Microfluidic-Chip-Integrated Biosensors for Lung Disease Models.
肺部疾病（如感染、哮喘、肺癌和肺纤维化）对全球人类健康构成严重威胁。传统二维细胞模型和动物模型难以模拟人肺特有的生理与病理特征。近十年来，基于三维结构的人体器官芯片（organ-on-a-chip, OOC）平台迅速发展，其中肺芯片（lung-on-a-chip, LOC）能够再现肺泡-毛细血管界面、呼吸运动、组织-组织界面及上皮-...
Numerical Study of Graphene/Au/SiC Waveguide-Based Surface Plasmon Resonance Sensor.
本文提出并数值模拟了一种新型波导型表面等离子共振（SPR）传感器。该传感器由石墨烯覆盖层、金（Au）薄膜和碳化硅（SiC）波导层构成，并制备于二氧化硅/硅（SiO2/Si）基底上。由于 SiC 具有较大带隙，传感器可在可见光和近红外波段工作，从而降低水基传感介质中的光吸收并提高灵敏度。研究通过比较传感介质折射率（RI）变化引起的共振...
Combination of Porous Silk Fibroin Substrate and Gold Nanocracks as a Novel SERS Platform for a High-Sensitivity Biosensor.
基于生物相容材料开发表面增强拉曼散射（SERS）传感器，在可穿戴与体内监测目标分析物方面具有广阔应用潜力。本文报道了一种由高孔隙率丝素蛋白基底与金纳米裂纹组成的高灵敏SERS传感器。多孔丝素蛋白表面具有粗糙形貌，蒸镀金纳米结构后，在纳米裂纹区域形成强局域电磁场增强，从而显著提升拉曼信号。作者以4-氨基苯硫酚（4-ABT）为拉曼探针分...
Emerging Biosensors to Detect Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2): A Review.
冠状病毒病（COVID-19）是由严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）引发的全球公共卫生危机。实时逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）是诊断COVID-19的金标准，虽然准确性高，但需要高度训练人员且周转时间长。快速廉价的免疫诊断（抗原或抗体）检测已可用，但这些即时检测（POC）测试准确性不及RT-PCR。生物传感器是...
DNAzyme-Amplified Label-Free Biosensor for the Simple and Sensitive Detection of Pyrophosphatase.
无机焦磷酸酶（PPase）表达水平被认为是多种癌症的潜在生物标志物，其预后价值已在肺癌、结直肠癌和甲亢患者中评估。然而，现有PPase检测常依赖特定材料，反应复杂、耗时，且线性范围和灵敏度有限，限制了早期临床诊断应用。本文开发了一种基于DNAzyme的无标记荧光生物传感器用于检测PPase活性。在PPase存在时，PPi–Cu2+–...
Novel Biorecognition Elements against Pathogens in the Design of State-of-the-Art Diagnostics.
感染性病原体，尤其是细菌和病毒，导致全球大量住院和死亡。为多种感染性疾病提供有效且及时的诊断具有挑战性。传统诊断方案虽然技术先进，但复杂且常在资源有限地区难以获得。一种替代策略是开发可在即时诊疗（POC）场景下便捷、低成本且可靠使用的快速诊断工具。生物传感器和其他需要生物识别元件以准确鉴定致病病原体的 POC 诊断工具正在发展中，其...
CH
本文提出一种基于 CH3NH3PbBr3 钙钛矿薄膜的导波表面等离子共振（GWSPR）生物传感器。将 CH3NH3PbBr3 薄膜作为导波层涂覆在 Au 膜表面，形成 Au–钙钛矿杂化结构。研究发现，钙钛矿导波层可增强传感界面处的电场，从而提高传感器灵敏度。结果表明，Au–钙钛矿基 GWSPR 生物传感器的角灵敏度最高可达 278....
MXene-assisted organic electrochemical transistor biosensor with multiple spiral interdigitated electrodes for sensitive quantification of fPSA/tPSA.
总前列腺特异性抗原（tPSA）处于4–10 ng/mL灰区时，游离/总前列腺特异性抗原（fPSA/tPSA）比值对前列腺癌诊断具有重要意义，但由于患者外周血中浓度极低且生物样品复杂，该比值的高效定量仍具挑战。本文提出一种基于互指多螺旋电极的MXene辅助有机电化学晶体管（isMOECTs）生物传感器，用于高灵敏测定fPSA/tPSA...
Graphene and Graphene Oxide as a Support for Biomolecules in the Development of Biosensors.
石墨烯和氧化石墨烯因其优异特性已成为许多先进生物传感器的基础。然而，石墨烯在有机溶液中化学惰性、氧化石墨烯电导率低等缺陷限制了其在传感中的应用。为弥补这些不足，研究者发展了多种修饰方法，以赋予材料生物传感所需的性质。对石墨烯和氧化石墨烯进行有效修饰可促进生物分子与其表面相互作用，所得生物偶联物可作为生物传感器的主要传感部分。作为换能...
DNAzyme-Functionalized Nanomaterials: Recent Preparation, Current Applications, and Future Challenges.
DNAzyme–纳米材料生物偶联物因兼具催化识别与纳米材料的光、电、催化特性，已成为生物成像、生物传感器开发、癌症治疗和药物递送等领域的研究热点。本文系统总结了将DNAzyme与金属–有机框架（MOFs）、金纳米颗粒（AuNPs）、氧化石墨烯（GO）和二硫化钼（MoS2）等无机/有机纳米材料组装的主要策略，包括包埋、共价偶联、吸附、...
Synthetic biology: at the crossroads of genetic engineering and human therapeutics-a Keystone Symposia report.
