代谢稳态研究长期集中于组织和个体水平，其中 AMPK 是关键的细胞能量电荷感知激酶，通过反馈回路协调 ATP 生成与消耗。近期研究发现 AMPK 活性在单细胞水平存在振荡，提示存在尚未阐明的动力学调控机制。然而，解析细胞内反馈动力学需要同步观测多个能量参数，而现有代谢荧光生物传感器大多使用 CFP/YFP FRET 或 cpGFP，...
丙二酰辅酶A（malonyl-CoA）是脂肪酸合成的关键前体，并通过蛋白丙二酰化及别构调控信号网络调节细胞功能，其生成与利用受细胞能量状态精细调控。现有研究多依赖群体平均的批量检测，只能获得细胞群平均代谢状态的瞬时快照，难以揭示细胞间 malonyl-CoA 与脂肪酸合成异质性。为克服该局限，作者开发了一种基因编码的荧光蛋白生物传感...
HYlight 是一种基因编码的荧光生物传感器，可比率监测糖酵解关键代谢物果糖-1,6-二磷酸（FBP）。鉴于葡萄糖代谢在肝癌中的重要作用，作者将 HYlight 表达于人肝癌细胞和原代小鼠肝细胞中，并通过体外、计算和细胞内实验证明其能够监测与糖酵解而非糖异生相关的 FBP 变化。HYlight 对 FBP 的亲和力约为 1 μM，...
本研究调查单细胞在迁移方向改变过程中的氧（O2）消耗。这是首次将纳米拓扑结构与 O2 生物传感器集成于同一平台，可实时监测细胞 O2 消耗，并区分同向迁移与反向迁移细胞。作者采用先进纳米加工技术在光栅脊上制备纳米孔或纳米柱，并通过荧光显微镜、细胞迁移实验和 O2 消耗分析评估其效应。结果表明，位于光栅脊纳米柱上的细胞表现出更强的迁移...
为开发可用于体外诊断、特别是单细胞水平代谢物监测的微型酶生物传感器，作者将葡萄糖氧化酶（GOx）和乳酸氧化酶（LOx）分别固定在10 μm铂超微电极（Pt UME）上，作为扫描电化学显微镜（SECM）探针。酶识别单元可改善微探针的灵敏度、时间响应和信息含量，但蛋白固定方式显著影响整体性能。本研究比较了常用酶固定方法，包括戊二醛交联、...
本文报道了一种基于石墨烯的生理仪阵列，用于分析单个生物细胞。石墨烯生物传感器的优势在于其本身可视为由大量独立且对齐的传感单元组成的连续阵列。作者展示了一种纳米尺度微生理仪，通过测量细胞局部酸化率来评估细胞代谢活性。石墨烯作为独立pH传感器矩阵，可实现亚细胞尺度质子排出的检测。拉曼光谱表明，水合质子可对石墨烯进行p掺杂，且其响应符合已...
本文报道了用于扫描电化学显微镜（SECM）成像单个活细胞的葡萄糖和乳酸超微电极（UME）生物传感器。传感器以铂 UME 为换能器，分别通过电聚合或手工涂覆将葡萄糖氧化酶（GOx）和乳酸氧化酶（LOx）固定于电极表面，并测定其对葡萄糖和乳酸的安培响应。评价表明，两种制备方式各有优势：手工涂覆具有更高灵敏度和更短制造时间，电聚合则具有更...