快速分子生物传感是合成生物学的新兴应用。本文利用来自假单胞菌的 LysR 型转录调节因子（LTTR）AtzR，在大肠杆菌基因表达系统中构建可便携、按需检测氰尿酸（CYA）的生物传感器。为克服 LTTR 跨宿主移植困难，作者理性设计假单胞菌—大肠杆菌混合启动子，整合两种宿主中负责转录活性与配体依赖调控的 DNA 元件，使大肠杆菌可作为...
动态调控是微调代谢通路、最大化目标产物合成的有效策略，但同时实现目标代谢模块的自主上调与下调仍具挑战。本研究将基于 CRISPRi 的 NOT 门与关键代谢物氨基葡萄糖-6-磷酸（GlcN6P）的新型生物传感器相结合，构建了自主双控（autonomous dual-control, ADC）系统。该系统通过感知枯草芽孢杆菌胞内 Gl...
环糊精（cyclodextrin, CD）是由多个葡萄糖单元通过1,4-糖苷键连接形成的锥形环状化合物，能够包合疏水性物质，在食品和制药工业中应用广泛。CD是微生物酶催化淀粉转化的产物，因此检测CD可用于评价环糊精糖基转移酶（CGTase）的酶活性。本文旨在利用SnO2活性电极生物传感器检测CD。SnO2纳米线通过气-液-固（VLS...
层状自组装纳米颗粒是一类模块化药物递送载体，可通过聚电解质在带电纳米核心上顺序沉积而整合多种功能材料。本研究将层状组装的多组分特性与肿瘤靶向能力同功能化生物传感肽相结合，构建了一类新型纳米诊疗平台。该纳米颗粒可高重量百分负载小干扰RNA（siRNA），并在表面携带合成生物传感肽；当暴露于肿瘤微环境中过表达的特异性蛋白酶时，该肽被切割...
检测人血清中细胞色素c（Cyt C）是评估癌症的常规医学检测。本文构建了基于干涉反射光谱（IRS）的生物传感器用于检测 Cyt C。首先制备纳米孔阳极氧化铝（NAA），随后用3-氨基丙基三甲氧基硅烷对 NAA 孔壁进行功能化得到 NAA-NH2，再将胰蛋白酶（Tryp）固定于 NAA 孔壁。该 IRS 传感器检测 Cyt C 的原理...
本文报道了适用于连续生物传感器系统的葡萄糖响应聚合物水凝胶材料设计及其物理化学机制。所研究水凝胶以丙烯酰胺（AAm）或 N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）为基体，经 N,N'-亚甲基双丙烯酰胺（MBAAm）共价交联，并共聚 3-丙烯酰胺苯硼酸（PBA）和 N-(3-二甲氨基丙基)丙烯酰胺（DMAPAA），以在生理 pH 下选择性结合...
双酚A（BPA）是一种内分泌干扰物，可能引起生殖障碍、心脏病和糖尿病，婴幼儿和儿童更易受其影响。目前BPA检测方法操作复杂且需要昂贵仪器，因此开发一种简单、快速、高灵敏的方法在不同样品中检测BPA非常重要。本研究设计了一种基于有效自组装单分子层（SAM）和交流电动力学（AC electrokinetics, ACEK）电容传感方法的...
本文报道了一种基于负介电电泳（DEP）光谱的生物传感检测方法，用于短单链DNA中的单核苷酸多态性（SNP）识别。作者将生物素化聚苯乙烯微球（PM）通过链霉亲和素与生物素化单链DNA结合，使微球表面携带不同末端或倒数第二核苷酸的DNA序列。在叉指电极产生的非均匀交流电场中，微球受到与频率相关的负DEP力；该力与微球在溶液中的漂移速度成...
碳微/纳电极由碳微机电系统（carbon MEMS）制备，已越来越多用于生物传感器和超级电容器。为生物功能化或改善电化学性能，常需在其表面引入含氧官能团，但传统表面处理方法难以在不使用复杂光刻掩模的情况下选择性修饰局部区域。本文报道微等离子体直接写作，一种简单、低成本、低功率的常压微等离子体图案化技术，用于在碳MEMS电极表面位点选...
为提高多孔硅微腔（PSM）生物传感器的检测灵敏度，本文采用CdSe/ZnS量子点（QDs）标记互补DNA（cDNA），通过高折射率标记实现反应物折射率放大，并采用无需光谱仪的角谱法进行检测。实验以TE模式He-Ne激光（633 nm）为检测光源，经准直扩束后形成平行光照射PSM表面，探测器接收反射光并定位最弱反射光强度对应角度。将1...
