RAS/ERK 通路在多种癌症的诊断与治疗中起核心作用，ERK 活性在单细胞内高度动态，并通过 c-Myc、c-Fos、Fra-1 和 Egr-1 等效应蛋白驱动增殖、代谢等过程。本文利用活细胞 FRET 生物传感器 EKAR3.1 测量 ERK 活性，并与下游靶蛋白的循环免疫荧光（4i）多重染色联用，构建单细胞活细胞信号与固定细胞...
肺癌是全球癌症死亡的主要原因，常因晚期发现而难以治愈。现有生物标志物往往在无症状可治愈阶段难以检出，因此需要兼具性能、可扩展性、成本效益和简便性的群体筛查方法。本文提出一种基于酶活性的传感器平台，通过检测血清中参与肿瘤转化的活性蛋白酶，而非单纯计数生物标志物，来评估肺癌风险。该平台由 18 个对活性蛋白酶敏感的传感器组成，用于检测 ...
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...
海洋水体正快速受到多种污染物污染，其中汞因高毒性、迁移性和生物富集性成为重点危害物质。现有汞检测方法虽准确，但常依赖昂贵、复杂且耗时的仪器，难以满足现场快速监测需求。本文报道了一种基于疏水蛋白嵌合体的荧光生物传感器，用于检测海水中的二价汞离子（Hg2+）。该嵌合体由疏水蛋白 Vmh2 与组氨酸富集荧光肽 H3w 融合构建，Vmh2 ...
尿液外泌体（uEVs）是泌尿疾病诊断的潜在生物标志物来源，但现有研究多集中于高通量蛋白质组学标志物发现，较少用于早期诊断。本文提出结合比率型三维（3D）DNA 机器与机器学习（ML）的诊断方案，实现 uEVs 超灵敏检测和早期泌尿疾病精确分类。该平台将含胞嘧啶富集（C-rich）序列的锁式探针（PLP）、锚定链（AS）和核酸稳定银纳...
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...
本文提出将机理模型与机器学习模型相结合，用于实现从基因型到表型的准确预测，并指导代谢工程。作者首先利用基因组规模代谢模型筛选影响色氨酸生产的关键基因靶点，结合转录组数据挖掘选择30个表达水平多样的启动子，构建由5个基因和6种启动子组合组成的7776个组合设计文库。随后开发基于大肠杆菌TrpR-GAL4激活域融合蛋白的酵母色氨酸荧光生...
心肌壁因心衰等心血管疾病受应激时，N末端B型利钠肽原（NT-proBNP）分泌入血，其早期检测有助于心衰诊断。本文报道一种基于硅藻生物硅的光子晶体增强荧光成像免疫分析生物传感器，可在0–100 pg/mL范围内检测溶液中低水平NT-proBNP。利用主成分分析（PCA）和偏最小二乘回归（PLSR）分析空间域与空间频域荧光图像，建立预...
本文报道了一种基于共轭聚电解质P-C-3的荧光生物传感器及一种利用人工智能进行光谱形状识别以鉴定生物分子的一般方法。以结构明确的分析物为对象，作者证明P-C-3的荧光发射谱形对微小结构变化敏感，并可为不同分析物提供特征性谱形模式。研究还建立了特征选择方法，以降低计算复杂度并防止数据过拟合。结果表明，仅选择3至5个波长的归一化/相对荧...