Molecular engineering of DNA: molecular beacons.
分子信标（MBs）是一类经分子工程设计的 DNA 发夹探针，由约 15–30 个碱基的靶识别环区和两侧互补茎区组成，两端分别连接荧光供体与淬灭受体。无靶时茎环结构使供体与淬灭剂靠近，发生静态/接触淬灭或荧光共振能量转移（FRET），背景荧光低；靶 DNA/RNA 与环区杂交后茎区打开，供体与淬灭剂分离，荧光恢复，从而无需分离未结合探...
Biosensor analyses of serum autoantibodies: application to antiphospholipid syndrome and systemic lupus erythematosus.
自身免疫病是一类以循环自身抗体识别机体自身结构成分为靶抗原为特征的罕见疾病，自身抗体检测对诊断过程很重要。免疫荧光和免疫测定方法不能可靠地表征抗体结合特性，因此应考虑新的分析技术。本文综述表面等离子共振（SPR）生物传感器系统在自身免疫病诊断中的应用。将天然抗原共价固定于传感器芯片，是获得自身抗体高重现性分析结果的合适方法，可评价动...
Enzyme-functionalized mesoporous silica for bioanalytical applications.
介孔硅材料（MPs）因具有高比表面积、良好的化学、热和机械稳定性、孔径分布高度均匀且孔径可调、吸附容量大，以及有序孔网络可允许底物和反应产物自由扩散等独特性质，在酶固定化基质领域受到广泛关注。已有研究表明，被包埋或负载于介孔硅孔道中的酶能够保持其生物催化活性，并且比溶液中的游离酶具有更高的稳定性。本文综述了介孔硅用于酶固定化及其在生...
Biosensors for biomarkers in medical diagnostics.
目前，多数生物标志物检测在集中式专用实验室中使用大型自动分析仪完成，导致等待时间延长和成本增加。因此，开发更小、更快、更便宜的生物传感器设备，以替代耗时的实验室分析并实现患者床旁即时诊断，具有重要需求。基于生物传感器的创新策略有望在去中心化环境中可靠检测生物标志物，但在传感器设计与应用方面仍存在若干挑战和局限，需要改进以正确解释已识...
Mutational optimization of the coelenterazine-dependent luciferase from Renilla.
Renilla 荧光素酶（RLUC）是基因表达和生物传感器应用中常用的报告酶，但其稳定性较差，催化机制尚未完全阐明。作者通过底物滴定发现，一个 RLUC 分子可催化约 100 个海肾素（coelenterazine）底物分子。活性位点 Pro220 突变延长了光子发射半衰期，使大肠杆菌中的发光更强。随机突变筛选发现两个新突变，可在体...
Molecular imprinting in sol-gel matrix.
分子印迹是一种通过模板分子组装具有特定结构和性质的分子组装体的新兴方法，已越来越多用于分离过程、微反应器、免疫分析、抗体模拟、催化、人工酶、生物传感器识别元件以及生物和化学传感器。溶胶-凝胶工艺在温和条件下进行且灵活多样，使其玻璃态基质适合分子印迹。基于溶胶-凝胶的分子印迹聚合物（MIPs）在多种应用中的进展可从不断增长的出版物看出...
Catalytic DNAzymes: derivations and functions.
催化RNA酶（CRz）在多种生物体中天然存在，而催化DNA酶（CDz/DNAzyme）则通过随机序列库的体外选择/进化获得。本文简要概述CDz的体外直接选择方法、理化性质与功能，并讨论其未来应用。作者重点介绍直接选择策略，即利用目标催化事件本身从随机DNA库中筛选具有催化活性的序列，并讨论序列多样性引入、突变、重组、DNA再扩增及进...
Biosensor technology: technology push versus market pull.
生物传感器技术由特异性生物识别元件与用于信号处理的换能器组合而成。自提出以来，生物传感器被认为将在医学、农业、食品安全、国土安全、环境与工业监测中发挥重要作用。然而，与大量论文和专利活动所反映的研究产出相比，生物传感器技术的商业化明显滞后。技术转移缓慢且有限的原因可归因于成本考量以及若干关键技术障碍。分析化学在自动化、微型化和面向多...
Immobilization-stabilization of a new recombinant glutamate dehydrogenase from Thermus thermophilus.
本文报道了从嗜热菌 Thermus thermophilus 中克隆、表达并固定化一种新型重组谷氨酸脱氢酶（GDH）。T. thermophilus 基因组中含有两个编码推定 GDH 的基因，其中 TTC1211 基因被克隆并在大肠杆菌中过表达。纯化后的酶为三聚体，能够以 NAD+ 或 NADP+ 为辅因子催化 L-谷氨酸氧化生成 ...
Recent biosensing developments in environmental security.
环境安全是人类福祉的基本要求，但仍是全球重大挑战。除减少或消除有毒排放外，还需发展灵敏、选择性强的技术以检测和监测环境污染物，从而有效修复。生物传感器因具有集成化特点，可便携、实时、快速、灵敏且选择性地响应，非常适合环境监测与检测。本综述讨论与环境监测和检测最相关的生物传感器开发主要概念，并回顾和记录近年来生物传感器研发的趋势与挑战...
Cubic phases in biosensing systems.
