CRISPR/Cas系统因侧切活性成为分子生物传感工具，但直接用于原位细胞内检测仍具挑战。本文首次提出CRISPR/Cas辅助纳米针传感器nanoCRISPR，用于活细胞内ATP检测。该传感器采用两步过程：先在细胞质中呈现与纳米针连接的适配体锁定Cas12a激活子，ATP识别事件使固定在纳米针上的激活子解锁；随后将纳米针从细胞取出，...
本研究构建了一系列三维氧化铜（CuO）反蛋白石结构锚定羧基化石墨烯量子点（cGQDs）的异质结构（CuO/cGQDs），用于非酶法追踪多巴胺（DA）。由不同功能组分构成的异质结构有望构建通用生物传感平台。最优 CuO/cGQDs 修饰电极在模拟生理环境中（+0.45 V vs. Ag/AgCl）表现出 243.45 μA mM−1 ...
活细胞内蛋白的时空分辨检测是理解细胞生物学和开发诊疗技术的关键难题。本文报道了一种基于双纳米孔和亲和力可调肽探针的无标记生物传感器，可在单个活细胞内可逆、实时监测蛋白丰度及其浓度变化。作者通过筛选不同亲和力的肽探针，发现修饰中等亲和力肽探针2的双纳米孔传感器能够可逆、灵敏地检测蛋白激酶A（PKA）催化亚基，检出限为0.04 nM。双...
本文通过简便水热法合成由三维超薄纳米片组成的花状NiCo层状双氢氧化物（NiCo LDH）微球，并经多种物理化学表征确认其结构。NiCo LDH修饰玻璃碳电极（GCE）被用作非酶双功能电催化剂，用于葡萄糖和过氧化氢（H2O2）的电化学生物传感。该传感器响应时间小于3 s，葡萄糖和H2O2的线性范围分别为50 nM–18.95 mM和...
当外界环境发生剧烈变化时，细胞内理化性质随之改变，但现有方法难以在活细胞中实时、非破坏性地动态监测这些变化。本研究利用内在无序蛋白区（IDR）对环境敏感且结构可塑的特性，开发了一种基于 Förster 共振能量转移（FRET）的基因编码荧光生物传感器 SED1。SED1 以拟南芥在缺水条件下表达的内在无序蛋白 AtLEA4-5 为传...
金属纳米粒子与金属有机框架的结合因具有协同催化能力而受到关注。本文开发了一种新型三元纳米复合材料，即 Cu2O 介导 Au 纳米粒子（Au NPs）生长在二维 MIL-53(Fe) 上，用于实时监测活细胞释放的过氧化氢（H2O2）。首先通过氧化还原组装技术制备 Cu2O-MIL-53(Fe)，为 AuCl4− 提供生长模板和活性位点...
本研究设计了一种基于 Förster 共振能量转移（FRET）的比率型纳米探针 CdS/ZnS-FB，用于过氧化氢（H2O2）检测。该探针由带负电的 CdS/ZnS 量子点与带正电的硼酸保护荧光素（FB）通过静电作用组装而成。无 H2O2 时，FB 的荧光素荧光被硼酸保护基团抑制，体系仅显示 CdS/ZnS 的蓝色荧光；H2O2 存...
传统电化学过氧化氢（H2O2）检测方法通常必须将酶或纳米材料固定化在电极表面，过程繁琐且耗时。为克服上述局限，本文开发了一种基于置换反应的简便均相电化学生物传感器，用于检测活细胞产生的胞内和胞外 H2O2。作者将亚甲基蓝标记的短单链 DNA（DNA-MB）设计为报告子，使其吸附在 CeO2 纳米颗粒表面形成 CeO2-DNA-MB ...
RNA 的功能受多种细胞内机制严格调控，但探测活细胞中内源 RNA 的复杂动态仍具挑战。本研究设计了一种 DNA 转换器（DNA transformer），用于可视化活人细胞中内源 mRNA 的丰度、分布和迁移性。可变形四面体 DNA（T-TED）探针具有柔性铰链结构，可在与目标 mRNA 结合后由二维构象转变为三维四面体。结合 F...
乙酰转移酶属于转移酶，负责将乙酰基从乙酰辅酶A转移到组蛋白赖氨酸残基的氨基。以往组蛋白乙酰化监测多依赖生化分析，无法以动态形式提供时空信息。本文提出一种新方法，利用时间相关单光子计数荧光寿命成像（TCSPC-FLIM）结合肽生物传感器，在活单细胞中监测乙酰转移酶的乙酰化活性。基于2D和3D培养体系，作者证明该肽传感器能够以荧光寿命依...
