本研究首次报道将源自地热二氧化硅沉淀的荧光二氧化硅纳米粒子（FSNPs）表面修饰大肠杆菌（E. coli）抗体。生物分子在无机表面的固定采用两条路径：硅烷化反应使用（3-氨基丙基）三乙氧基硅烷（APTES）作为交联剂，氢硅化反应使用 N-羟基丁二酰亚胺与 N-乙基-N'-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐（EDC/NHS）。傅里叶变...
由严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）引发的新冠疫情加速了基于新材料和新技术的生物传感器开发。本文报道了一种快速、低成本的光学生物传感器，采用光致发光光谱法检测抗SARS-CoV-2抗体。该传感器以半导体共轭聚合物F8T2薄层作为信号换能材料，通过旋涂沉积F8T2，并滴加带有疏水相互作用标签的工程化SARS-CoV-...
植酸酶是一种可将植酸底物生物转化为可消化磷酸根离子的商业酶。近年来，银纳米团簇（AgNCs）因可调且高效的荧光特性，成为生物传感器中备受关注的光学换能纳米材料。本文开发了一种基于明胶支撑 AgNCs 荧光猝灭的新型检测平台，用于检测植酸酶活性和磷酸根离子。AgNCs 通过明胶支撑反应合成，并经透射电镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（...
flap内切酶1（flap endonuclease 1, FEN1）是一种结构特异性核酸酶，可催化去除特定DNA结构中的5′单链突出片段。由于FEN1在多种肿瘤细胞中过表达并与癌症进展密切相关，其被视为潜在癌症生物标志物。本文以氨基化介孔二氧化硅纳米颗粒（NH2-MSNs）为荧光纳米探针载体，利用其丰富介孔结构负载罗丹明6G（Rh...
硅藻生物硅（DBs）是硅藻细胞壁（壳），由具周期性微纳孔结构的氢化非晶二氧化硅组成。本研究开发了一种基于功能化硅藻壳的简单、灵敏、无标记光致发光（PL）免疫检测平台。通过原位沉积法将金纳米颗粒（AuNPs）负载于聚多巴胺（PDA）包覆的硅藻壳上，显著降低了硅藻生物硅固有的蓝色PL强度。随后加入山羊抗兔免疫球蛋白G（IgG）对DBs-...
快速简便地检测生物分子已成为研究重点，多巴胺（DA）检测对帕金森病、精神分裂症、阿尔茨海默病等神经疾病的早期诊断具有重要意义。本文报道了一种基于壳聚糖（Cs）功能化氧化石墨烯（GO）的 DA 实时光学检测方法，并通过密度泛函理论（DFT，B3LYP/LANL2DZ）计算研究 GO-Cs 与 DA 相互作用的物理和电子性质。计算表明，...
蛋白质工程进展推动了可替代重型仪器分析诊断方法的蛋白生物传感器开发，但灵敏度、多路复用能力和可制造性仍是限制其广泛应用的关键问题。本文通过构建基于人工变构PQQ-葡萄糖脱氢酶（GDH）的蛋白生物传感器阵列来应对这些问题。作者证明，固定于二氧化硅纳米颗粒（SiO2-NPs）上的GDH可沉积在玻璃纤维片上而不损失活性，颗粒结合的GDH活...
淀粉样蛋白β（Aβ）沉积发生在阿尔茨海默病（AD）早期，但Aβ的早期检测仍是持续挑战。本文报道了一种近红外光学纳米传感器，可在活细胞内和脑内原位检测Aβ。该传感器由单壁碳纳米管（SWCNTs）经Aβ功能化构成，Aβ–Aβ相互作用驱动传感响应。研究发现，Aβ纳米传感器通过调节纳米管近红外发射的溶剂化色移，选择性响应Aβ。该传感器可追踪...
荧光生物传感器因可靠性和可重复性被广泛用于 DNA 检测，但 DNA 杂交动力学慢常导致检测时间长，限制实际应用。本文报道了基于水凝胶颗粒受限表面的快速 DNA 荧光检测方法。通过调控水凝胶颗粒的孔径和表面电荷，可将 DNA 分子限制在颗粒外层水层中。作者利用氧化石墨烯（GO）的荧光猝灭特性及其对单链 DNA 与双链 DNA 的不同...
碱性磷酸酶（ALP）是多种疾病诊断和治疗的重要生物标志物和治疗靶点。现有 ALP 检测方法常存在步骤繁琐、试剂昂贵、灵敏度不足和样品消耗大等问题。本文报道一种用于简单、超灵敏检测 ALP 的单分子荧光生物传感器。在该方法中，ALP 催化检测探针去磷酸化，使其免受 λ 外切酶介导的消化；剩余检测探针通过 toehold 介导 DNA ...
