近年来，(E)-4-(2-(4-(二氰亚甲基)-4H-色烯-2-基)乙烯)苯酚盐阴离子（DCPO-）被认为是潜在的近红外（NIR）生物传感器信号单元，但其共轭酸 DCPOH 的 pKa 约为 9，导致生理条件下 DCPO- 浓度较低，基于 DCPO- 的生物探针灵敏度不足。本文通过在 DCPO- 的酚环上进行邻位二氟取代，发展了一种...
铋烯是一种单元素二维材料，因高载流子迁移率和室温稳定性在生物医学、电子和能源领域显示应用潜力，但其在生物传感中的应用受限于染料分子猝灭机制不明确。本文开发了一种新型超薄铋烯基传感平台，用于microRNA（miRNA）特异性检测，甚至可区分单碱基错配，检测限可达60 pM。作者通过飞秒泵浦-探针光谱确定了铋烯对FAM标记ssDNA的...
本研究报道了一种通过金属辅助化学刻蚀（MACE）与原子层沉积（ALD）联合制备的多孔硅/氧化锌（PSi/ZnO）纳米复合材料，并评估其在生物光子学及光学生物传感中的应用潜力。作者采用扫描/透射电子显微镜（SEM/TEM）、X 射线衍射（XRD）、X 射线光电子能谱（XPS）、漫反射光谱和光致发光（PL）等手段，系统表征了复合材料的形...
寡核苷酸适配体可通过引入一段通常带标记的互补短寡核苷酸，转化为结构切换型生物传感器；靶标结合会破坏适配体与标记互补链之间的杂交平衡，从而产生与靶标浓度相关的信号。尽管该机制对传感器性能至关重要，多数结构切换适配体的分析物响应机制仍不清楚。本文采用单分子荧光成像研究标记互补寡核苷酸与未标记小分子靶标 L-酪氨酰胺（L-Tym）同 L-...
本研究开发了一种基于局域表面等离子体共振（LSPR）的可调谐生物传感器，用于病毒检测。该传感器通过 18 个氨基酸组成的肽链连接荧光 CdZnSeS/ZnSeS 量子点（QDs）与金纳米颗粒（AuNPs），从而精确调控 QDs 与 AuNPs 之间的距离。在优化条件下，邻近 AuNPs 的表面等离子体效应可显著增强 QDs 的荧光性...
铅暴露对人类健康的危害已广为人知，但含铅材料仍存在于环境中。血铅水平（BLL）是官方评估铅暴露程度的主要指标，但其“安全值”对儿童是否可靠仍存疑，且铅的毒性机制尚不清楚。为此，作者开发了一种新型基因编码荧光共振能量转移（FRET）铅生物传感器 Met-lead，并将其应用于转基因果蝇。通过 UAS-GAL4 系统，Met-lead ...
本研究旨在开发准确、快速、实用的工具，用于检测生物和非生物样品中青霉素G抗生素残留。检测基于β-内酰胺与青霉素结合蛋白（PBP）的结合机制：将不同浓度青霉素G样品与体外表达的6×组氨酸标签可溶性肺炎链球菌PBP2x*孵育，使样品中青霉素G特异性结合PBP2x*。荧光标记β-内酰胺类似物Bocillin FL作为竞争性底物，通过两条路...
本研究提出一种用于肾上腺素（epinephrine，EP）检测的新型荧光传感途径。基于低温共烧陶瓷（LTCC）技术，将漆酶或酪氨酸酶固定于聚(2,6-双([2,2′-联噻吩]-5-基)-4-(5-己基噻吩-2-基)吡啶)聚合物上，构建了微型陶瓷生物传感器。检测过程基于酶存在下底物的氧化；同时建立了一种无酶替代系统，利用 Fe2+ 离...
顺丁烯二酸是生产尼龙、聚氨酯和对苯二甲酸的潜在平台化合物，但目前尚无经济可行的生产工艺。为挖掘提高酿酒酵母中 cis,cis-顺丁烯二酸（CCM）产量的新遗传靶点，本研究采用宽动态响应的 CCM 生物传感器驱动绿色荧光蛋白（GFP）表达，对 CCM 产生酵母的紫外诱变库进行筛选。通过荧光激活细胞分选（FACS）获得突变株 Mut13...
本文报道了一种用于测量 G 蛋白偶联受体（GPCR）激动剂效能与配体偏向性的动力学检测平台。作者构建了一种高量子产率、基因编码的荧光生物传感器，将 arrestin-3（β-arrestin2）整体插入 mNeonGreen 荧光蛋白第七 stave，使受体-arrestin 相互作用引起荧光强度变化。该传感器可在 HEK 293T...
