本研究设计并实现了一种小型、便捷、无创的纸基微流控汗液传感器，可同时检测人体汗液中的多种关键生物标志物。芯片采用三维折纸结构，集成比色传感区和电化学传感区。不同比色传感区分别修饰特异性显色试剂，用于选择性识别汗液中的葡萄糖、乳酸、尿酸、镁离子以及 pH 值；电化学传感区则基于分子印迹技术检测汗液中的皮质醇。整个芯片由经亲水和疏水处理...
工程化活体材料（ELMs）因兼具生物活性与材料功能而受到多学科关注。真菌来源的 ELMs 具有宏观尺度、低成本和环境可持续等优势，但现有真菌基 ELMs 通常需要热杀死细胞或依赖模式生物共培养进行功能修饰，限制了其可工程化性和通用性。本研究报道了一类由可编程黑曲霉（Aspergillus niger）菌丝球生长的新型 ELMs，仅需...
咖啡因、茶碱及其他甲基黄嘌呤具有多种生物活性，且在全球范围内被大量摄入，引发健康与环境关注。金纳米颗粒（AuNPs）具有优异光学性质，适用于生物传感器开发，但这些黄嘌呤衍生物在 AuNPs 表面的吸附研究较少。本研究系统考察了咖啡因、茶碱、可可碱、黄嘌呤、副黄嘌呤等化合物与 AuNPs 的相互作用。结果表明，咖啡因、茶碱和可可碱的吸...
酶具有高催化效率和选择性，但结构脆弱、可加工性差，限制了其在生物传感器中的应用。本文通过缺陷金属有机框架（MOF）共包埋酶，并结合海藻酸钠双交联凝胶化，构建了一种稳健且灵敏的杂化生物传感器。缺陷MOF包埋可增强酶稳定性并保留生物催化功能；海藻酸钠凝胶化赋予MOF生物杂化材料高延展性和机械强度，便于制备珠状、纤维状和片状便携式生物传感...
单原子催化剂在多种催化反应中备受关注，但现有单/双金属原子催化剂活性不足，难以满足实际需求。本文设计并合成了一种 Fe、Co、Zn 三原子位点催化剂，其中 Fe、Co、Zn 原子与 S 和 N 配位并掺杂于碳基质中，命名为 FeCoZn-TAC/SNC。该催化剂可借助原子分散金属活性位点模拟氧化酶活性，将 O2 活化为 •O2− 自...
本研究开发了一种基于纳米二氧化硅铠甲膜的高稳定聚合物囊泡，以实现可持续的比色/发光响应。二氧化硅铠甲可在二乙炔（DA）脂质体结构囊泡表面直接生长为约5 nm球形纳米颗粒，该过程通过纯水中改良Stöber反应完成，并在囊泡表面预先沉积的胺连接层上进行。形成后，DA囊泡的结构稳定性显著提高，即使以干燥粉末形式储存约6个月仍能保持。重新分...
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）是细胞代谢的核心辅酶，与癌症、阿尔茨海默病和糖尿病等多种疾病相关。本文设计并制备了金纳米星/CoFe2金属有机框架（Au/CoFe2-MOFs）纳米杂化材料，构建了一种双模态NADH生物传感器。其中，CoFe2-MOFs具有类过氧化物酶纳米酶活性，可在H2O2存在下催化TMB氧化显色，实现NADH的比...
本研究建立了一种基于麦芽酚包覆银纳米粒子（Maltol capped AgNPs, McAgNPs）的比色传感方案，用于灵敏检测维生素C（抗坏血酸，Ascorbic acid）和维生素B1（盐酸硫胺，Thiamine HCl）。该探针在加入维生素C和维生素B1后，溶液颜色分别由黄色迅速变为橙色和绿色。检测浓度范围为0–1 µM，维生...
用于砷污染检测的全细胞生物传感器通常基于天然细菌感知系统构建，但难以精确调控遗传响应。启动子设计是解决该问题的关键途径之一。本研究以大肠杆菌MG1655中砷响应性的ArsR-Pars调控系统作为识别元件，并连接gfp或lacZ报告基因，构建用于表征重构启动子的遗传电路。首先分析ArsR结合位点（ABS）和RNA聚合酶结合位点库，挖掘...
纳米糖簇是一类表面功能化多种糖基的新型功能纳米材料，多拷贝糖基可增强与蛋白的结合。本文报道了不同尺寸金纳米颗粒（AuNPs）结合不同长度聚乙二醇（PEG）连接臂，并功能化合成的甘露糖和半乳糖单臂/三臂，构建具有不同细菌/凝集素特异性的纳米糖簇。新合成纳米糖簇能够区分不同凝集素和细菌。特定纳米糖簇与特定细菌或凝集素相互作用后发生聚集，...
