Dysregulated NAD(H) homeostasis associated with ciprofloxacin tolerance in
抗生素持久性（亚群耐受）指抗生素敏感菌中部分细胞在杀菌浓度抗生素长期暴露后存活，并在抗生素去除后可再生长，可导致疗程延长、感染复发和遗传耐药加速。目前尚无能在抗生素暴露前将耐受细胞从总体中分离的生物标志物。已有研究表明持久者常存在胞内氧化还原稳态紊乱，因此本研究采用 Peredox [NADH:NAD+] 荧光生物传感器，在单细胞水...
Design and Modeling of a Device Combining Single-Cell Exposure to a Uniform Electrical Field and Simultaneous Characterization via Bioimpedance Spectroscopy.
前期研究表明，细胞膜在中等强度（<2 V/cm）且频率低于100 MHz的电场中可发生电致通透化。生物阻抗谱（BIS）是一种电学表征技术，已用于电穿孔研究，因此适合监测该现象。本文报道了一种可同时对待测单细胞施加电场并进行BIS表征的器件。该器件基于微流控芯片（LOC），集成微流控细胞捕获系统和用于BIS测量的微电极，并可通过透明暴...
Development of Dual-Nanopore Biosensors for Detection of Intracellular Dopamine and Dopamine Efflux from Single PC12 Cell.
单细胞水平神经递质检测对于理解神经信号传递和神经退行性疾病至关重要。本文报道了一种双纳米孔生物传感器，利用DNA适配体探针特异性识别多巴胺，实现单个嗜铬细胞瘤（PC12）细胞胞内多巴胺和胞外多巴胺外排的检测。双纳米孔构型可形成管内电路，对同时实现胞内与胞外多巴胺检测至关重要。多巴胺在生理pH下带正电，与适配体结合后部分中和纳米孔表面...
Simultaneous Monitoring of the Adenosine Triphosphate Levels in the Cytoplasm and Nucleus of a Single Cell with a Single Nanowire-Based Fluorescent Biosensor.
同步监测单细胞不同位点的三磷酸腺苷（ATP）水平，对揭示 ATP 相关细胞过程与疾病机制至关重要。本文设计并制备了一种基于单硅纳米线的荧光生物传感器，用于以高空间分辨率同时监测单个细胞胞质与细胞核中的 ATP 水平。该传感器以硅纳米线（SiNWs）为一维基底，表面包覆含荧光素异硫氰酸酯（FITC）的二氧化硅层，并通过羧基硅氧烷试剂接...
Single-cell adhesivity distribution of glycocalyx digested cancer cells from high spatial resolution label-free biosensor measurements.
糖萼是覆盖大多数细胞表面的糖层，由糖脂、糖蛋白和寡糖组成，显著影响细胞与环境的相互作用。癌细胞糖萼通常比健康细胞更厚，但细胞表面多糖及其衍生物在细胞粘附和信号传导中的确切作用尚无共识。作者此前发现，癌细胞糖萼的特定成分可调节其在RGD（精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸）肽涂层表面上的粘附动力学和强度；使用硫酸软骨素酶ABC（ChrABC）消...
A yeast FRET biosensor enlightens cAMP signaling.
出芽酵母中的 cAMP-PKA 信号级联调控细胞对变化环境的适应。作者开发了 yEPAC，一种基于 FRET 的酵母 cAMP 生物传感器，并结合同步流式细胞术，在突然营养转换过程中对单细胞水平的动态 cAMP 变化进行高通量定量。研究发现，特征性 cAMP 峰能够区分不同碳源转换，并在单细胞间较为均一，尤其向葡萄糖转换时最为明显。...
Photocontrolled Nanopipette Biosensor for ATP Gradient Electroanalysis of Single Living Cells.
新兴纳米管工具在高级单细胞分析中展现巨大潜力，从基础细胞生物学到生物医学诊断均发挥重要作用。对于精确和多次测量，高可回收、易快速再生的纳米管尤为关键。然而，现有回收策略通常存在操作复杂和效率有限的问题。光以非接触方式作用，应是解决该问题的理想外部刺激。本文提出一种光控纳米管，可在单细胞水平探测细胞三磷酸腺苷（ATP）梯度，具有良好灵...
An impedance-coupled microfluidic device for single-cell analysis of primary cell wall regeneration.
初生细胞壁（PCW）是包围植物细胞的刚性而柔韧结构，在植物生长、细胞分化、细胞间通讯、水分运输和防御中发挥关键作用。电学阻抗谱（EIS）虽广泛用于哺乳动物细胞特性研究，但在植物科学中应用较少。本文设计并制备了一种基于 EIS 并与微流控平台耦合的生物传感器，用于在单细胞水平研究 PCW 的形成过程。具有完全再生 PCW 的拟南芥叶肉...
An Improved ATP FRET Sensor For Yeast Shows Heterogeneity During Nutrient Transitions.