为克服蛋白质标记中的传统问题，本文报道了一种将生物分子衍生荧光纳米点（biodot）非共价偶联至功能蛋白的有效方法，无需化学连接子即可用于生物传感器开发。所得荧光 biodot–蛋白偶联物在接近生理 pH 条件下稳定，具有优异的光稳定性和热稳定性。更重要的是，蛋白质的天然功能（包括药物结合能力和酶活性）在与 biodot 偶联后仍得...
胶体纳米颗粒生物传感器能够利用颗粒上生物催化实现生物分子放大检测，是重要的传感工具。然而，此类同心放大器的开发与实际应用常受颗粒上生物识别的复杂界面因素影响，包括吸附、多价性、取向、协同性和结合阻碍等，导致性能难以预测和控制。作者提出，在纳米颗粒生物传感器中引入溶液内生物识别元件，可能更易于制备、预测、控制和实现稳定性能，同时使溶液...
本研究针对硅藻生物硅壳体内功能化中融合蛋白结构与功能匹配问题，优化了用于炭疽杆菌检测的生物硅靶向融合蛋白设计。此前，作者将抗 Bacillus anthracis Sterne 株表面层蛋白 EA1 的单域抗体（sdAb）引入 Thalassiosira pseudonana 生物硅壳，可识别裂解孢子中可及表位；但识别完整孢子和营养...
循环外泌体存在于多种体液中，参与多种疾病和病理生理过程，并因在多种生物体液中浓度高、易获取，成为癌症诊断与预后中一类有前景的新生物标志物。利用这些纳米级囊泡进行定量检测和表征，是将其作为可靠临床生物标志物的关键。然而，现有方法大多技术复杂且耗时，阻碍其临床应用。本文开发了一种基于二硫化钼–多壁碳纳米管（MoS2–MWCNT）的荧光纳...
精胺和亚精胺是早期癌症诊断的关键生物标志物。本文报道一种用于精胺/亚精胺的快速、高选择性、无创传感平台。该杂化材料经紫外-可见、红外、粉末X射线衍射、扫描电镜、能谱和流变学表征。储能模量G'和损耗模量G''测量表明，室温下将硼酸基香豆素嵌入琼脂糖凝胶纤维可使其软化；应力耐受测量和成像进一步证实杂化水凝胶较纯琼脂糖凝胶更软，且染料在杂...
细胞群体中个体细胞间的代谢异质性给基础与应用研究带来挑战。识别代谢异质性并研究其产生机制，需要能够深入单个细胞代谢的工具。虽然已有方法可测量单细胞代谢物水平，但尚缺乏在单细胞水平测量代谢通量——即代谢活动最终功能输出——的能力。本研究结合启动子工程、计算蛋白设计、生化方法、蛋白质组学和代谢组学，开发了一种用于测量单细胞酵母糖酵解通量...
尿路感染是全球最常见的细菌感染，严重者可进展为脓毒性休克。随着多重耐药菌增多，复杂尿路感染常需使用美罗培南等广谱抗生素。本研究旨在利用酶学生物传感器评估美罗培南向肾组织的渗透能力，并分析肾皮质浓度与血浆浓度的相关性。研究纳入14例因肾脏疾病接受经皮肾活检的患者，在活检前1小时静脉给予美罗培南，随后采集血浆和肾皮质样本。肾活检平均在给...
25-羟基维生素D（25(OH)D）是评估维生素D营养状态最重要的标志物，但现有高效液相色谱（HPLC）和免疫检测等方法结果变异较大。本研究建立了一种基于高特异性适配体的新型检测方案，采用目标诱导解离（TID）传感模式。作者首先利用微尺度热泳（MST）研究适配体VDBA14的结构性质和结合亲和力，并基于适配体结构设计互补寡核苷酸，在...
在几乎所有生物传感器中，生物基质内非特异性结合会显著降低灵敏度。一种克服该问题的方法是设计能够选择性按尺寸摄取蛋白的传感器。本文制备了一种蛋白-聚合物共价偶联薄膜生物传感器，其自组装为含交替蛋白和聚合物纳米域的层状结构。分析物在蛋白区被捕获，聚合物域限制大分子扩散。以链霉亲和素（SA，52.8 kDa）和单体链霉亲和素（mSA2，1...
基于生物传感器的无PCR、无酶核酸放大和可再生表面超灵敏microRNA（miR）分析在癌症预后中具有重要临床意义。然而，由于miR触发的级联放大器难以控制以及传感表面再生能力不足，构建此类传感策略长期面临挑战。为此，本文首次提出一种通用方法——无酶多标签调控级联反应（MCR），用于构建可靠的痕量miR生物传感器。作为概念验证，在消...