准确快速检测核酸序列对疾病监测、临床治疗、基因分析和药物发现至关重要。本研究开发了一种“开启式”荧光生物传感器，用于简单高效检测核酸生物标志物。该体系以6-羧基荧光素标记的单链DNA（FAM-ssDNA）作为分子识别元件和荧光报告基团，并与聚多巴胺功能化树枝状纤维二氧化硅纳米颗粒（DFNS@DA）结合。DFNS@DA通过多元金属离子...
本文报道了CRISPR/Cas12a反式切割激活的一种新调控机制：与向导RNA部分匹配的小型环状DNA纳米结构（Cir-mediator）仅能极弱地激活Cas12a核糖核蛋白（RNP），而将其线性化后可恢复激活。基于此，作者建立了自催化Cas12a环状DNA扩增反应（AutoCAR）体系，使单个核酸靶标可激活多个RNP，大幅提高每个...
细小病毒B19（B19V）可感染人类并引起多种疾病，但目前尚无抗病毒药物或疫苗用于防治B19V感染，因此开发灵敏且特异的B19V感染诊断方法对准确诊断至关重要。此前已建立基于CRISPR-Cas12a（cpf1）的电化学生物传感器（E-CRISPR），具有皮摩尔级灵敏度用于B19V检测。本文建立了一种基于Pyrococcus fur...
除识别并切割互补核酸序列的顺式切割活性外，Cas12a等Cas蛋白还具有非特异性切割单链DNA或RNA的反式切割活性，已被广泛用于核酸检测。本文报道了一种高效DNA报告子（5′-TTATT-CCCCC-3′，TTATT-5C），其性能优于多数Cas12a检测中使用的富AT报告子（5′-TTATT-3′）。通过系统研究DNA报告子长度...
非洲猪瘟病毒（ASFV）传播造成巨大经济损失，早期检测尤为重要。本文建立了一种基于碳纳米点（CNDs）和环介导等温扩增（LAMP）的荧光生物传感器，用于超灵敏检测ASFV。LAMP在62 ℃等温条件下高效扩增ASFV P72基因，短时间内产生大量焦磷酸（PPi），使反应体系pH下降。所合成CNDs光稳定性好，在550 nm激发下于5...
由严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）引发的2019冠状病毒病（COVID-19）疫情引发了重大公共卫生关注。快速、经济、准确的核酸检测不仅有助于疾病治疗，也对传染病防控至关重要。本文提出并开发了一种基于一锅法CRISPR/Cas13a的可视化生物传感器，用于快速、低成本核酸检测。该方法将Cas13a切割反应与重组酶...
本文提出用金属有机框架（MOF）保护 CRISPR-Cas12a 酶/RNA 复合物，以增强其环境耐受性并便于快速释放。作者以 Cas12a/crRNA 为模型，利用 2-甲基咪唑（2-MIM）与 Zn2+ 自组装形成 ZIF-8 包覆复合物，得到粒径 400–600 nm 的 Cas12a/crRNA@ZIF-8 纳米复合材料，包...
本文报道了一种可用于智能手机RGB相机检测核酸的光捕获FRET纳米探针。该探针由封装绿色荧光供体染料的聚合物纳米颗粒构成，供体激发能量可高效转移至颗粒表面杂交的红色FRET受体。绿色发射纳米颗粒基于罗丹明110和罗丹明6G染料，并与大体积疏水抗衡离子配对，以抑制染料聚集猝灭并保证能量转移。颗粒表面功能化用于癌症标志物survivin...
本文报道了一种用于高灵敏检测 BRCA1 的荧光生物传感器。该传感器将三维 DNA walker 机器与自发熵驱动链置换反应（ESDRs）级联耦合。首先，靶标 BRCA1 通过 toehold 与保护探针结合，触发链置换反应，使保护探针从 DNA walker 轨道上解离，暴露 Nb.BbvCI 识别位点；随后 DWTs 与底物链杂...
本文报道了一种自下而上组装随机 DNA 行走体的方法，用于探测和调控生物分子–纳米颗粒界面处的动态相互作用。作者以球形核酸（SNA）为生物–纳米界面，系统研究了分子内相互作用、取向、协同性、空间位阻、多价性和结合阻碍等界面因素对酶促行为的影响。通过设计不同结构的双足 DNA 行走体（BDW）和荧光标记 SNA 轨道，实时监测切口内切...
