本研究展示将基因改造果蝇乙酰胆碱酯酶B394的高灵敏度与磷酸三酯酶PTE水解有机磷化合物的能力相结合，以开发对两种重要有机磷杀虫剂毒死蜱和氯氰菊酯具有选择性的生物传感器。研究通过动力学分析表明，氯氰菊酯是PTE的高亲和底物，但水解速率极低，因而作为竞争性抑制剂阻止PTE水解其他农药，包括毒死蜱。作者将B394和PTE共同包埋于聚乙烯...
本章介绍将生物识别分子固定到二氧化硅或硅基传感表面的多种方法，用于平面阵列生物传感器。生物识别分子是生物传感器的关键元件，其固定方式直接影响抗原性、结合亲和力和酶活性保留。共价固定方法通常包含三步：首先用合适硅烷或含胺/羧基水凝胶修饰表面，引入特定功能基团；其次通过交联剂的一个反应基团将其共价连接到表面；最后将生物识别分子连接到交联...
噬菌体展示技术虽在生物传感器中应用较少，但可为癌症标志物等分析物提供可定制的识别支架。本章介绍将病毒直接共价固定于电极、实现无试剂实时检测的完整方案。首先利用大库噬菌体展示筛选获得能结合前列腺特异性膜抗原（PSMA）的M13噬菌体；随后以硫辛酸N-羟基琥珀酰亚胺酯（NHS-TE）修饰金电极，使噬菌体表面游离胺与活化酯形成酰胺键，实现...
检测人血清中的生物标志物对癌症诊断具有重要意义。本研究建立了一种表面等离子共振（SPR）生物传感器，用于直接检测人血清样本中不同水平的自身抗体标志物。癌胚抗原（CEA）是存在于人血清中的肿瘤相关抗原，结肠癌和卵巢癌患者体内CEA水平升高，可诱导相应抗CEA自身抗体水平升高；检测该自身抗体升高有望用于癌症诊断。作者利用SPR传感器直接...
为探究生物传感器研究中的变异性，作者向来自20个国家的150名参与者提供相同蛋白样品，要求其测定蛋白相互作用的动力学速率常数。所选体系为50 kDa Fab片段与60 kDa谷胱甘肽S-转移酶（GST）标记抗原，二者形成较高亲和力复合物，适合不同生物传感器平台及不同经验水平用户分析。参与者需自行优化配体固定、再生条件、分析物浓度以及...
温度和pH是反映生物体能量代谢的重要生理参数，但哺乳动物脑内精确、无创测量方法缺乏。本文在11.7 T磁场下证明，经静脉输注的钍基大环配合物TmDOTP5-可作为传感器，通过对其自身1H化学位移成像（CSI）并结合依赖多个质子共振的多参数模型，在大鼠脑内同时获得温度和pH分布图。该传感器主要位于细胞外间隙，其测量精度取决于CSI过程...
Z型α1-抗胰蛋白酶（Z-AT）在肝细胞内发生病理性聚合，导致肝硬化，并因血浆中α1-抗胰蛋白酶缺乏而诱发肺气肿。本研究基于α1-抗胰蛋白酶抑制机制，建立组合化学筛选策略，以阻断其致病性聚合。通过β-链导向四肽库和迭代解卷积，筛选出与Z-AT结合最紧密的配体Ac-TTAI-NH2。凝胶电泳和表面等离子共振生物传感器分析表明，该四肽相...
本文报道了一种基于静电相互作用的表面增强拉曼光谱（SERS）生物传感器，用于凝血酶（thrombin）检测。该传感器利用捕获分子（凝血酶适配体）与探针分子（结晶紫，CV）之间的静电相互作用。当凝血酶与适配体特异性结合后，负电荷适配体自组装单分子层对正电荷 CV 从本体溶液向金纳米颗粒表面扩散的静电屏障效应被削弱。因此，在相同时间点进...
本文展示了无标记实时光学生物传感器在竞争性结合实验中的应用，通过对抗体面板进行表位分箱。作者描述了三种实验取向，即串联阻断、预混阻断和经典夹心阻断，并分别在ForteBio Octet QK、Bio-Rad ProteOn XPR36和GE Healthcare Biacore 3000三个平台上完成。通过成对检测抗体是否相互阻断对...
本研究开发了一种用于连续估算鱼类血糖的生物传感器系统。由于血液凝固和蛋白在传感器表面聚集会降低输出信号，直接实时测量血液成分困难，因此选择眼球巩膜间质液（EISF）作为传感器植入位点。对尼罗罗非鱼 EISF 与血糖浓度的关系评估显示，两者高度相关（y=2.2996+0.9438x，R=0.960，n=112）。基于该相关性，作者制备...
