体外定量代谢物或人工化学品等小分子仍是生物传感器开发的重要挑战。本文以嗜热菌 Geobacillus thermoleovorans 组氨酸激酶 CitA 的胞外 PAS 结构域 GtCitAP 为支架，通过结合位点移植和理性设计，构建了可结合 L-苹果酸、乙基丙二酸或邻苯二甲酸酯等非天然配体的工程变体。由于嗜热支架在配体结合时构象...
无标记光学生物传感器因具有高灵敏度、可直接实时测量以及多路检测能力，成为多种分析物检测的有吸引力选择。然而，小分子通常不具有天然显色或荧光性质，且部分传感响应与分析物尺寸相关，因此面向生物、药理或环境相关低分子量化合物的无标记光学传感器开发具有挑战性。近年来，该领域在方法学、仪器、识别元件和固定化策略方面取得进展，提高了小分子检测能...
生物传感器通过检测生物反应并将其转换为可测量信号，近年来受到广泛关注。1950—2017年间，已有超过15万篇论文涉及生物传感器在不同行业中的应用，但系统描述水凝胶基生物传感器用于生物医学应用的综述仍较少。本文基于Web of Science Core、PubMed和Science Direct数据库2000—2017年的检索结果，...
石英晶体微天平（QCM）已广泛用于实时、无标记生物分子相互作用研究，但其敏感检测仍受限于表面固定容量不足。本研究采用不同分子量（100、500 和 2000 kDa）的葡聚糖，在金传感器芯片表面成功制备了三维羧甲基葡聚糖（3D carboxymethyl dextran）涂层。为评估该三维表面的固定容量，作者利用 QCM 生物传感器...
小分子检测在食品安全、疾病诊断、国土安全与环境控制等领域具有重要意义，但其尺寸小、浓度低常造成检测困难，因此需要合适的生物传感器探针与信号放大策略。适配体可通过 SELEX 针对腺苷等小分子靶标进行选择，是理想识别探针。将适配体拆分为两部分后，可构建类似夹心检测的放大策略。本文结合带分裂适配体悬垂末端的寡核苷酸二聚体自组装与表面等离...
基于 Förster 共振能量转移（FRET）的小分子生物传感器可在复杂细胞环境中以高时空分辨率监测小分子信号。FRET 传感器通常由一对荧光蛋白与合适的识别域（如溶质结合蛋白 SBP 超家族成员）融合构建。然而，天然 SBP 热稳定性低，可能限制生理条件下成像；其 N/C 端位置也可能不利于荧光蛋白融合，从而限制传感器动态范围。本...
本文报道了一种基于双链DNA/芘二酰亚胺（dsDNA/PDI）信号探针的通用适配体荧光生物传感器，用于小分子的多重检测。适配体是通过系统进化指数富集配体（SELEX）筛选得到的单链DNA或RNA寡核苷酸。作者合成了一种新型PDI化合物，发现其聚集态可高效猝灭dsDNA标记的荧光基团，对FAM、TAMRA和Cy5的猝灭效率分别达到98...
本文报道了一种基于纳米孔门控的侧流层析小分子生物传感策略。作者将 ATP 响应适配体设计成发夹状门控序列，通过巯基和 sulfo-GMBS 偶联到负载罗丹明 B 的介孔二氧化硅纳米颗粒表面，并将该纳米探针固定于硝酸纤维素膜试纸条的测试线；突变适配体门控颗粒固定于控制线。样品中的 ATP 与测试线适配体结合后引起构象变化，打开纳米孔并...
植物发育与组织和细胞的代谢状态高度互作，当前研究重点在于阐明代谢网络与基因调控网络之间的关联及机制。能够在活体内以高时空分辨率检测小分子的遗传编码传感器，有望成为定量和可视化植物代谢物通量动态的理想工具。本文综述了当前用于测量激素、钙离子和糖等信号分子，以及通过能量等价物和 pH 监测代谢状态的方法。作者区分了直接可逆结合底物的传感...
智能材料可响应环境刺激并改变物理化学性质。将适配体等分子识别探针引入聚合物，可获得兼具聚合物功能与靶标响应能力的生物响应材料。适配体为单链寡核苷酸，具有特异性、亲和力、稳定性及易合成标记等优点，其带负电骨架便于通过静电作用整合到聚电解质材料中。本文简要综述了已报道的基于适配体–聚电解质材料的生物传感与递送平台，并详细描述了含小分子适...