当荧光团附着于本征导电聚合物（ICP）纳米结构薄膜时，其荧光可被猝灭。本文利用该特性，开发了一种用于核酸选择性检测的简单高效分子诊断方案。将6-羧基荧光素标记的单链DNA（FAM-ssDNA）探针固定于聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）基底上的聚吡咯（PPY）和聚苯胺（PANI）纳米结构薄膜后，探针荧光被显著猝灭；当样品中含有互补序列时...
本文构建了一种基于DNA模板银纳米簇（DNA-Ag NCs）的荧光核酸探针，用于肿瘤抑制基因p53的“开启”型荧光检测。该探针为发夹结构，包含C富集序列、p53识别序列和阻断序列。无目标时，阻断序列与C富集序列互补配对，使C富集模板被锁定，Ag+还原后形成无荧光的大银颗粒；加入p53目标DNA后，目标与识别序列杂交并打开发夹，释放C...
光学石墨烯生物传感器用于核酸检测时，关键挑战在于合理选择石墨烯化学结构、纳米材料分散状态、离子强度以及分子相互作用机制。本研究比较了荧光素标记单链DNA探针（FAM-DNA）与互补单链靶标DNA（cDNA）在三种石墨烯材料上的相互作用，以筛选最适合核酸检测的平台。石墨烯氧化物（GO）、羧基石墨烯氧化物（GO-COOH）和聚乙二醇氨基...
本文报道了一种均相、无酶、等温荧光生物传感器，用于核酸的高灵敏检测。该体系将熵驱动催化（EDC）策略与催化发夹组装（CHA）反应相结合，实现双信号输出放大。目标DNA（T-DNA）通过toehold域与预组装三链双链（TD）杂交，置换输出链（OS）并启动EDC过程；OS一方面打开荧光报告I（FR I），另一方面暴露toehold域与...
表面基底与化学功能化是制造基于微阵列技术的敏感生物传感器的关键方面。本文报道一种先进硅基基底（A-MA），用于增强微阵列应用中的光学信号。该基底由 Si/Al/SiO2 多层结构组成，通过 Al 薄膜的镜面反射效应与约 830 nm 厚度的 SiO2 层实现 Cy5 荧光标记发射波长的最大干涉，从而增强荧光信号。SiO2 层可通过标...
为突破光学生物传感的亮度极限，本文报道了一种基于 Förster 共振能量转移（FRET）的超亮核酸检测纳米探针。该探针以约40 nm的染料负载聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸（PMMA-MA）纳米颗粒为光收集纳米天线，颗粒内含有约3200个罗丹明供体染料（R18/F5-TPB）。作者通过引入含羧基和叠氮的双官能团连接子，实现聚合物纳米...
生物传感器在临床诊断和环境监测中日益重要，需要廉价简单分析装置。DNA纳米技术可构建复杂生物传感器，但许多DNA传感器依赖繁琐耗时的先进实验读数。本文报道一种光学DNA折纸纳米生物传感器装置的设计、构建与表征，利用精确排布的有机荧光团阵列。供体与受体荧光团阵列构成多荧光团Förster共振能量转移（FRET）对，产生高输出信号，可用...
疾病相关 DNA 的准确检测对早期诊断和治疗具有重要意义。本文基于硫黄素 T（ThT）诱导 G-四链体形成的荧光生物传感器，实现了对靶 DNA 的灵敏检测。ThT 是一种水溶性荧光染料，可诱导富含鸟嘌呤的序列形成 G-四链体，并产生明显增强的荧光。作者以人类免疫缺陷病毒（HIV）DNA 为案例，设计了两个具有互补区域的亚稳态发夹 D...
通过偶联剂NAS将热敏聚合物聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)与链霉亲和素(SA)共价连接，制备智能聚合物复合体PNIPAAm-co-SA。DSC显示其LCST仍为32°C，可在低温溶胀与高温收缩沉淀之间可逆转变。利用SA与生物素的高亲和力，该复合体在PBS中对生物素标记物捕获效率接近100%，在血清中高于70%，且经三次加...
本文提出一种基于金纳米颗粒（AuNPs）、荧光碳点（CDs）和发夹结构（HS）的双通道生物传感器，用于同时检测多种核苷酸序列。无靶标时，CDs-DNA 与 AuNPs-DNA 杂交，使 CDs 靠近 AuNPs 并通过荧光共振能量转移（FRET）被猝灭；HS 与 AuNPs-DNA 杂交后发夹打开，5'端 Cy3 荧光恢复。当乳腺癌...