人体体液中含有大量可用于疾病诊断、预后、治疗监测和评估的生物标志物。基于无细胞蛋白合成（CFPS）的生物传感器可实现按需、居家、快速、低成本检测多种体液生物标志物，但现有CFPS传感器依赖商业核糖核酸酶抑制剂（RNase inhibitor, RI），其成本约占传感器总试剂成本的90%。本研究首次利用大肠杆菌裂解液CFPS系统生产小...
RNA分子因可折叠成复杂结构，适合作为细胞内传感器识别环境波动并通过调控相应基因作出响应。本研究建立了一种基于生物传感器的高通量筛选平台，用于从大量候选菌株中筛选色氨酸（Trp）高产菌株。该平台由色氨酸特异性适配体/核糖开关生物传感器与荧光激活液滴分选（FADS）技术组成：当细胞内Trp浓度升高时，适配体结构变化暴露核糖体结合位点，...
本文基于结合诱导DNA链置换（BINSD）原理，设计了一种由DNAzyme驱动、以磁珠为信号转换平台的纳米机器生物传感器，用于多种疾病生物标志物的检测。该系统利用互补碱基配对和亲和配体特异性识别，将不同生物标志物的识别事件转换为预设计输出核酸链（SA-DNA）的释放；SA-DNA进一步激活下游DNA纳米机器，产生放大荧光信号。作者分...
L-肉碱是由 L-赖氨酸和 S-腺苷-L-甲硫氨酸衍生、参与真核生物长链脂肪酸转运的活性化合物，广泛用于医药、食品和饲料工业。原核生物中尚未发现天然 L-肉碱生物合成途径，真核微生物生产因培养复杂、滴度低而缺乏经济性。本研究对大肠杆菌进行代谢工程改造，以 L-肉碱生产为目标。作者鉴定并功能表达来自粗糙脉孢菌（Neurospora c...
本文报道了一种基于表面等离子耦合发射（SPCE）的荧光夹心免疫分析方法，用于定量检测急性心血管疾病关键生物标志物心脏肌钙蛋白I（cTnI）。该芯片采用2 nm金/50 nm银双金属薄膜，检测抗体偶联Alexa Fluor 488染料，使激发态染料分子与等离子体薄膜发生近场非辐射耦合，通过反向Kretschmann构型产生方向性SPC...
配体可诱导G蛋白偶联受体（GPCR）形成多种构象，这些构象决定不同信号级联及行为后果。5-羟色胺2A受体（5-HT2AR）是经典致幻剂、非典型抗精神病药和神经可塑性促进剂的重要靶点，但现有方法难以在体内外直接评估其构象变化。本研究基于5-HT2AR结构开发了遗传编码荧光传感器psychLight，将受体第三胞内环替换为循环置换绿色荧...
背景：感染后 SARS-CoV-2 抗体滴度低且数月内降至不可测，引发长期免疫担忧；需同时评估抗体水平和抗原-抗体相互作用亲和力（avidity）。方法：开发检测探针“plus”面板（TOP-Plus），在已报道的 SARS-CoV-2 TOP 检测（总抗体 TAb、替代中和抗体 SNAb、IgM 和 IgG）中嵌入新开发的 avi...
农药残留严重威胁环境与人类健康，亟需快速、低成本且高灵敏的检测手段用于食品和水体监测。相比色谱等常规方法，酶抑制型生物传感器结合荧光探针具有选择性好、灵敏度高、操作简便并可原位实时监测等优势，但单一酶靶向传感器受农药结构多样性和作用靶点差异限制。本文提出多酶靶向荧光探针设计策略（MEET-FD），开发了一种新型荧光探针3CP，可同时...
尽管长链脂肪酸酰基辅酶A酯（LCACoAs）的生物学影响日益受到关注，但由于缺乏在活细胞中检测 LCACoAs 的方法，对其亚细胞分布和调控功能的认识仍然有限。本文报道了一种基因编码荧光传感器的开发，可实现活细胞及亚细胞区室中 LCACoAs 的比率定量。作者将大肠杆菌转录因子 FadR 与环状置换黄色荧光蛋白 cpYFP 融合，构...
大肠杆菌中 L-色氨酸（L-Trp）生产长期依赖随机诱变与筛选，但所得菌株遗传背景不清。本研究将细胞内 L-Trp 生物传感器与流式细胞分选（FACS）结合，在大肠杆菌中筛选获得 L-Trp 高产株 TPD5，并系统阐明其过量生产的遗传基础。全基因组测序鉴定出多个突变，其中影响最显著的正向突变包括 TnaA 缺失、AroG S211...
