Biosensing of microcystins in water samples; recent advances.
水的安全与质量对农业、动物和人类健康至关重要。微囊藻毒素（MCs）是蓝藻产生的环七肽类次生代谢产物和海洋毒素，其中MC-LR因毒性高、环境检出常见而最重要。气候变化促进蓝藻水华，使MCs广泛存在于淡水、饮用水、水库及蔬菜、鱼贝类等食品中，被国际公共卫生组织列为神经毒素和致癌物。传统检测方法如HPLC、ELISA、TLC、GC-MS、...
Antibody-Gold Nanoparticle Bioconjugates for Biosensors: Synthesis, Characterization and Selected Applications.
抗体-金纳米颗粒（Ab-AuNP）生物偶联物在生物传感领域应用广泛，其偶联质量直接决定传感器的稳定性、选择性与灵敏度。本文综述了IgG型抗体与球形金纳米颗粒（AuNP）偶联的关键策略，包括基于静电、氢键、疏水和范德华力的物理吸附，以及通过抗体或AuNP化学修饰实现的化学吸附。化学吸附涵盖氨基硫醇化、糖链氧化-肼基连接、二硫键还原、核...
Graphene field-effect transistor biosensor for detection of biotin with ultrahigh sensitivity and specificity.
亲和素与生物素具有已知最强且最特异的非共价相互作用，被广泛用于酶联免疫吸附测定（ELISA）等生物大分子检测。本研究结合石墨烯的高电导率（200,000 cm2V-1s-1）与亲和素-生物素相互作用，构建了一种新型石墨烯场效应晶体管（GFET）生物传感器，用于定量检测生物大分子。该器件由 Si/SiO2 基底上的六对叉指 Cr/Au...
Graphene Templated DNA Arrays and Biotin-Streptavidin Sensitive Bio-Transistors Patterned by Dynamic Self-Assembly of Polymeric Films Confined within a Roll-on-Plate Geometry.
本文报道了一种基于蒸发自组装的简单表面图案化方法，用于在大面积上构建聚合物条纹图案。该方法利用滚轮-平板受限几何结构，通过重复的滑移-粘附运动形成从微米到纳米尺度的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）条纹，可作为牺牲模板和光刻蚀刻掩模。作者将金纳米粒子（AuNPs，约21 nm）修饰的氧化石墨烯（GO）沉积到图案化表面上，形成 GO/AuN...
Regulatory control circuits for stabilizing long-term anabolic product formation in yeast.
将活细胞工程化用于生产化学品、酶和药物时，有限的内源辅因子可用性和表达负担会使细胞产生适应度缺陷，使其在长期生物过程中承受选择压力，最终可能导致高产工程细胞在群体水平被低产突变体取代。本文报道了用于生产香草醛-β-葡萄糖苷（vanillin-β-glucoside, VG）的适应度负担酿酒酵母细胞的突变图谱。基于转录组分析和对 VG...
Smart Sanitation-Biosensors as a Public Health Tool in Sanitation Infrastructure.
个体与社区健康之间的联系日益紧密，新兴技术有望在个体和社区层面改善公共卫生监测。本文对2000年至今同行评审文献和灰色文献进行系统综述，聚焦生物传感器在卫生基础设施（如厕所、污水管和化粪池）中用于评估个体与人群健康的应用。通过PubMed、Embase、Global Health、CDC Stacks和NexisUni数据库检索，共...
Sensing the Generation of Intracellular Free Electrons Using the Inactive Catalytic Subunit of Cytochrome P450s as a Sink.
细胞色素P450还原酶（CPR）从烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）获取电子，并将其转移至活性细胞色素P450（CYP）位点，从而提供具有功能的CYP。本研究对一株酵母进行遗传工程改造，删除其内源CPR基因。在该CPR缺失（yRD−）酵母株中表达的人源CYP无活性。作者进一步考察促凋亡蛋白Bax能否替代CPR的缺失：Bax通过产...
Skin-Integrated Wearable Systems and Implantable Biosensors: A Comprehensive Review.
生物传感器因能将生物反应或刺激转换为可测信号，在疾病诊断、监测、治疗和健康管理中具有广泛应用前景。本文综述了生物传感器领域，重点介绍皮肤集成与植入式生物传感器的研究进展。此类器件通常采用微纳加工技术制造，以聚合物层作为柔性、可拉伸的结构支撑，并结合功能/活性材料，实现信号的生成、传输与处理，从而与周围组织实现力学匹配，降低机体生物反...
Fabrication of Bioprobe Self-Assembled on Au-Te Nanoworm Structure for SERS Biosensor.
本研究提出一种基于金-碲（Au–Te）纳米蠕虫结构的表面增强拉曼光谱（SERS）生物传感器平台。Au–Te纳米蠕虫通过牺牲性碲（Te）纳米棒在室温下与金（III）阳离子发生自发置换反应合成，其由相互连接的小球形纳米颗粒构成，可增强拉曼散射。将Au–Te纳米蠕虫固定化于氧化铟锡（ITO）基底后，分别构建适配体标记的DNA三叉连接（3W...
Detecting DNA and RNA and Differentiating Single-Nucleotide Variations via Field-Effect Transistors.
本研究利用无标记电子场效应晶体管（FET）检测短寡核苷酸，并区分仅相差一个碱基的序列。传感平台采用超薄氧化铟（In2O3）FET，其半导体沟道经化学功能化修饰单链DNA（ssDNA）。ssDNA功能化的FET能够检测完全互补的DNA序列，并将这些序列与存在不同类型、不同位置单碱基错配的序列区分开。表面结合ssDNA与双链DNA（ds...