本文综述了将具有保留活性的膜蛋白整合到人工膜中用于膜基生物传感器的基本概念，重点介绍含蛋白与不含蛋白的立方相脂质液晶相。双连续立方相具有三维脂质双分子层和连续水/脂通道，可长期稳定存在，并允许水溶性和脂溶性分子传输。文章讨论了立方相的结构表征、蛋白相互作用、电化学性质，以及以单油酸甘油酯-水立方相为基质固定酶或膜蛋白的电化学生物传感...
Magnetic labeling, detection, and system integration.
在众多基于生物分子识别与标记的亲和生物传感器中，磁标记与磁检测正成为一类有前景的新方法。磁标签可通过多种相对非侵入的方式检测，具有物理化学稳定性好、制备成本较低、环境友好且易于生物相容等优点。本文概述了将磁标记与检测应用于生物传感的主要技术路线，包括基于磁导率、磁剩余、磁阻和霍尔效应的直接磁颗粒检测，以及基于微悬臂力放大生物传感器（...
Deeply inverted electron-hole recombination in a luminescent antibody-stilbene complex.
针对反式二苯乙烯免疫获得的蓝色发光抗体 EP2-19G2 具有异常强的发光能力，并已被用于多种生物传感应用。本文表明，其长寿命发光并非二苯乙烯本身的荧光，而是由带负电的二苯乙烯与带正电、平行 π 堆积的色氨酸形成的电荷转移激发复合物所致。该复合物在电荷复合时产生异常明亮的蓝光。晶体结构显示，二苯乙烯深入抗体结合口袋，与重链保守残基 ...
Biosensors and bio-based methods for the separation and detection of foodborne pathogens.
食品安全是消费者、生产者和监管机构长期关注的问题。从农场到餐桌的供应链安全必须得到保障，以防止食源病原体暴发造成严重健康损害。危害分析关键控制点（HACCP）等预防策略需要快速、灵敏、准确的检测工具支持，才能充分发挥作用。传统微生物培养方法虽然可靠，但耗时长、操作繁琐，难以匹配现代食品生产速度和短保质期产品的实时监测需求，也难以自动...
Surface acoustic wave biosensors: a review.
本综述概述了基于特殊表面声波（SAW）器件的生物传感器在全球20年的发展。这类器件可在液态介质（如水或水相缓冲液）中实现生物相关分子的高灵敏检测。1987年出现首批方案，包括在锂钽酸盐（LiTaO3）基底上采用水平极化剪切波（HPSW）延迟线结构，或在石英或LiTaO3上带有周期性质量光栅的SAW谐振器结构；后者称为表面横波（STW...
Color me sensitive: amplification and discrimination in photonic silicon nanostructures.
本期新论文讨论了多孔硅材料体系中生物传感器器件制备的若干关键问题，结果聚焦于在多孔硅基质中固定特定底物后，对蛋白酶活性进行光学检测。文章提出解决多孔微传感器重要局限性的方案：通过化学稳定传感器以抑制腐蚀引起的零点漂移，通过表面修饰降低非特异性蛋白结合，并在传感方案中引入催化反应以增强光学响应。多孔硅可通过电化学刻蚀形成一维光子晶体，...
Biosensors to detect marine toxins: Assessing seafood safety.
本文综述了海洋藻毒素的种类、毒性效应及其检测方法，重点讨论用于评估海鲜安全的生物传感器。贝类和鱼类中积累的腹泻性、麻痹性、失忆性、神经性、氮杂螺旋藻毒素以及雪卡毒素和河豚毒素等可引起严重中毒，因此需要快速、简便、低成本且能处理复杂基质的检测技术。文章比较了生物测定、色谱、免疫分析和酶抑制等现有方法，指出生物传感器可作为常规分析的替代...
Biosensors as a tool for the antioxidant status evaluation.
抗氧化剂是保护食品品质、防止加工、储运和终端制备过程中氧化反应的关键成分；在生物体内，内源和外源抗氧化系统通过多条途径清除活性氧，维持氧化还原平衡。本文综述了生物传感器作为评价抗氧化状态工具的研究进展。作者指出，生物传感器可将生物识别元件与换能器直接结合，实现快速、实时、低成本和可自动化的分析，适用于环境、食品和临床监测。综述重点讨...
Biosensor-based methods in clinical diagnosis.
本文系统介绍临床诊断中基于生物传感器方法的基本原理、发展与应用前景。作者将生物传感器定义为物理换能器与生物识别系统的空间统一，并以 HIV 筛查 ELISA 为例说明免疫传感器可合并样品中分析物分离与信号转导，减少试剂、缩短时间、简化操作并便于自动化。文章回顾酶电极历史，重点讨论代谢传感器：安培葡萄糖电极利用葡萄糖氧化酶（GOD）催...
Recent trends of biosensors in Japan.
生物电化学传感器的发展已取得显著进展，多种生物传感器已被开发并应用于分析化学领域。本文综述日本近年来在酶传感器、微生物传感器和免疫传感器等方面的研究趋势。生物传感器由固定化生物催化剂与物理化学换能器组成，可将底物的化学信息转换为电信号等物理信息。电化学监测在食品、发酵、临床和环境分析中具有明显优势，如可在宽浓度范围内直接测量、样品无...