尿液总蛋白检测是监测糖尿病肾病的重要指标，但现有方法多依赖大型、昂贵的实验室化学分析仪，难以用于即时检测或家庭监测，且无法实时读数。本研究开发了一种微型光电生物传感器，采用垂直腔面发射激光器（VCSEL）作为激发源，并结合蛋白诱导荧光增强（PIFE）快速蛋白检测法，可在数秒内动态测量蛋白加标缓冲液、血清和尿液中的蛋白浓度。该传感器在...
细胞内三价铁离子（Fe3+）含量是决定人体健康的关键因素之一，开发简单有效的探针用于体内定量检测Fe3+对铁缺乏或铁过载相关疾病的早期诊断具有重要意义。本研究以厌氧菌具核梭杆菌（Fusobacterium nucleatum）为单一碳源，通过水热碳化法制备了具有强荧光、高稳定性和优良生物相容性的碳点（Fn-CDs）。Fn-CDs可轻...
近年来，食品中多菌灵（carbendazim, CBZ）农药残留问题日益受到关注。本文报道了一种基于发光共振能量转移（LRET）的高灵敏生物传感器，用于检测CBZ。该传感器以适配体标记的上转换纳米颗粒（UCNPs）作为供体，二氧化锰（MnO2）纳米片作为受体。MnO2纳米片的吸收光谱与UCNPs的荧光发射光谱强烈重叠，因此可实现对U...
背景：感染后早期 SARS-CoV-2 抗体滴度较低者可能在数月内降至不可检出水平，因此需同时评估抗体水平与抗原-抗体结合亲和力以判断免疫应答质量。方法：开发“探针上检测”增强版（TOP-Plus）检测面板，将新建立的抗体亲和力（avidity）检测整合到既往 SARS-CoV-2 TOP 检测中，在多功能生物传感器平台上同时测定总...
快速诊断、患者隔离和接触追踪是控制2019冠状病毒病（COVID-19）传播的关键措施。核酸检测仍是当前诊断标准，但多依赖中心实验室，耗时较长。本文报道一种便携式现场检测系统CODA（CRISPR光学各向异性检测），将等温核酸扩增、CRISPR/Cas12a激活和信号产生整合于单一反应体系中，减少人工操作。该系统以荧光各向异性的比率...
本文报道了基于天然无定形二氧化硅制备的荧光二氧化硅纳米粒子（SNP-RB）及其作为大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）生物传感器的性能。SNP-RB以地热装置沉淀中回收的二氧化硅为前驱体，经溶胶-凝胶法与罗丹明B（Rhodamine B, RB）复合，并用十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）调控介孔结构。傅里叶...
SARS-CoV-2 感染后最初数天内早期体液免疫应答与死亡风险的关联尚未充分阐明，部分原因是缺乏足够敏感的抗体检测方法。本研究报道两种敏感且全自动的探针上检测（TOP）生物传感器检测法，用于检测 SARS-CoV-2 病毒特异性总抗体（TAb）和替代中和抗体（SNAb），适用于临床使用。TOP 检测采用 RBD 包被石英探针，并使...
蛋白质生物标志物检测常用酶联免疫吸附测定（ELISA），灵敏度和特异性良好，但耗时且成本较高；某些临床场景需要快速或即时确认生物标志物。生物传感器有望实现无试剂、无处理的床旁检测。本文报道基于螯合 Eu3+ 的光学生物传感平台，检测心肌损伤标志物人肌红蛋白、卒中标志物胶质纤维酸性蛋白（GFAP）、炎症标志物 C 反应蛋白（CRP）和...
纤维蛋白原参与多种生理过程，是多种疾病的重要生物标志物，因此发展灵敏可靠的纤维蛋白原检测方法具有重要意义。本文报道了一种基于血小板膜包覆荧光聚苯乙烯纳米颗粒（PNPs）的颜色编码单颗粒检测（SPD）方法，用于纤维蛋白原检测。由于纤维蛋白原与血小板膜上整合素受体之间存在特异性相互作用，PNPs 在纤维蛋白原存在时可形成聚集结构。因此，...
本文为《International Journal of Biological Macromolecules》2020年第165卷472–482页论文《Design of a structure-based fluorescent biosensor from bioengineered arginine deiminase for...