昆虫驱避剂分子靶点的鉴定长期困难，其对昆虫气味受体（OR）的作用机制仍存在争议。本研究以非洲疟疾媒介冈比亚按蚊（Anopheles gambiae）的特定 OR 为对象，考察包括常用驱避剂避蚊胺（DEET）在内的多种蚊子驱避剂对 OR 功能的影响。研究采用鳞翅目昆虫细胞表达平台，将冈比亚按蚊 ORx 与共同亚基 Orco 重组表达，...
本文综述了基于微纳结构的寡核苷酸检测与定量技术。此类器件具有体积小、坚固便携、可与现代CMOS电子兼容并易于集成到手持设备中、适合大规模生产等优点，因此相比其他寡核苷酸检测方法更适于商业化，并有望用于即时医疗（POC）或现场检测（OST）。文章讨论了微纳结构传感器的优势，并系统介绍了迄今发展的多种寡核苷酸检测技术，包括体声波（BAW...
本文报道了一种基于硅纳米线的电细胞阻抗传感器（SiNW-ECIS），用于通过监测培养活肺细胞的铺展状态来检测癌变细胞。在铺展阶段，细胞在纳米线上伸展并延展；与正常细胞相比，恶性细胞延展膜中的电流穿透增强，这一现象发生在细胞与表面相互作用后的最初6小时内，是诊断的关键机制。该器件能够整体监测癌变肺细胞与正常肺细胞因铺展引起的电学差异，...
双链特异性核酸酶（DSN）能够选择性切割双链核酸中的 DNA 链而保留单链完整，因而在生物分析中具有独特优势。DSN 已在生物医学和生命科学中广泛应用，包括 cDNA 文库构建、循环 miRNA 检测、端粒悬突检测以及单核苷酸多态性（SNP）识别等。本文系统综述了 DSN 的结构、酶学特性及其在生物分析中的应用，重点介绍 DSN 介...
DNA转座涉及可移动遗传元件（TE）的结合、切割与重组，由TE编码的转座酶催化。REP相关酪氨酸转座酶（RAYT）是一类与IS200/IS605转座酶相关的Y1核酸酶，与细菌重复基因外回文序列（REP）相关。尽管已有研究证实大肠杆菌RAYT具有DNA结合和切割活性，但其DNA插入机制尚未完全阐明。本文证明，表面等离子共振（SPR）生...
本研究构建了一种基于生物功能化氧化石墨烯（GO）的无标记光学生物传感器，用于特异性检测 2,4,6-三硝基甲苯（TNT）。通过 EDC/NHS 介导的酰胺键偶联，将 TNT 特异性肽（WHWQRPLMPVSI）共价连接到 GO 纳米片表面，使传感器兼具 GO 的光电响应特性与肽分子对 TNT 的高识别能力。当 TNT 与表面肽链结合...
本研究结合微生物学与地球化学方法，探讨银纳米颗粒（AgNp）抗菌机制，以评估纳米毒性。将 AgNp 悬浮于不同氯离子浓度的培养基中，结果显示溶解银离子水平较低，提示纳米颗粒表面银离子溶出并非唯一毒性机制。作者构建了响应银离子的大肠杆菌生物报告菌株，并测试缺乏特定保护系统的突变株对 AgNp 的敏感性。缺乏银离子外排系统和氧化应激抵抗...
局域表面等离子体共振（LSPR）与免疫分析结合在肿瘤标志物快速检测中具有重要潜力。本文制备并修饰了一种高灵敏度 LSPR 基底，用于直接检测甲胎蛋白（AFP）。该生物传感器通过干涉光刻制备，并在金纳米蘑菇阵列（GNMA）表面共价固定抗 AFP 抗体。利用可见–近红外反射光谱和循环伏安法表征修饰过程，通过反射光谱和电场强度分布模拟揭示...
本专题系列从细胞生物学视角讨论细胞信号转导，重点聚焦G蛋白。G蛋白偶联受体（GPCR，又称7次跨膜受体）通常位于细胞表面；激动剂结合后，受体在质膜胞质侧激活GTP结合G蛋白。越来越多证据表明，G蛋白还可被非受体结合伙伴激活，并可在非质膜区室中发挥信号作用。在多个空间不同位置产生第二信使，代表一种尚未充分研究的信号编码方式。系列第一篇...
本研究开发了一种基于硒化镉量子点（CdTe QDs）电子转移机制及其对司帕氟沙星（SPF）荧光猝灭效应的高灵敏荧光生物传感器，用于SPF检测。作者利用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱研究了SPF与CdTe QDs的相互作用机制，结果表明SPF可作为电子受体接受CdTe QDs导带电子，抑制电子-空穴复合，导致荧光猝灭，且猝灭为动态猝灭。...
