA包裹单壁碳纳米管（ssDNA-SWCNT）纳米传感器，将定向进化与机器学习预测相结合，以迭代优化传感器的灵敏度与选择性。在三轮提高血清素灵敏度的筛选中，研究显著提升了传感器性能，使荧光响应较原始序列增强约2.5倍。随后，针对血清素与多巴胺结构高度相似的问题，通过两轮选择性优化，实现了血清...
微小RNA（miRNA）是参与多种细胞与生物学过程的单链非编码短RNA序列，其表达改变与病理过程相关，可作为多种疾病早期检测的生物标志物。本文以急性心肌梗死（AMI）的已知miRNA标志物为案例，展示了一种基于RNA-DNA杂交的荧光单壁碳纳米管（SWCNT）传感器筛选与淘汰流程：将互补DNA识别单元结合于SWCNT表面，在缓冲液和...
本研究基于单壁碳纳米管（SWCNTs）的荧光猝灭效率与适配体结合亲和力，优化了一种用于赭曲霉毒素A（OTA）检测的FRET荧光适配体传感器。将OTA适配体与量子点（QDs）偶联后，非共价吸附于酸改性SWCNTs（amSWCNTs）和未改性SWCNTs表面，形成纳米复合体。通过比较不同体系的猝灭效率，发现amSWCNTs具有适中的猝灭...
淀粉样蛋白β（Aβ）沉积发生在阿尔茨海默病（AD）早期，但Aβ的早期检测仍是持续挑战。本文报道了一种近红外光学纳米传感器，可在活细胞内和脑内原位检测Aβ。该传感器由单壁碳纳米管（SWCNTs）经Aβ功能化构成，Aβ–Aβ相互作用驱动传感响应。研究发现，Aβ纳米传感器通过调节纳米管近红外发射的溶剂化色移，选择性响应Aβ。该传感器可追踪...
电子鼻和光学鼻是用于风味与气味评价的人工嗅觉系统新兴方法。本文利用半导体单壁碳纳米管（SWCNTs）的独特光学性质，开发了一种纸基近红外光学鼻（NIRON）原型。作者将多种肽包裹的 SWCNTs 滴干在纸基底上形成传感阵列，并使用 CMOS 相机连续采集 SWCNTs 的近红外光致发光（PL）图像。当气味或挥发性分子通过流室时，SW...
蛋白酶可催化蛋白质水解为多肽或氨基酸，是多种人类、动物和植物病理状态的重要生物标志物。因此，快速、可靠且低成本的蛋白酶生物传感器有望用于即时检测、疾病诊断、治疗监测和药物研发。本文报道了一种经济、简便的纸基试纸型近红外光学生物传感器，利用肽包裹的单壁碳纳米管（SWCNTs）检测蛋白酶活性。当胰蛋白酶等蛋白酶切割包裹 SWCNT 的肽...
在生物制药工艺开发与生产阶段，对关键质量属性进行在线监测是实现过程分析技术（PAT）和质量源于设计（QbD）原则的必要条件。其中，监控并控制生物治疗药物制造过程中的蛋白聚集，对于防止不良免疫原性反应、降低对药物递送性的负面影响至关重要。本文研究了一种水凝胶封装、无标记近红外荧光纳米传感器，用于蛋白聚集表征。作者建立数学模型，描述一系...
本文提出一种构建近红外荧光探针的新方法，并应用于葡萄糖和过氧化氢（H2O2）检测。采用聚乙二醇/右旋糖酐水两相体系分离纯化的(6,5)单壁碳纳米管（SWCNTs）作为近红外探针基础。不同苯硼酸用于非共价修饰(6,5) SWCNTs。葡萄糖通过硼酸基团与顺式二醇特异性结合检测；过氧化氢通过辣根过氧化物酶（HRP）与苯硼酸修饰SWCNT...
临床前药物在特定器官和组织中的暴露测量通常依赖破坏性方法，而组织特异性测量对具有剂量限制性毒性的药物尤为重要，例如多柔比星引起的心脏毒性。作者开发了一种可植入光学纳米传感器，用于在活体动物中快速、微创地定量组织多柔比星暴露。该传感器以 DNA 功能化单壁碳纳米管为核心，其近红外荧光可响应多柔比星并产生显著且均匀的红移；这一响应也见于...
前列腺癌患者的治疗结局受限于无法区分惰性病变与侵袭性病变。为解决该问题，作者开发了一种用于癌症生物标志物尿激酶型纤溶酶原激活物（uPA）的定量荧光纳米传感器。该传感器利用单壁碳纳米管（SWCNT）独特的近红外光致发光特性，通过抗体偶联使纳米管在复杂蛋白环境中响应 uPA，并经由光学带隙调制产生信号。作者采用牛血清白蛋白（BSA）对疏...
水解酶因工业影响和生物学意义而持续受到研究，但测量其活性尤其在高通量检测中仍受限于少数已建立体系，且常依赖次级副产物或复杂降解探针。本文报道一种易于制备和测量的通用单壁碳纳米管（SWNT）生物传感器。将水解酶底物制成两亲性聚合物，用于溶解疏水纳米管；当目标酶降解包裹层时，SWNT荧光信号因溶剂可及性增加和聚集而猝灭，从而可定量测量水...
本文报道了一种基于近红外荧光单壁碳纳米管（SWNTs）与胰岛素结合适配体（IBA）的新型光学生物传感器平台，用于无创、实时检测细胞信号分子。SWNTs通过π-π作用非共价修饰IBA，胰岛素选择性结合后，通过光诱导电荷转移机制猝灭SWNT的光致发光（PL），猝灭速率kq = 5.85×10^14 M^-1 s^-1，扩散-反应速率kr...
纳米传感元件有望在物理或生物受限环境中实现单分子分析物检测。单壁碳纳米管（SWNT）作为光学传感器具有光稳定近红外发射、可穿透生物介质及单分子灵敏度等优势。分子吸附可通过扰动纳米管电子结构转换为光学信号。本文证明一对 SWNT 物种（(6,5) 和 (7,5)）可提供至少四种可调制模式，通过分析物对发射带强度或波长的改变程度对试剂进...
本研究考察了先递送地塞米松（DX）再递送血管内皮生长因子（VEGF）对水凝胶包覆微毛细管植入物周围免疫反应和局部血管网络形成的体内药理学影响，该植入物用于单壁碳纳米管（SWNT）近红外荧光传感器。作者首次展示了皮下植入大鼠的 SWNT 荧光器件成像。组织反应研究采用鸡胚尿囊膜（CAM）作为组织模型，植入8天。结果显示，水凝胶包覆微透...