本研究报道了以山竹（Garcinia mangostana）果皮废弃物水提物及主要成分α-莽草酸绿色合成银纳米颗粒（AgNPs）的方法。在提取物与硝酸银盐 1:10 比例、加热搅拌条件下可高效制备 AgNPs，UV-Vis 表面等离子共振（SPR）峰证实生成，SEM 与 AFM 测得粒径约 73–91 nm。所得 AgNPs 用于自...
可卡因适配体后来被发现能以更高亲和力结合奎宁。本研究采用荧光标记的 MN4 适配体，研究其被金纳米粒子（AuNPs）吸附后，再被未标记适配体和奎宁置换的过程。未洗涤时，4000 倍过量游离 MN4 可置换约 14% 的预吸附 FAM-MN4；洗涤后未观察到置换，说明洗涤去除了弱吸附适配体。此前 NMR 实验通过直接混合 AuNPs ...
近几十年来，DNAzyme 因可识别靶标并具有催化活性而成为生物传感器领域的候选元件，但其热力学与生物学不稳定性（如核酸酶降解）限制了复杂样品中的应用。本文提出一种简单通用的策略，将线性 DNAzyme 工程化为环状 DNAzyme：把底物区与酶区整合到一条单链序列中，形成自配对哑铃型 DNA，并在 T4 DNA 连接酶作用下通过 ...
生物皮肤具有将外部机械或温度刺激转化为可识别信号（如颜色变化）的能力，但将可视化与多种复杂外部刺激的同步检测集成到单一生物传感器中仍具挑战。本文提出一种全溶液加工、仿生可拉伸电子皮肤，具有交互颜色变化和四模态传感性能。该器件由含热致变色分子的硅橡胶基底、银纳米线（AgNW）电子传输层和PEDOT:PSS保护层构成，通过三种电极的不同...
钾离子（K+）在维持细胞过程和疾病发生中起关键作用，但在生理条件下由于化学性质相似的钠离子（Na+）共存，K+ 的特异性检测极具挑战。本文基于二聚化 G-四链体（GQ）DNA 构建了一种 K+ 特异性生物传感器。K+ 可促进 TTAG3 序列形成稳定的 GQ 并进一步驱动其非共价二聚化，所形成的 GQ/hemin DNAzyme 的...
具有酶样活性的纳米酶在生物传感和生物医学领域备受关注。尽管纳米酶的合成与应用研究众多，但其与常用生物分子（亲和素、链霉亲和素、牛血清白蛋白、免疫球蛋白G和谷胱甘肽）之间的相互作用仍缺乏系统认识。本文通过直接固定蛋白，在铁氧化物和碳基纳米酶（Fe3O4纳米颗粒、Fe3O4@C纳米颗粒、Fe3O4@C纳米线和氧化石墨烯纳米片）表面构建了...
本文是《Frontiers in Chemistry》纳米酶研究专题的编辑评论，系统概述了纳米酶作为人工酶的功能纳米材料在理性设计与生物医学应用中的进展。纳米酶可在温和条件下模拟天然酶催化底物转化，并具备多功能性、催化活性可调、成本低、可规模化生产及稳定性高等优势。专题收录了13篇论文，重点介绍了基于纳米酶的传感探针：PdCuAu纳...
氧化酶模拟纳米酶比过氧化物酶模拟纳米酶更受青睐，因为可省略 H2O2。然而，已知具有氧化酶样活性的纳米材料很少。本工作比较了 Mn2O3、Mn3O4 和 MnO2 的活性，发现 Mn2O3 具有最高氧化酶活性。有趣的是，Mn2O3 的活性甚至被 H2O2 抑制。Mn2O3 的氧化酶样活性受牛血清白蛋白（BSA）等蛋白质存在影响不大，...
环境监测污染物对主动环境管理和污染控制至关重要。近年来，全细胞生物传感器因可实时、低成本检测多种污染物而受到关注，但数据采集、多污染物检测、信号延迟和生物安全问题限制了现场应用。微流控系统通过集成生物传感器有望解决上述挑战。本文展望了一种新型微流控全细胞生物传感器（MWCB），用于同时监测多种环境污染物，并提出提高特异性、灵敏度和准...
聚二炔（PDA）是一类具有交替双键共轭主链的多功能聚合物，其光学性质源于主链中的π-π相互作用。当外部刺激扰动PDA主链时，PDA可发生蓝-红比色转变，并在红区发射荧光。由于两亲性二炔单体可自组装成膜、囊泡、管等结构，且合成膜易于进行化学修饰，PDA平台可引入抗体、适配体、酶或DNA探针等识别元件，通过受体-配体相互作用实现无标记生...