了解个体对常见化学污染物的暴露量，需要简单、灵敏且特异的检测方法。由于许多目标污染物分子量小，无标记生物传感器检测具有挑战。本文报道基于阵列成像反射率（AIR）平台的污染物微阵列。AIR 利用硅芯片表面近完美抗反射条件，以 S 偏振 He-Ne 激光照射并用 CCD 成像；捕获点阵上目标结合会引起反射强度定量变化。为克服小分子质量变...
荧光偏振（FP）检测结合荧光标记适配体近年来备受关注，但小分子结合仅引起标记适配体分子量微小变化，使其难以用于小分子检测。为此，本文报道了一种用于高灵敏检测小分子的FP适配体检测方法，并引入新型信号放大策略。以腺苷为模型靶标，在无腺苷存在时，游离的FAM标记适配体可被核酸酶切割，FAM标记核苷酸片段从dT-生物素/链霉亲和素复合物中...
石墨烯场效应晶体管（GFET）凭借化学气相沉积（CVD）制备的大面积原子级二维材料而成为强有力检测平台。DNA适配体作为短链、目标特异性寡核苷酸，因与石墨烯亲和力强、链长短、选择性好且可识别多种分析物，成为GFET的理想识别元件。然而DNA与石墨烯相互作用尚未完全阐明，导致表面结合DNA结构、DNA纳米结构形貌以及分析物结合引起的电...
本文报道了一种基于半抗原接枝石墨烯的荧光生物传感器，用于小分子的超灵敏均相竞争免疫分析。该传感器将石墨烯纳米片与免疫分析技术相结合，通过共价接枝双酚A（BPA）结构类似物BVA于氨基化石墨烯表面，形成graphene-BPA纳米片，从而避免抗体直接固定于石墨烯表面导致的构象变化和活性损失，保持小分子与其特异性抗体的结合亲和力。荧光标...
表面等离子共振（SPR）是一种成熟的无标记光学生物传感器技术，广泛用于分子相互作用、表面与材料研究。无标记模式可避免标记物干扰相互作用，但灵敏度与特异性受限。本文提出标签增强SPR（label-enhanced SPR）新概念，利用强吸收染料分子并结合完整SPR曲线形状分析，同时提取折射率与吸收系数信息，从而显著提高SPR的灵敏度和...
功能核酸（FNA）是通过体外筛选获得的单链DNA或RNA分子，可作为靶标分子受体（适配体）或催化化学反应（脱氧核酶和核酶）。荧光信号适配体和脱氧核酶已成为有前景的生物识别与信号元件，但用于固相检测的研究仍有限，尤其是RNA类FNA因化学稳定性差且易受核酸酶降解。本文系统概述利用溶胶-凝胶包埋法将FNA固定于固相材料的方法。该方法可在...
小分子与生物分子结合引起的质量变化通常很小，难以用常规石英晶体微天平-耗散（QCM-D）技术直接检测。本研究建立了一种基于适配体修饰金纳米颗粒（AuNPs）增强的 QCM-D 传感策略，用于腺苷等小分子检测。首先，在 QCM 晶体表面固定巯基化捕获 DNA，再引入含有腺苷适配体序列的巯基化连接 DNA，使其与捕获 DNA 部分碱基配...
本文报道了一种基于靶标诱导适配体酶切保护的新型荧光偏振（FP）适配体传感平台。该方法通过荧光偏振分析磷酸二酯酶I（PDE I）介导的荧光标记适配体尺寸变化来检测小分子。首先以酪氨酰胺/抗酪氨酰胺DNA适配体体系作为模型建立概念验证。无靶标时，标记适配体被PDE I从3'端酶切为小DNA片段，荧光各向异性/偏振信号较低；酪氨酰胺结合后...
本文报道了一种基于未修饰金纳米颗粒（AuNPs）、单链DNA探针和带正电水溶性共轭聚电解质（PFP-Br）的新型比色传感策略，用于检测DNA序列、蛋白质、小分子和无机离子。该策略利用共轭聚电解质优先结合单链DNA并使其从金纳米颗粒表面脱离，从而诱导AuNPs聚集并发生红-蓝颜色变化；而双链DNA或折叠/缔合DNA与聚电解质结合较弱，...
小分子难以用常规表面等离子共振（SPR）技术直接检测，因为其结合过程引起的折射率变化通常很小。为扩展SPR生物传感器在小分子检测中的应用，作者将适配体技术与金纳米颗粒（Au NPs）的放大效应相结合，设计了一种高灵敏度的SPR传感器。该传感器基于表面抑制检测原理：适配体先以单链DNA（ss-DNA）形式固定在SPR金膜上，此时可与A...