溶酶体与线粒体之间的相互作用不仅包括线粒体自噬，还包括介导两种细胞器物质与信息交换的线粒体-溶酶体接触（MLC）。本研究设计并合成了一种具有荧光特性的溶酶体靶向生物传感器CNN，用于结构光照明显微镜（SIM）下的溶酶体成像，并进一步在病理条件下观察线粒体形态变化及MLC现象。首先采用CCK-8法检测CNN对H9C2心肌细胞的毒性，随...
本研究提出一种简便、低成本检测蛋白激酶A（PKA）的方法，通过将目的设计的羧基荧光素（FAM）标记肽与羧基碳纳米颗粒（CNP）组装构建荧光生物传感器。由于CNP经肽桥向FAM标记肽发生电子转移，FAM标记肽的荧光逐渐降低至低背景信号。在ATP和PKA存在下，传感器中的反应磷酸化底物肽，破坏CNP与肽之间的静电排斥力，从而改变体系光谱...
心肌肌球蛋白结合蛋白C（cMyBP-C）是肌节粗丝相关蛋白，也是治疗心衰收缩功能障碍的潜在靶点。通过小分子药物结合模拟磷酸化cMyBP-C的结构动态，可调节其构象状态并改善收缩功能。本研究开发了一种人源cMyBP-C生物传感器，用于检测磷酸化和突变引起的分子内结构变化。作者利用定点突变和时间分辨荧光共振能量转移（TR-FRET），在...
表面化学是基于微阵列技术构建高灵敏生物传感器的关键。本文报道了一种用于检测miRNA的多层Si/Al/琼脂糖PNA微阵列系统。该系统利用铝膜的镜面反射效应，并通过调节琼脂糖膜厚度对Cy5荧光标记的发射波长产生正向干涉，从而实现简单的光学信号增强。以miRNA_122为检测对象，PNA微阵列的灵敏度约为1.75 μM⁻¹，检出限约为0...
在基于量子点的多孔硅光子晶体生物传感器中，目标生物体浓度可通过生物反应前后多孔硅孔道内量子点荧光灰度值的变化间接测量。然而，由于多孔硅无序纳米结构和表面粗糙，器件表面荧光图像含有噪声。本文分析了噪声类型及其对荧光图像灰度值的影响，指出噪声引起的灰度变化会显著降低检测灵敏度。为降低噪声影响，提出一种基于灰度压缩和非局部各向异性扩散滤波...
溶血可发生于多种损伤场景，细胞外血红蛋白可通过氧化应激、线粒体功能障碍和炎症等机制损伤肾脏，促进纤维化和慢性肾病。为模拟溶血诱导的肾损伤，作者用血红素（Hemin，一种可产生活性氧的含铁卟啉）处理人肾类器官，并建立了表达细胞色素C-绿色荧光蛋白融合蛋白（CytoC-GFP）的诱导多能干细胞（iPSC）系，用于实时监测线粒体形态、线粒...
快速、高效、准确地检测 SARS-CoV-2 刺突抗原对控制 COVID-19 传播和降低病死率至关重要，但现有纳米生物传感器对重组 SARS-CoV-2 刺突抗原的灵敏度仍不足。本文以概念验证为目的，采用单锅高重力法合成低成本、安全且具有生物活性的 MOF-5/CoNi2S4 杂化纳米结构，并在其表面接枝卟啉 H2TMP，以提高孔...
有机磷（OP）农药的快速、灵敏和实时检测对现场监测至关重要。酶基生物传感器研究日益增多，来自嗜酸热放线杆菌 Alicyclobacillus acidocaldarius 的热稳定酯酶 EST2 因具有类似脂肪酶的 Ser–His–Asp 催化三联体且对 OP 亲和性高，成为有前景的生物受体。本研究评估 Förster 共振能量转移...
支链氨基酸（BCAA）代谢具有多种生理功能，并可被用于生产高价值化学品。然而，目前缺乏特异性针对 BCAA 衍生产物的真核生物传感器，限制了用于菌株工程与代谢研究的高通量筛选的发展。本研究利用酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）转录调控因子 Leu3p 开发了一种遗传编码的 BCAA 代谢生物传感器。在一种构...
甲硫氨酸氧化参与蛋白活性调控，并常导致蛋白功能异常，但目前缺乏定量分析蛋白特异性甲硫氨酸氧化的工具。本研究开发了一种可定量检测目标蛋白中以甲硫氨酸-R-亚砜形式存在的氧化甲硫氨酸的生物传感器tpMetROG。该传感器由甲硫氨酸亚砜还原酶B（MsrB）、环状置换黄色荧光蛋白（cpYFP）、硫氧还蛋白（Trx）和蛋白G组成。蛋白G结合目...