Nucleotide binding kinetics and conformational change analysis of tissue transglutaminase with switchSENSE.
蛋白质的功能、活性与相互作用高度依赖其三维结构，并常受效应物结合和环境变化调控。组织转谷氨酰胺酶（Transglutaminase 2, TG2）是一种多功能蛋白，可被核苷酸和 Ca2+ 别构调控，二者触发相反的构象变化。本文引入 switchSENSE 作为 TG2 表征工具，提供蛋白构象与分析物结合动力学的新见解。作者首次测定了...
Biosensors for penicillin quantification: a comprehensive review.
青霉素类抗生素是临床和农业中最常用的抗菌药物之一。由于缺乏规范监管，尤其在发展中国家，青霉素被广泛用于畜禽养殖、水产养殖和植物保护，导致食品和环境中的残留问题日益突出。青霉素残留可能引起过敏反应、促进多重耐药菌产生、造成环境污染，并给食品工业和消费者带来经济损失与食品安全风险。为快速、灵敏、便携地检测不同样品中的青霉素，研究者发展了...
Engineering transcription factor-based biosensors for repressive regulation through transcriptional deactivation design in Saccharomyces cerevisiae.
随着微生物细胞工厂的发展，生物传感器被广泛用于细胞代谢调控和高通量筛选。然而，酿酒酵母中构建的多数生物传感器用于转录激活，抑制性调控研究很少，而后者对代谢动态控制同样不可或缺。本研究通过转录失活设计，开发了可响应配体实现抑制性调控的转录因子型生物传感器。以丙二酰辅酶A（malonyl-CoA）感知系统为例，作者构建了生物传感器，并通...
Comprehensive Review on Current Interventions, Diagnostics, and Nanotechnology Perspectives against SARS-CoV-2.
2019冠状病毒病（COVID-19）对几乎所有国家的医疗系统构成严峻挑战，各国当局正努力降低死亡率并缓解经济下行。迄今为止，尚无令人满意的药物或疫苗可用。本文从纳米技术视角出发，提出提高现有干预平台特异性与敏感性的策略，以满足对可快速部署解决方案的迫切需求。该综述总结了纳米技术在呼吸及致命病毒相关研究中的最新进展，涵盖从生物传感器...
Functional polymers in photoelectrochemical biosensing.
光电化学（PEC）分析是一种在传感领域受到广泛关注的光激发检测技术，具有高灵敏度、低背景信号、设备简单和易于微型化等优点。在PEC检测中，光作为激发源，电流或电压作为输出信号；将PEC过程与特异性生物受体结合，可同时实现高选择性和高灵敏度。功能聚合物在新型PEC生物传感平台开发中具有多种用途。近年来，聚合物基光活性材料因可作为某些无...
Recent developments in the methods of quantitative analysis of microcystins.
蓝藻毒素由水体中有害蓝藻水华产生，营养盐富集由人类活动和自然条件导致。淡水与咸淡水体中最常见的是微囊藻毒素（MCs）。MC污染水对人类健康、环境可持续性和水生生物构成严重风险，因此需监测常见MC。由于纯标准品缺乏，检测和定量有时困难。蛋白磷酸酶抑制试验、酶联免疫吸附试验、高效液相色谱、液相色谱-质谱和生物传感器等用于检测和定量。没有...
COVID-19 diagnostic approaches: different roads to the same destination.
严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）是一种此前未知的冠状病毒，引起严重呼吸道疾病2019冠状病毒病（COVID-19），2019年12月30日出现于中国武汉，并在一个月内被世界卫生组织宣布为全球卫生问题。由于传播迅速，不到两个半月（2020年3月11日）即被宣布为流行病，100天内波及211多个国家，感染约170万人...
Adhesion layer-free attachment of gold on silicon wafer and its application in localized surface plasmon resonance-based biosensing.
本文报道了一种无需中间粘附层即可将金纳米结构薄膜快速、简便地附着于硅片表面的方法。已知金属粘附层会阻尼等离子体响应，有机粘附层则可能削弱薄膜稳定性，且两类粘附层都会限制纳米结构的多次再生。作者先对硅片进行刮擦和刻蚀，再溅射一层薄金膜，随后通过电化学沉积在该金膜上制备等离子体活性纳米结构金薄膜（PANTF-Au）。所得PANTF-Au...
A Highly Sensitive Electrochemiluminescence Biosensor for Pyrophosphatase Detection Based on Click Chemistry-Triggered Hybridization Chain Reaction in Homogeneous Solution.
无机焦磷酸酶（PPase）异常表达与多种疾病和恶性肿瘤密切相关，因此 PPase 检测在临床诊断、疾病监测等生物医学领域具有重要意义。本研究设计了一种灵敏、特异的电化学发光（ECL）生物传感器，将高特异性的 Cu+ 催化叠氮-炔环加成（CuAAC）点击化学与高效率杂交链反应（HCR）相结合，用于检测 PPase。HCR 放大在均相溶...
Intense electrochemiluminescence from an organic microcrystal accelerated H
本文开发了一种有机微晶——9,10-二苯基蒽微晶（DPA MCs），作为新型电化学发光（ECL）共反应物加速器，用于无过氧化氢（H2O2）鲁米诺体系。DPA MCs 可富集溶解氧并催化其还原生成更多活性氧（ROS），尤其是超氧自由基（O2•−），从而显著增强鲁米诺 ECL 信号。基于该鲁米诺/溶解氧/DPA MCs 三元 ECL 体...