Microfluidic-integrated biosensors: prospects for point-of-care diagnostics.
随着对微型化、快速、低成本和少试剂分析需求增加，将生物传感器与微流控技术集成以构建微型平台受到广泛关注。微流控集成生物传感器具有样品体积小、处理时间短、成本低、试剂消耗少等优点，同时具备层流、危险材料处理少、多样品并行检测、便携性和设计灵活性等特性。微流控涉及在微升至纳升级别操控流体的科学与技术。将生物传感器与微流控芯片结合有望提升...
Precise quantification of transcription factors in a surface-based single-molecule assay.
近年来，生物传感器在工业和科学领域快速发展。最近，一种基于交替激光激发的单分子检测方法被建立，用于定量检测转录因子。转录因子能特异性识别并结合 DNA，在基因表达调控中发挥重要作用。作者将该检测格式应用于全内反射荧光显微镜，利用固定化单分子 DNA 生物传感器检测转录因子。该方法通过双色 DNA 生物传感器两个结合位点半位点的共定位...
An acetylcholinesterase-based chronoamperometric biosensor for fast and reliable assay of nerve agents.
乙酰胆碱酯酶（AChE）是胆碱能神经系统的关键酶，通过水解神经递质乙酰胆碱终止神经传递。它对有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂、部分阿尔茨海默病药物、黄曲霉毒素等次级代谢物以及化学战神经毒剂敏感，可被这些抑制剂抑制。将 AChE 固定在物理化学换能器上后，可用于检测上述抑制剂。本文制备了一种基于 AChE 的电化学生物传感器，采用屏印电极体...
Assessing activity and inhibition of Middle East respiratory syndrome coronavirus papain-like and 3C-like proteases using luciferase-based biosensors.
中东呼吸综合征冠状病毒（MERS-CoV）可引起重症肺炎且病死率超过50%，目前尚无有效抗病毒药物。为快速鉴定MERS-CoV复制抑制剂，作者表达MERS-CoV木瓜样蛋白酶（PLpro）和3C样蛋白酶（3CLpro），并建立基于荧光素酶的生物传感器以监测细胞内蛋白酶活性。结果显示，MERS-CoV PLpro可识别并切割生物传感器...
Intravital Förster resonance energy transfer imaging reveals elevated [Ca2+]i and enhanced sympathetic tone in femoral arteries of angiotensin II-infused hypertensive biosensor mice.
高血压中动脉狭窄只能源于动脉结构重塑或平滑肌收缩增强，后者可伴或不伴细胞内钙浓度（[Ca2+]i）升高。本研究利用表达 Ca2+/calmodulin FRET 生物传感器的转基因小鼠，通过皮下持续输注血管紧张素 II（Ang II，400 ng kg−1 min−1，2–3 周）建立高血压模型，并在活体麻醉小鼠中用荧光显微镜同时测...
Photonic crystal enhanced microscopy for imaging of live cell adhesion.
本文提出一种利用光子晶体生物传感器表面作为细胞附着基底的显微镜技术，即光子晶体增强显微镜（PCEM）。该方法无需细胞毒性染色剂或时间不稳定的荧光探针，即可对活细胞与表面相互作用进行无标记、定量、亚微米分辨率和时间分辨成像。其他显微方法难以直接测量活细胞表面附着的定位与强度，而PCEM能够捕捉与干细胞分化、趋化、凋亡和转移等生物学过程...
Portable bioactive paper-based sensor for quantification of pesticides.
本研究开发了一种便携式纸基生物传感器，用于快速、一次性、低成本且较准确地定量有机磷农药降解产物/乙酰胆碱酯酶抑制剂。传感器以滤纸为基质，将乙酰胆碱酯酶（AChE）、人工底物乙酰硫代胆碱碘化物（ATChI）和显色剂5,5'-二硫代双(2-硝基苯甲酸)（DTNB）吸附固定于纸面，并加入糖类或蛋白质稳定剂以延长货架期。检测时，样品与ATC...
Quenching action of monofunctional sulfur mustard on chlorophyll fluorescence: towards an ultrasensitive biosensor.
本文报道了一种用于检测化学战剂硫芥（SM）的超灵敏荧光生物传感器，采用其单功能类似物 2-氯乙基乙硫醚（2-CEES）作为模型分析物。研究通过核磁共振、傅里叶变换红外光谱和质谱阐明了 2-CEES 对叶绿素荧光的猝灭机制：2-CEES 在温和水相中形成磺鎓/碳正离子，亲电攻击叶绿素卟啉环氮原子，导致非辐射跃迁和荧光下降。作者优化了溶...
Progress and recent advances in phosphate sensors: a review.
本综述系统回顾了无机磷酸盐与有机磷酸盐传感器的发展进展。磷酸盐是环境和生物体系中的重要污染物，其快速、灵敏、选择性检测对水质监测、临床诊断和农业管理具有重要意义。文章重点介绍了多种磷酸盐传感方法，包括安培型与电位型酶电极、植物组织电极、丝网印刷电极等生物传感器形式，以及荧光、化学发光、发光和电位型离子选择性电极等仪器探针。综述还强调...
Integrated interferometric approach to solve microring resonance splitting in biosensor applications.
SOI（silicon-on-insulator）微环谐振器已被证明是无标记纳米光子生物传感器的优秀平台。其高折射率对比度允许制备微米级传感器，有利于多路复用检测，但也会因波导粗糙度引起背向散射，使顺时针与逆时针传播模式耦合，导致本征模式分裂并降低共振品质因子。在生物传感器应用中，共振波长通常由拟合算法自动跟踪，不可预测的模式分裂会...