三磷酸腺苷（ATP）是代谢中主要的自由能载体。在酿酒酵母中，转入富葡萄糖条件会引起 ATP 水平的动态变化，但单细胞层面这些动态的异质性尚不清楚；同时胞内 pH 也会变化，并影响基于荧光的单细胞生物传感器读数。为可靠测量单个酵母细胞中的 ATP 变化，作者开发了 yAT1.03，即 AT1.03 ATP 生物传感器的改进版本，使其对...
Measuring glycolytic flux in single yeast cells with an orthogonal synthetic biosensor.
细胞群体中个体细胞间的代谢异质性给基础与应用研究带来挑战。识别代谢异质性并研究其产生机制，需要能够深入单个细胞代谢的工具。虽然已有方法可测量单细胞代谢物水平，但尚缺乏在单细胞水平测量代谢通量——即代谢活动最终功能输出——的能力。本研究结合启动子工程、计算蛋白设计、生化方法、蛋白质组学和代谢组学，开发了一种用于测量单细胞酵母糖酵解通量...
Nanotoxicity assessment: A challenging application for cutting edge electroanalytical tools.
近年来，含工程纳米材料（ENMs）的商业产品数量呈指数增长，因此必须系统评估其对生态系统和人体健康的毒性。纳米毒理学作为评估 ENMs 危害的交叉学科迅速发展，已有多种物理化学与生化方法用于从毒理学角度表征纳米材料。电分析与生物电化学方法可拓展纳米毒性评估技术体系，并加速 ENMs 毒性效应的检测与筛选。这些方法可在单细胞、细胞群体...
Bioelectrical impedimetric sensor for single cell analysis based on nanoroughened quartz substrate; suitable for cancer therapeutic purposes.
单细胞分析在疾病诊断、治疗及耐药性研究中日益重要。非侵入式生物电监测可在不破坏细胞的前提下实现长时间动态追踪，但传统微流控或间接电极连接会降低信号质量与精度。本文报道一种基于纳米粗糙化石英基底和金纳米层微电极的生物电阻抗传感器，用于监测抗癌药物对单个乳腺癌细胞的影响。传感器表面除围绕电极尖端的微圆传感区外，均用过度烘烤光刻胶钝化，形...
Modeling single cell antibody excretion on a biosensor.
本研究利用 COMSOL Multiphysics 建立多物理场模型，模拟单个杂交瘤细胞分泌抗-EpCAM 抗体以及抗体在 SPRi 传感器表面的扩散、结合与捕获过程，以验证 SPRi 能否准确定量单细胞抗体分泌。模型基于 Fick 第二定律描述抗体扩散，结合 Stokes-Einstein 关系计算扩散系数，并引入细胞表面恒定分泌...
Micro-photoluminescence of single living diatom cells.
硅藻是一类具有纳米多孔生物硅壳（frustule）的单细胞微藻。本研究利用共聚焦拉曼显微镜，在 325 nm 紫外激光激发下，对光合海洋硅藻 Thalassiosira pseudonana 单个活细胞的微光致发光（μ-PL）进行了表征。PL 光谱呈现两个主要峰：位于 500–510 nm 的峰归因于硅藻壳生物硅，位于 680 nm...
Single Cell "Glucose Nanosensor" Verifies Elevated Glucose Levels in Individual Cancer Cells.
由于氧化磷酸化向无氧糖酵解转变是癌症进展的标志，依据独特葡萄糖代谢特征识别单个活癌细胞具有重要意义。本文报道了用于单细胞水平时空分辨测量葡萄糖的纳米吸管，并验证单个癌细胞胞内葡萄糖水平升高。纳米吸管将葡萄糖氧化酶（GOx）共价固定于尖端，功能化为葡萄糖纳米传感器；葡萄糖与GOx作用后，β-D-葡萄糖被催化氧化为D-葡萄糖酸，尖端介质...
A surface acoustic wave biosensor for interrogation of single tumour cells in microcavities.
本研究利用集成微腔的表面声波（SAW）器件对生物细胞进行传感与表征。将培养基中的肿瘤细胞输送并捕获于微腔内后，平台通过石英基底与细胞之间的SAW相互作用，依据超声传播速度提取细胞的机械刚度。有限元方法（FEM）分析与实验结果表明，输出相位信息可作为被捕获细胞刚度模量的指示。作者对MCF7、MDA-MB-231、SKBR3和JJ012...
Monitoring the growth and drug susceptibility of individual bacteria using asynchronous magnetic bead rotation sensors.
单细菌连续生长以往主要依靠光学成像直接观察，但光学显微镜受衍射极限限制，且能连续监测的单个细胞数量有限。本文报道异步磁珠旋转（AMBR）生物传感器，用于在不受衍射限制条件下测量单个细菌的纳米尺度生长动态，并可跨越多个世代。该基于扭矩的磁珠传感器通过监测单个细菌附着与生长引起的流体阻力变化，实现了对单个大肠杆菌生长和分裂的连续观察，细...