组合化学通过随机文库扩增筛选出能结合靶分子的适配体，但适配体穿过细胞膜并进入特定亚细胞区室仍是化学生物学难题。本文提出一种体外筛选策略，利用DNA连接酶奖励型生物传感器从约10^14多样性的随机DNA文库中筛选可自主归巢至培养细胞细胞核的裸DNA适配体。该传感器由随机DNA文库、5′-磷酸化诱饵寡核苷酸和支架寡核苷酸杂交形成，缺口位...
稳健的电解质门控有机场效应晶体管（EGOFET）是开发生物传感器件的关键，但在水相或真实生物流体中工作时，有机半导体通道材料易发生降解，导致长期与操作稳定性不足。本文以商用 p 型聚合物聚-3-己基噻吩（P3HT）为沟道材料，研究水门 EGOFET 的关键稳定性参数，包括抑制寄生电化学过程、优化测量协议以及评估工作条件对器件寿命的影...
近年来，工作在太赫兹频段的超表面生物传感器因灵敏度高、检测准确而受到关注。传统设计通常基于相对简单的单元结构，即超原子。作者此前提出了一种基于复杂单元结构的新范式，称为超几何结构或迷宫超表面，用于超薄膜超灵敏传感。本文将该概念拓展至生物传感领域，数值评估迷宫超表面作为真菌检测器的性能，并与该领域已有工作进行比较。结果表明，与超原子结...
单分子相互作用测量通常依赖原子力显微镜（AFM）、光镊和磁镊等微操纵技术，但操作复杂、测量通量低，统计分析耗时。本文提出一种利用离心力对分子间键施加张力以测量结合力的方法。将抗体不可逆固定于两种不同密度的微珠表面，再与抗原反应形成三明治珠复合体；将复合体悬浮于密度介于两珠之间的溶剂中并旋转，离心力与浮力使复合体定向并接触腔壁，沉降方...
生物传感器和芯片实验室等新技术正在降低生物细胞检测与表征的时间和成本，但单细胞或极低浓度细菌的检测仍面临信号变化过小、难以识别的挑战。本文提出在具有共面电极的生物传感器连接走线上引入绝缘层，以改进此前开发的阻抗谱生物传感器。作者采用阻抗谱技术，分析绝缘层对截止频率和归一化阻抗变化的影响，并结合电路模型、有限元仿真与实验验证。结果表明...
本文提出一种组合量热气体与孢子基生物传感器阵列，用于在线监测和无菌灌装设备中气态过氧化氢灭菌效果评估。量热传感器由两个铂蛇形电阻温度检测器组成，一个用惰性聚合物钝化作参考，另一个沉积MnO2催化H2O2分解，产生放热温升，温差与H2O2浓度定量相关，可在工业条件下2 s内测量0–7.6% v/v气态H2O2。孢子传感器采用叉指电极，...
为替代分子生物学和免疫学方法，生物传感器被用于细菌的快速灵敏检测。噬菌体因对宿主菌高度特异、成本低、稳定性好，成为抗体替代识别元件。本文报道一种结合暗场光散射成像与等离子体生物传感系统的病原菌快速高选择性检测方法。该系统以金黄色葡萄球菌噬菌体 S13′ 为生物识别元件，以金纳米颗粒自组装于二氧化硅纳米球表面形成的 SiO2@AuNP...
透明质酸酶（HAase）是潜在癌症标志物，开发简单而灵敏的检测方法具有重要意义。本文设计了一种耦合控释系统的新型 HAase 检测体系，无需复杂分析仪器和熟练技术人员。将可催化 H2O2 分解为 O2 和 H2O 的 Pt@SiO2 纳米颗粒（NPs）嵌入由聚乙烯亚胺（PEI）和透明质酸（HA）构建的水凝胶中。当存在 HAase 时...
结核病（TB）是由结核分枝杆菌（MTB）引起的严重传染性疾病，是全球第九大致死疾病，也是单一感染因子导致的死亡首位原因。本文提出一种基于巨磁阻（GMR）的新型磁生物传感技术，用于现场检测结核分枝杆菌特异性分泌蛋白ESAT-6。该便携式高灵敏度诊断工具可快速获得结果，检出限达到pg/mL量级，有望成为结核诊断的突破。研究采用锚定重复蛋...
线粒体中超过一千种蛋白大多由核基因编码，需从胞质导入。由于缺乏在活细胞中评估该过程的工具，胞质事件如何调控线粒体蛋白导入仍不清楚。作者构建了一种可诱导、基于生物发光定量读出的分子生物传感器，用于监测主要的前序列介导线粒体蛋白导入通路。该探针由可切除的线粒体靶向信号、RGFP、RLuc及条件性不稳定域组成，只有在线粒体基质中切除靶向信...