农药因能显著提高作物产量而被广泛用于农业，但多数农药在环境中持久存在，并对非靶标生物产生急性毒性。其残留若在高浓度下累积，将对生态系统和人体健康造成危害，因此需要快速、准确、灵敏且适合现场的分析方法。传统气相色谱、高效液相色谱等方法存在灵敏度与效率有限、耗时长、操作繁琐、设备昂贵且需专业人员等不足。本文综述了农药的毒性效应、使用现状...
辣根过氧化物酶（HRP）自19世纪初即被研究，并长期作为诊断和组织化学中的报告酶。HRP在植物中的功能及其催化机制已有大量研究，但重组生产进展有限，目前商品化HRP仍主要从植物根中分离，且通常为多种同工酶的混合物，其组成受不可控环境影响。近年来，HRP因在癌症治疗、生物传感器系统、生物修复和生物催化等医学、生命科学和生物技术领域的广...
G蛋白偶联受体（GPCRs）是最大的一类膜受体家族，其配体包括光、肽类、激素、神经递质和小分子化合物，参与多种生理过程，具有重要治疗潜力。GPCR功能通常通过细胞实验测定，但细胞实验复杂，限制了应用；无细胞实验又受限于七次跨膜受体纯化后功能性质易改变。已有多种将GPCR固定于生物传感器表面的方法，包括抗体捕获、亲和素/生物素捕获，或...
2,4,6-三硝基甲苯（TNT）是常见炸药和有毒污染物，广泛存在于土壤、水体和空气环境中，对生态安全和人体健康构成威胁。传统检测多依赖HPLC、GC-MS、SERS等仪器方法，设备昂贵且样品处理复杂。本研究基于合成生物学策略，利用大肠杆菌K-12 MG1655对TNT的生理响应，构建包含近5400个元件的基因组启动子文库，并通过lu...
本研究以模拟生物嗅觉为出发点，探索一种昆虫气味结合蛋白（OBP）作为生物传感器识别元件的基本特性。作者对斜纹夜蛾 SlitOBP1 进行同源建模，并利用分子对接模拟其与 1,536,550 种化合物的结合模式，以评估其广谱配体识别能力。通过重组表达获得大量纯化 SlitOBP1，克服了天然传感材料获取困难。荧光结合实验表明，该蛋白对...
生物污水处理工艺依赖微生物降解有机物并去除营养盐，易受进水中毒性物质影响而运行失稳。本文综述了用于好氧与厌氧污水处理的毒性测量方法，包括基于耗氧率（OUR）的呼吸抑制试验、CO2释放试验、硝化/反硝化抑制试验、基于甲烷产量的厌氧毒性试验（ATA）、ATP发光、脱氢酶活性、细胞生长/存活、菌胶团形态等直接方法，以及生物发光、全细胞生物...
人偏肺病毒（human metapneumovirus, hMPV）是儿童常见呼吸道感染病原。传统免疫荧光试验（IFA）检测呼吸道样本中 hMPV 的可靠性有限，在本研究样本中敏感性约58.1%，假阴性预测值约17.8%。本研究采用作者前期建立的高通量金属增强荧光（metal-enhanced fluorescence, MEF）生...
DNA折纸方法能够构建复杂的纳米尺度对象，可用于组织分子组分并作为可重构机械装置。对合成生物学而言，DNA折纸结构可递送至细胞内执行复杂的感知-响应任务，也可作为支架组织酶以增强合成。DNA折纸结构的设计较为复杂，通常需借助专用软件完成。本章介绍利用多种先进软件工具设计DNA折纸结构的流程。首先阐述计算DNA双螺旋之间交叉点位置的基...
本研究描述一种定量监测紫杉醇在靶活性的系统，以α-微管蛋白C端为生物标志物。紫杉醇稳定微管后，α-微管蛋白C端发生特异性去酪氨酸化，可用于评估药效。作者合成了基于FRET的生物传感器，由对应α-微管蛋白C端的短肽、荧光团Abz和淬灭剂Dnp组成；肽末端荧光团可在酶促去酪氨酸化后释放。此外，将单个荧光标记肽连接到介孔二氧化硅纳米粒子上...
为保障饮用水安全，本文提出一种用于实时、广谱监测水中潜在毒性污染物的在线生物传感器系统。该系统以发光大肠杆菌生物报告菌株 TV1061 为识别元件，将其包埋于藻酸钙水凝胶中并固定于多模光纤探针尖端，通过光电倍增管检测细菌受毒性物质诱导后产生的生物发光信号。研究重点优化了蠕动泵流路、光纤探针固定结构、流路单元以及细菌培养基浓度等参数：...