电化学发光（ECL）是由电化学反应触发的化学发光，因无需外部光源、背景低、时空可控，在生物传感和成像中具有重要价值。半导体量子点（QDs）作为新兴 ECL 发光体，相比传统分子发光体具有更高发光效率和可调发射波长，有望提升 ECL 生物传感器的灵敏度与通量。本文系统综述了以半导体 QDs 为发光体的 ECL 研究进展：首先讨论不同共...
遗传编码生物传感器系统可在活细胞中运行，是检测与定量多种小分子的通用、廉价且可转移工具。本综述介绍了当前最先进的生物传感器设计与组装，包括转录因子、核糖开关和酶偶联装置、高度工程化荧光探针以及新兴双组分系统。文章重点强调通过生物信息学辅助策略解决导致生物传感器在体内无法达到性能标准的情境问题。优化后的生物传感回路可用于高灵敏度监测分...
基于变构转录因子（aTF）的生物传感器可用于为多种应用构建遗传电路。文献和在线数据库中包含数百个经实验验证的分子-转录因子配对，但相关知识分散且常不完整。此外，与生物体内可产生的化合物数量相比，已知存在TF-化合物相互作用的化合物比例很低。因此，需要新工具帮助研究者发现新的潜在TF-配体配对。本文提出Sensbio，一种计算工具，通...
遗传生物传感器是合成生物学中的核心元件。配体诱导型原核转录因子被广泛用于高通量筛选、动态反馈调控、多层逻辑门以及诊断应用。为给工程应用提供可靠且可检索的资源，作者开发了 GroovDB（https://groov.bio），一个可在线访问的配体诱导型转录因子数据库。该数据库收录构建化学响应遗传回路所需的关键信息，包括生物传感器蛋白序...
转录因子（TF）生物传感器已应用于蛋白质工程、动态控制、环境检测和即时诊断等生物技术领域。由于可检测配体范围广且模块化程度高，这类传感器是有前景的分析工具；但针对特定应用设计具有所需配体特异性、灵敏度、动态范围和操作范围的传感器仍具挑战，且不同宿主间正交性受细胞背景影响而受限。本文综述了用于即插即用式小分子检测的 TF 生物传感器在...
近年来，小分子生物传感器在合成生物学与生物化学研究中日益重要，相关新应用不断涌现。然而，许多细菌小分子生物传感器的实际效用受到功能不足的限制，包括工作范围、动态范围和化学特异性不理想。本文系统综述了细菌细胞内已知的小分子生物传感器机制类型，并总结了用于优化不同功能参数的工程策略。文中讨论了直接改造传感器基因的方法，如定向进化、结构/...
小分子是分子生物学、环境、医学和食品工业中的关键检测对象，但因其识别困难，尤其在细胞或动物体内等复杂样品中难以定量。石墨烯/适配体探针凭借高选择性、高灵敏度、低成本以及可用于活细胞或动物体内探测的潜力，为小分子定量提供了新途径。本文综述了石墨烯/适配体探针用于小分子检测的研究进展，重点介绍其设计与开发，以及基于荧光、电化学、比色、化...
适配体因对蛋白、小分子、寡核苷酸、金属离子、病毒和细胞等目标具有高特异性与选择性，已成为生物传感中重要的识别元件。场效应晶体管（FET）作为换能器，可将生物识别事件引起的界面电荷变化转换为电学信号，具有无标记、超灵敏和低成本等优势。然而，FET 适配体传感器在生理环境中仍受高离子强度导致的 Debye 屏蔽、非特异性结合以及低电荷小...
适配体是通过系统进化指数富集（SELEX）在体外筛选得到的核酸亲和试剂，已作为离子、小分子和蛋白质等靶标检测的生物识别元件受到广泛关注。过去三十年，适配体传感领域发展迅速，但面向小分子检测的高性能传感器仍难以满足诊断、环境监测和法医分析等应用需求，主要瓶颈在于通用传感平台开发复杂以及小分子检测灵敏度不足。本文综述了适配体小分子检测的...
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，...
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...
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...