合成生物学有望变革多种疾病的细胞与基因治疗。目前，针对真核和原核细胞的成熟工具已可用于工程化细胞，使其能够选择性响应一种或多种疾病相关信号并产生治疗效应，从而避免正常组织受到潜在细胞毒性影响。本报告总结了2021年5月3日至4日举行的Keystone线上研讨会“合成生物学：遗传工程与人类治疗的十字路口”。鉴于多项基于合成生物学设计的...
Recent Advances on Functional Nucleic-Acid Biosensors.
过去几十年，生物传感器已逐步发展为用于人类疾病快速检测与监测的重要工具。近年来，功能核酸（FNA）生物传感器因具有高稳定性、强特异性以及在生物医学应用中取得的显著进展而受到广泛关注。然而，目前仍缺乏对其工作原理、分类和应用进行系统全面总结的报道。本综述主要介绍将功能核酸与不同信号输出模式相结合的生物传感器功能模式，并阐述FNA生物传...
Quadrilateral Nucleic Acid Frame-Accelerating DNAzyme Walker Kinetics for Biosensing Based on Host-Guest Recognition-Enhanced Electrochemiluminescence.
DNA walker 可沿轨道连续输出信号，但其反应动力学限制高效读出。本文通过将一个 walker 和三条 DNA 轨道共定位在四边形核酸框架中，构建了四边形 DNAzyme walker（qDNA walker）反应单元。与常见游离 DNAzyme walker 相比，qDNA walker 的反应动力学提高 2.3 倍，可在 ...
Current and future strategies for diagnostic and management of obstructive sleep apnea.
阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）是一种常见睡眠障碍，常合并高血压、糖尿病和心血管疾病。其诊断金标准为整夜多导睡眠图（PSG），但因患者不适、需住院监测及预约等待时间长，许多患者未被诊断。为克服 PSG 的局限，研究者探索了家庭睡眠呼吸暂停测试、智能可穿戴设备、智能枕头、生物运动传感器、无线电波和压电传感器等新型检测技术，以及连续正压通气...
Cryptophane-xenon complexes for
磁共振成像（MRI）和磁共振波谱（MRS）可快速无创获取解剖信息，但临床磁场下灵敏度低，难以识别疾病相关低丰度生物标志物。超极化129Xe MRI/MRS作为传统1H成像的补充，已成为重要研究方向。129Xe可通过自旋交换光学泵浦实现超极化，具有低背景、大化学位移窗口和较长弛豫时间，适合体内成像。氙与cryptophane（隐烷）等...
Immobilization of Antibodies by Genetic Fusion to a Fungal Self-Assembling Adhesive Protein.
抗体在固体表面的固定广泛用于免疫分析、生物传感器和亲和层析，但固定稳定性与取向仍是挑战。自组装蛋白层可通过直接沉积涂覆不同表面，利用基因工程表达融合蛋白可形成自固定抗体功能层。本研究构建了融合蛋白，将平菇 I 类真菌疏水蛋白 Vmh2 的自组装粘附特性与两种抗海洋毒素单链可变片段（ScFv）的识别功能结合。所选 ScFv 分别识别与...
Organic Field-Effect Transistor-Based Biosensors with Enhanced Sensitivity and Reliability under Illumination for Carcinoembryonic Antigen Bioassay.
实现高灵敏、可靠的生物传感器对肿瘤疾病早期诊断和治疗具有重要意义。本文开发了一种新型有机场效应晶体管（OFET）生物传感器，用于癌胚抗原（CEA）检测。该传感器在光照和黑暗条件下均可灵敏响应抗原-抗体免疫识别反应，并产生源漏电流（IDS）和阈值电压（Vth）的电信号变化。黑暗下以IDS和Vth为响应信号时，CEA检出限分别为0.5和...
Carbon nanodot-based electrogenerated chemiluminescence biosensor for miRNA-21 detection.
本文报道了一种基于碳纳米点（CNDs）的电化学发光（ECL）生物传感器，用于敏感、选择性检测心血管疾病生物标志物 microRNA-21（miRNA-21）。光致发光 CNDs 采用绿色合成方法，将虎坚果奶在微波反应器中处理制得，过程简单、环保且高效。表征表明 CNDs 表面含氧和氮官能团，具有激发依赖荧光发射和良好光稳定性。CND...
Improvement of a synthetic live bacterial therapeutic for phenylketonuria with biosensor-enabled enzyme engineering.
苯丙酮尿症（PKU）患者因苯丙氨酸羟化酶（PAH）缺陷导致苯丙氨酸（Phe）在体内蓄积，可引发严重神经损伤。作为口服活菌治疗策略，大肠杆菌 Nissle（EcN）工程菌株 SYNB1618 表达苯丙氨酸氨裂解酶（PAL），在胃肠道内将 Phe 脱氨转化为非毒性反式肉桂酸（TCA）。本研究通过优化全细胞 PAL 活性，构建了更强的 E...
Exploring Selective Pressure Trade-Offs for Synthetic Addiction to Extend Metabolite Productive Lifetimes in Yeast.
工程微生物常因代谢负担和应激导致适应性下降，使生物反应器中高产生产株被非生产突变体取代，缩短生产寿命。合成成瘾通过将微生物生长与产物生成人工偶联，可延长生产寿命，但成功案例有限。本文在酿酒酵母中设计并研究条件性合成成瘾回路，利用 GlcN6P 响应型 glmS 核酶控制自杀基因 FCY1 表达，并通过培养基中氟胞嘧啶（FC）浓度调节...