等温核酸扩增策略与纳米技术结合已用于高级生物传感、材料设计和生物医学应用，但将不同纳米尺度的现象与材料合并以同时利用其优势仍具挑战。本文系统展示了将铽配合物（约2 nm）、Förster共振能量转移（FRET，约5 nm）、量子点（QDs，约20 nm）和滚环扩增（RCA，约250 nm）整合到单一 microRNA 生物传感器时遇...
本文报道了一种基于双发夹DNA识别触发单靶标循环（D-STR）和拼接DNA结构控制滚环扩增（C-RCA）的新型级联放大策略，用于构建高特异、超灵敏的电化学发光（ECL）生物传感器，检测人类免疫缺陷病毒（HIV）DNA片段。该策略中，两个发夹DNA分别识别靶标不同区域，并在核酸外切酶III作用下释放输出DNA；只有两种输出DNA同时存...
本文首次将CRISPR/Cas系统引入无固定化电化学传感平台，用于高灵敏、高特异检测疾病相关核酸和小分子。该策略采用模块化滚环扩增（RCA）将靶标识别事件转化为通用触发DNA链，并以此激活CRISPR/Cas12a的脱氧核糖核酸酶活性，实现进一步信号放大。靶标激活的阻断探针被切割后，亚甲基蓝标记的报告探针可被还原氧化石墨烯修饰电极捕...
比色法因操作简便、可肉眼观察颜色变化而受到关注，但高灵敏度比色传感方法仍具挑战。本文基于CRISPR-Cas12a、滚环扩增（RCA）和金纳米颗粒（AuNPs）的催化活性，构建了一种用于高灵敏检测黄曲霉毒素M1（AFM1）的比色适配体传感器。当样品中存在AFM1时，AFM1适配体与AFM1结合，使CRISPR-Cas12a失活，Au...
2019冠状病毒病（COVID-19）由严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）引起，目前确诊主要依赖实时荧光定量逆转录PCR（qRT-PCR），但该方法耗时长且需要昂贵仪器。本文报道了一种基于等温滚环扩增（RCA）的超灵敏电化学生物传感器，用于快速检测SARS-CoV-2。该检测利用RCA扩增子与功能化氧化还原活性标签...
flap内切酶1（FEN1）是一种可切割分支双链DNA 5′突出端的内源核酸酶，在DNA复制与修复中发挥重要作用。由于肿瘤细胞DNA复制普遍上调，FEN1常在癌症中过表达，因而被视为肿瘤诊断与预后评估的潜在生物标志物。然而，目前针对FEN1的高灵敏、简便分析方法仍然有限。本文开发了一种基于哑铃DNA探针切割诱导连接和滚环扩增（RCA...
滚环扩增（RCA）是一种高效的酶促等温反应，以环状探针为模板，在短DNA或RNA引物启动下生成含有长串联重复序列的单链DNA或RNA产物。作为天然滚环复制的简化衍生技术，RCA无需热循环即可快速扩增环状模板，在分子生物学中具有多种应用。与其他扩增策略相比，RCA具有明显优势：锁式探针连接需要严格互补，使其具有较高特异性，甚至可区分单...
随着DNA纳米技术的发展，DNA walker可沿特定轨道连续运动并执行多种功能。本文构建了一种基于DNA walker和DNA纳米花的双重信号放大电化学生物传感器，用于高灵敏检测金黄色葡萄球菌（S. aureus）。金电极表面修饰两组双链DNA：aptamer/W和AS/RP。S. aureus与适配体结合后，长双链解离并释放DN...
成簇规律间隔短回文重复序列（CRISPR）及CRISPR相关蛋白（Cas）系统因其高保真性、可编程性和高效信号放大能力，为下一代生物传感器提供了新途径。开发基于CRISPR/Cas的可视化检测系统有助于生物标志物的即时诊断。现有基于CRISPR/Cas9的可视化检测方法受Cas9固有特性限制。本文探索了Cas13a对含核糖核苷酸的D...
滚环扩增（RCA）是聚合酶链式反应（PCR）的重要替代方案，尤其适用于需要快速、灵敏、可靠检测大量样本的疫情场景。本文首次报道利用光纤中飞秒激光加工形成的微腔内联马赫-曾德尔干涉仪（µIMZI），对等温 DNA 扩增进行直接、实时、无标记监测。该方案可在皮升级样品体积内完成光学分析。生物传感器的选择性由固定在微腔表面的 DNA 引物...