Development of a biosensor-based immunogenicity assay capable of blocking soluble drug target interference.
Trebananib（AMG 386）是一种实验性肽Fc融合蛋白，通过中和血管生成素-1（Ang1）和血管生成素-2（Ang2）与Tie2受体的相互作用抑制血管生成，可能在癌症患者中引发免疫反应。早期临床试验采用电化学发光桥联抗药抗体（ADA）测定，但在后期高剂量给药时灵敏度和药物耐受性不足。为此，作者开发了基于表面等离子共振（SP...
Electrical detection of C-reactive protein using a single free-standing, thermally controlled piezoresistive microcantilever for highly reproducible and accurate measurements.
本研究提出一种基于单个自由悬臂、热控压阻微悬臂梁生物传感器的 C 反应蛋白（CRP）电学检测方法，可用于体内感染识别或心血管疾病风险评估。传统双悬臂梁惠斯通电桥结构中，参考悬臂梁与镀金传感悬臂梁因表面材料和多层结构不同，会对液体环境中化学物质、流场和温度变化产生独立响应，造成生物传感目标信号干扰。本研究采用单个自由悬臂梁生物传感器，...
FAST: a framework for simulation and analysis of large-scale protein-silicon biosensor circuits.
本文提出一种计算机辅助设计（CAD）框架，用于验证和可靠性分析生物传感器中使用的蛋白-硅混合电路。预计该框架类似集成电路（IC）CAD 设计工具，可用于生物传感器的系统级优化，并无需繁琐的制备和实验流程即可发现新的传感模式。该框架称为 FAST，通过分析包含随机功能元件的逆问题来解析基于蛋白的电路，这些元件在不同电路变量之间允许非线...
Early lung cancer diagnosis by biosensors.
肺癌对人类健康构成严重威胁，近十年其死亡率未下降。早期诊断或预后评估有助于降低死亡率。若能在临床诊断前检测到 microRNA、肿瘤相关抗原（TAA）及相应自身抗体，生物传感器的高灵敏度可使癌症早期诊断和预后成为可能。本文综述了肿瘤相关生物标志物的识别方法以及当前可用的生物传感器技术，重点介绍利用生物传感器进行肺癌早期诊断的实验室研...
A carbon nanotube metal semiconductor field effect transistor-based biosensor for detection of amyloid-beta in human serum.
我们开发了一种基于碳纳米管（CNT）薄膜的金属半导体场效应晶体管（MESFET）生物传感器。在 CNT 沟道中部沉积金顶门，并利用抗体结合蛋白——蛋白 G 或自展示蛋白 A Z 结构域的大肠杆菌外膜（E. coli OM）——将探针抗体定向固定于金顶门表面。由于抗体结合蛋白控制抗体取向，该 CNT-MESFET 传感器比使用化学连接...
High-quality, highly concentrated semiconducting single-wall carbon nanotubes for use in field effect transistors and biosensors.
本文报道了一种简单且可扩展的选择性合成方法，通过原位氢刻蚀制备高质量、高浓度半导体单壁碳纳米管（s-SWCNTs）。在悬浮催化剂化学气相沉积过程中，以甲烷为碳源、二茂铁为催化剂前驱体、硫为生长促进剂、氢气为载气和刻蚀剂；在铁纳米颗粒催化下，分子氢解离为活性原子氢，优先刻蚀电离势较低、化学活性较高的金属性单壁碳纳米管，从而获得富集半导...
Mechanisms of DNA sensing on graphene oxide.
氧化石墨烯（GO）可非共价吸附荧光标记的单链DNA探针，并在互补DNA（cDNA）存在下发生荧光增强，从而构成一种简单的荧光DNA传感器。然而，GO存在下DNA杂交究竟发生在表面还是溶液相长期不清楚，限制了传感器设计的理性优化。本文首次通过一组实验证据揭示了新的传感机制：加入的cDNA首先非特异性地置换GO表面预吸附的探针DNA，使...
Electrogenerated chemiluminescence of novel TiO2/CdS nanocomposites for sensitive assays of cancer cells.
本文制备了一种新型 TiO2/CdS 纳米复合材料，并首次将其用于构建电化学发光（ECL）生物传感器以检测癌细胞。该纳米复合材料在阴极扫描过程中表现出强而稳定的 ECL 信号。作者以 3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APS）作为连接/交联层修饰金电极，将叶酸（FA）作为靶向配体共价结合到 TiO2/CdS/APS 膜表面。叶酸可特异性识别...
A simple and sensitive biosensor strain for detecting toxoflavin using β-galactosidase activity.
本研究基于β-半乳糖苷酶活性开发了一种简单、灵敏的生物传感器，用于天然样品中toxoflavin（对多种植物、真菌、动物和细菌有毒）的测定。所提出的toxoflavin检测方法适用于产毒细菌或受毒素污染食品，操作简便且成本低。已知引起水稻谷粒腐烂和多种大田作物枯萎的Burkholderia glumae在LysR型转录调控因子ToxR及...
Biosensor technology: recent advances in threat agent detection and medicine.
生物传感器因能在国防、国土安全、农业与食品安全、环境监测、医学、药学和工业等广泛领域解决大量分析难题而具有重要意义。随着糖尿病、肥胖、心脑血管疾病、癌症、慢性呼吸疾病和结核病等健康问题增加，以及环境与安全需求上升，生物传感器研发快速增长，预计2015年全球生物传感器设备市场将达120亿美元。综述可按检测原理（换能平台、亲和或动力学分...