细胞内pH是多数细胞过程的基础，植物细胞和微生物中也有pH信号作用，pH失调与癌症、阿尔茨海默病等疾病相关。本综述总结过去二十年遗传编码荧光pH指示剂的发展。首先概述荧光蛋白（FP）型pH指示剂的设计与应用，包括单FP、双FP、红移FP和FRET型指示剂；随后讨论将非GFP荧光团与遗传编码标签结合的杂合pH传感器；最后介绍多色pH成...
可靠且灵敏的原位检测活细胞释放分子对病理和生理研究具有重要意义。本研究合成了一种新型电化学发光（ECL）发光体 N-(氨基丁基)-N-(乙基异鲁米诺)（ABEI）功能化银纳米颗粒修饰的三维聚苯胺-植酸导电水凝胶（ABEI-Ag@PAni-PA），用于黏附细胞并原位灵敏检测活细胞释放的过氧化氢（H2O2）。所得三维纳米结构 ABEI-...
本文报道了一种基于超薄凹形银纳米片（Ag NSs）的高灵敏非酶电化学生物传感器，用于检测活细胞释放的过氧化氢（H2O2）。作者以空心铜微笼为模板，在室温下通过硝酸银与铜微笼之间的置换反应，无需表面活性剂即可合成厚度低于10 nm的凹形Ag NSs。该纳米片具有二维超薄结构、高比表面积和丰富活性位点，可显著增强H2O2的电催化还原性能...
实时非侵入活细胞显微成像对生物医学研究至关重要。本文报道一种基于石墨烯生物传感器系统的活细胞亚细胞折射率成像技术。利用石墨烯对s偏振和p偏振光反射特性的差异，采用45°广义柱矢量偏振激光束作为激励，并对反射柱矢量光束进行解调，实现差分检测。得益于矢量光束使能的共路石墨烯生物传感器结构，成像空间分辨率和折射率灵敏度均显著提高。该方法无...
定量荧光显微技术常用于回答基础生物学问题。单分子RNA成像方法使研究者能够在活细胞中直接观察mRNA生命周期的初始步骤，但调控mRNA翻译的动态机制仍不清楚。作者开发了一种RNA生物传感器，可在活细胞中以时空分辨方式评估单个mRNA转录本的翻译状态。TRICK（translating RNA imaging by coat prot...
本文构建了一种基于银纳米颗粒（AgNPs）/聚酰胺胺（PAMAM）树枝状大分子的新型非酶超氧阴离子（O2•−）传感器，用于研究活细胞释放 O2•− 的动态过程。通过透射电子显微镜（TEM）、循环伏安法（CV）和电化学阻抗谱（EIS）对 AgNPs/PAMAM 纳米杂化材料进行了表征。所制备电极对 O2•− 反应表现出优异催化活性，检...
哺乳动物气味受体（OR）家族庞大，使其在大量挥发性化学物质中寻找对应配体十分困难。为高效、准确地进行 OR 去孤儿化，本研究将异源细胞系表达哺乳动物 OR 与遗传改造的生物传感器质粒相结合，实时检测 OR 激活下游 cAMP 的产生。该方法可用于对 OR 进行气味分子筛选，也可反向为特定 OR 筛选配体；筛选得到的阳性 OR-气味分...
本文报道了一种基于碘化亚铜/石墨烯（CuI/Gr）纳米复合物的非酶过氧化氢（H2O2）电化学生物传感器，用于检测活细胞释放的H2O2并监测细胞在胞外刺激下的氧化应激。作者通过循环伏安法（CV）、电化学阻抗谱（EIS）、安培i-t曲线和扫描电化学显微镜（SECM）氧化还原竞争模式评价传感器性能。结果表明，CuI/Gr纳米复合材料修饰的...
信使核糖核酸（mRNA）在细胞内的生命周期具有高度动态性。单分子荧光显微成像技术的发展使研究者能够在活细胞中直接观察 RNA 的代谢过程，而活细胞多色 RNA 成像的进步进一步提高了对 RNA 代谢细节的解析能力。本章概述了翻译 RNA 成像衣壳蛋白敲除（TRICK）RNA 生物传感器的设计与实施方法。TRICK 利用核糖体在首轮翻...
囊性纤维化跨膜电导调节因子（CFTR，ABCC7）属于ATP结合盒（ABC）转运体家族，是氯离子和碳酸氢根等小阴离子通道，其通道活性依赖cAMP依赖性蛋白激酶A（PKA）磷酸化和CFTR-ATPase活性。本文在稳定转染人CFTR的CHO和BHK活细胞中，利用细胞外酸化速率（ECAR）和氧消耗速率（OCR）等无标记、非侵入方法，实时...