微环境中生物催化级联的调控对高性能和拓展应用仍具挑战。本文开发了一种基于滚环扩增（RCA）的一锅法制备微米级DNA花（DFs），实现葡萄糖氧化酶（GOx）和辣根过氧化物酶（HRP）的共包埋与空间调控。在该体系中，GOx和HRP在RCA过程中通过镁离子桥接酶残基与DFs磷酸骨架而被同时整合。DFs腔内形成高度有序且氢键化的水环境，调控...
肝素是一种天然硫酸化多糖，具有抗凝、抗炎、抗病毒及抗肿瘤转移等多种药理作用，是临床广泛使用的抗凝药物。由于肝素在心血管手术、透析及长期治疗中应用广泛，准确监测其浓度对防止出血、血小板减少等过量并发症至关重要。传统临床检测依赖活化凝血时间（ACT）或活化部分凝血活酶时间（aPPT），但特异性和准确性不足。本文提出一种基于哑铃形探针辅助...
本文设计了一种通用比色传感平台，用于癌症来源外泌体（HepG2细胞来源）的灵敏、特异、快速筛查。该平台引入辣根过氧化物酶封装DNA纳米花（HRP-DF）作为生物识别元件和信号产生标签。在滚环扩增（RCA）过程中，HRP同时与不断增长的超长链DNA及焦磷酸镁（Mg2PPi）晶体结合，从而将HRP直接固定于DNA纳米花中。以编码CD63...
金黄色葡萄球菌是医院感染和食源性疾病常见病原菌，亟需高灵敏检测方法。本文报道一种基于金纳米颗粒（AuNPs）和滚环扩增（RCA）的太赫兹（THz）超材料生物传感器，用于高灵敏检测金黄色葡萄球菌。RCA过程扩增金黄色葡萄球菌DNA片段，产生大量长单链DNA分子；这些分子与AuNPs偶联形成复合物，使样品折射率显著升高，从而增强超材料的...
理解探针功能化磁性纳米颗粒（MNPs）与 DNA 靶标或其扩增产物之间的结合机制，是优化用于 DNA 检测的磁性生物传感器的关键。本研究考察 DNA 功能化 MNPs 与滚环扩增产物（DNA-coils）杂交形成 DNA-MNP 杂交结构的分子相互作用。作者采用液相原子力显微镜（AFM）对杂交结构进行形貌表征，并利用磁性生物传感器测...
本文提出一种新型基于DNA的生物传感器，用于快速灵敏检测尿液中赭曲霉毒素A（OTA）。该传感器以负载OTA捕获适配体的顺磁性微珠为基础，捕获适配体固定于磁性微珠表面，可特异性富集液相样品中的OTA。与捕获适配体相连的夹心式检测复合物在OTA存在时触发等温滚环扩增（RCA）反应。RCA产生具有过氧化物酶活性的自催化DNAzyme单元，...
本文建立了一种基于DNA酶的相对简单且高效的荧光磁性生物传感器，用于检测大肠杆菌O157:H7。针对食源性致病菌检测中信号弱、灵敏度低的问题，作者巧妙设计了基于磁性微球、DNA酶和光致发光三重信号放大的荧光传感器。检测过程中，大肠杆菌特异性RNA切割DNA酶可特异性识别粗细胞内混合物（CIM）中的目标蛋白，引起其构象变化并诱导滚环扩...
铜绿假单胞菌是常见环境菌和重要机会致病菌，传统检测依赖培养、质谱和PCR，仍需更简便灵敏的平台。本文开发了一种基于滚环扩增（RCA）辅助多足DNA walker策略的超灵敏电化学生物传感器，用于检测铜绿假单胞菌16S rRNA保守区。金电极表面通过Au-S键固定亚甲基蓝（MB）/巯基修饰信号探针（SP）和巯基修饰捕获探针（CP），并...
自由基因其与人类健康密切相关，尤其是DNA损伤的高性能检测，受到日益关注。本文首次报道了一种基于指叉电极（IDE）阵列的超灵敏自由基暴露相关DNA损伤监测方法。所提出的IDE阵列配备DNA包裹碳纳米管桥接结构，利用自由基攻击导致的DNA损伤机制以及指叉电极高效电学检测特性。实验结果表明，该器件能够检测来自不同来源的多种自由基诱导的D...
新兴证据表明，外泌体 microRNA 是肿瘤早期诊断与预后评估的潜在生物标志物。本文设计了一种由链置换反应启动的 G-四链体/滚环扩增（RCA）策略，用于高特异、高灵敏地电化学检测外泌体 microRNA。当存在外泌体 miRNA-21 时，锁定核酸（LNA）标记的 toehold 介导链置换反应（TMSDR）被启动，释放输出探针...