本文报道了一种用于牛奶中黄曲霉毒素M1（AFM1）高灵敏检测的新型生物传感器。该传感器基于表面等离子体增强荧光光谱（SPFS），并通过激发长程表面等离子体（LRSP）进一步提高灵敏度。在SPFS中，荧光标记分子与传感器表面的结合由表面等离子体探测，发射的荧光被检测；共振激发表面等离子体时产生的电磁场增强可直接提高荧光信号。针对AFM...
过氧化氢（H2O2）的检测在工业、环境保护和临床监测等领域具有重要意义；H2O2 若被摄入、吸入或接触皮肤和眼睛可能具有毒性。血红蛋白（Hb）含有四个电活性血红素铁中心，可作为研究血红素蛋白电子转移反应的模型分子，也可用于生物传感和电催化。本研究将血红蛋白固定于 Clark 电极表面，开发了一种用于检测 H2O2 的新型电化学生物传...
本文提出并实验验证了一种基于纳米流体通道稳态扩散的蛋白复合物形成生物传感方法。利用纳米限域空间降低生物分子有效扩散系数的特性，该方法可监测两种蛋白之间的结合亲和力。作者建立了纳米缝中蛋白浓度分布的理论模型，表明由两个结合生物分子形成的复合物在纳米通道中受驱动时，其稳态荧光扩散轮廓比单个蛋白更宽。实验采用荧光标记链霉亲和素（Alexa...
本文报道了一种基于电化学阻抗谱的新型生物传感器，用于定量检测早期凋亡细胞。该传感器利用膜联蛋白V（Annexin V）与磷脂酰丝氨酸（PS）之间的特异性相互作用，将Annexin V固定于金纳米颗粒自组装层上，实现电极表面稳定且高负载的识别元件修饰。早期凋亡细胞因生理或病理反应使PS从细胞膜内侧外翻至外侧，从而与电极表面发生强相互作...
非动物测试方法已成为评估新化学物质皮肤致敏潜力的重要挑战。本研究旨在开发一种表面等离子共振（SPR）生物传感器，用于在直接结合检测中筛选皮肤致敏剂与亲核氨基酸（半胱氨酸、赖氨酸和组氨酸）的相互作用。将氨基酸固定于传感器表面，并暴露于具有不同致敏潜力的多种皮肤过敏原（化学品和香料）。结果显示，半胱氨酸的反应性高于赖氨酸，组氨酸反应性最...
病原体的快速检测与鉴定对减少疾病传播具有重要意义。本研究开发了一种基于成像椭偏仪（BIE）的无标记、多路生物传感器，用于检测噬菌体M13KO7。硅片表面经醛基修饰，并通过微流控系统使蛋白质以阵列形式在硅片表面均匀、同时图案化。亲和素（avidin）被固定在表面，利用亲和素与生物素的高亲和力实现生物素标记抗M13抗体（Bio-GP3）...
分子信标（MBs）是一类经分子工程设计的 DNA 发夹探针，由约 15–30 个碱基的靶识别环区和两侧互补茎区组成，两端分别连接荧光供体与淬灭受体。无靶时茎环结构使供体与淬灭剂靠近，发生静态/接触淬灭或荧光共振能量转移（FRET），背景荧光低；靶 DNA/RNA 与环区杂交后茎区打开，供体与淬灭剂分离，荧光恢复，从而无需分离未结合探...
丙型肝炎病毒（HCV）NS3/4A 蛋白酶在病毒复制中起关键作用。本研究报道了一种用于在单个活哺乳动物细胞中监测该酶活性的荧光共振能量转移（FRET）探针。该探针由增强青色荧光蛋白（ECFP）与 citrine（增强黄色荧光蛋白变体）融合而成，二者之间的连接肽中嵌入 HCV NS3/4A 蛋白酶切割位点。在哺乳动物细胞中表达该生物传...
富含鸟嘌呤的核酸序列常存在于端粒、基因启动子等生物重要区域，且多与互补链共存，因此发展灵敏的生物传感器以区分 G-四链体与双链结构并测定四链体相对双链的竞争能力备受关注。本研究采用荧光光谱和能量转移荧光光谱，考察了两种三苯甲烷染料甲基绿（MG）和结晶紫（CV）与 G-四链体、双链 DNA 或单链 DNA 的相互作用。结果表明，利用 ...
免疫亲和SPR生物传感器通常依靠抗原–抗体相互作用选择性吸附目标分析物。为提高灵敏度，常采用夹心法向已结合的分析物添加标记颗粒。本研究通过“自展示”（Autodisplay）技术在大肠杆菌外膜表达蛋白A的IgG结合Z-domain，估算每个细胞表面展示约280,000个Z-domain分子，并用流式细胞术（FACS）表征其IgG结合...