A MoS
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...
A Highly Selective Turn-On Biosensor for Measuring Spermine/Spermidine in Human Urine and Blood.
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...
Measuring glycolytic flux in single yeast cells with an orthogonal synthetic biosensor.
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...
Plasma and Renal Cortex Meropenem Concentrations in Patients Undergoing Percutaneous Renal Biopsy.
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...
Characterization of an Aptamer Directed against 25-Hydroxyvitamin D for the Development of a Competitive Aptamer-Based Assay.
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...
Protein-Polymer Block Copolymer Thin Films for Highly Sensitive Detection of Small Proteins in Biological Fluids.
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...
Multitag-Regulated Cascade Reaction: A Generalizable Ultrasensitive MicroRNA Biosensing Approach for Cancer Prognosis.
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...
Fluorescence Biosensor for Real-Time Interaction Dynamics of Host Proteins with HIV-1 Capsid Tubes.
人类免疫缺陷病毒1型（HIV-1）衣壳是宿主蛋白和小分子结合的界面，参与病毒生活周期的多个步骤，但目前尚缺乏利用组装衣壳晶格定量测量宿主—病原体相互作用动力学的方法。本文开发了一种单分子荧光生物传感器，以自组装HIV-1衣壳蛋白（CA）管作为生物识别元件，并在微流控装置中利用全内反射荧光显微镜（TIRF）对衣壳结合物进行成像。该传感...
Gel green fluorescence ssDNA aptasensor based on carbon nanotubes for detection of anthrax protective antigen.
炭疽杆菌是引起炭疽的有害病原体，并可能作为生物武器，因此需要快速、灵敏的检测方法。本研究构建了一种基于多壁碳纳米管（MWCNTs）的荧光适配体传感器，用于检测炭疽杆菌重组保护性抗原结构域4（rPAD4）。首先在大肠杆菌中重组表达 PAD4，并通过 Ni-NTA 亲和层析纯化；酶联适配体实验（ELAA）证实 ssDNA 适配体与 rP...
Development of a Cell-Free Optical Biosensor for Detection of a Broad Range of Mercury Contaminants in Water: A Plasmid DNA-Based Approach.
汞是全球主要水污染物之一。本研究基于携带 merR 基因的遗传修饰质粒，分别构建了以荧光素酶（LucFF）和翡翠绿色荧光蛋白（EmGFP）为报告基因的全细胞与无细胞生物传感器，用于检测水样中的汞。两种构建体在大肠杆菌和无细胞体系中均达到 1 ppb 汞的检出限。研究发现，高浓度汞对细菌具有细胞毒性，导致全细胞传感器在高汞浓度下出现异...
Click-Type Protein-DNA Conjugation for Mn
本文提出一种点击型蛋白-DNA偶联反应，命名为MnDDC（Mn2+激活的DCV-DNA偶联）。该反应以鸭环状病毒复制起始蛋白截短片段DCV及其靶DNA为模块化元件，在Mn2+依赖下快速、高效、位点特异性地形成蛋白-DNA共价连接。基于MnDDC，作者构建了由DCV和分子信标组成的荧光Mn2+生物传感器，可在2 min内以纳摩尔灵敏度...
Creation of stable and strictly regulated enzyme switch for signal-on immunodetection of various small antigens.
本文报道了一种基于融合蛋白的均相免疫检测系统，用于小分子抗原的信号开启型检测。该系统以抗体可变区（VH/VL）作为识别元件，并分别连接界面突变β-葡萄糖醛酸酶（GUSm）作为报告酶；小分子抗原结合后诱导可变区二聚化，使原本无活性的GUSm二聚体进一步组装为活性四聚体，从而催化荧光底物产生荧光信号。此前GUSm因热稳定性差及可能由自发...
Design and evaluation of engineered protein biosensors for live-cell imaging of EGFR phosphorylation.
活细胞荧光显微镜广泛用于研究受体介导的细胞信号动态，但可用的胞内生物传感器有限。基于磷脂酶C-γ1（PLCγ1）串联SH2域的tSH2-WT曾被用于检测表皮生长因子受体（EGFR）磷酸化。本文发现tSH2-WT对磷酸化EGFR缺乏特异性，且其EGF刺激的膜募集动力学与EGFR磷酸化预期不一致。数学模型和实验表明，tSH2-WT的高亲...
Phthalocyanine-doped polystyrene fluorescent nanocomposite as a highly selective biosensor for quantitative determination of cancer antigen 125.
本文报道了一种新型、简便、灵敏且精确的光谱荧光法，用于定量检测癌抗原125（CA125）。该方法基于监测酞菁荧光体在由荧光体与阳离子聚苯乙烯组成的纳米复合体中，因与CA125相互作用而在790 nm处发光强度的猝灭。将不同浓度CA125对掺杂于聚苯乙烯基质中的镍酞菁配合物发光强度的显著猝灭成功用作光学传感器，用于卵巢疾病不同血清样本...
Biosensors to Monitor Water Quality Utilizing Insect Odorant-Binding Proteins as Detector Elements.
在发展中国家，识别清洁可饮用水仍是普遍挑战，粪便污染导致的介水疾病严重威胁公共健康。高效监测本地水源对饮水安全至关重要，但目前缺乏低成本、可靠且能快速检测污染的方法。本文开发了一种体外检测方法，利用来自冈比亚按蚊（Anopheles gambiae）的气味结合蛋白 AgamOBP1，检测有害肠杆菌科细菌的特征代谢物吲哚。作者证明重组...
Longitudinal proliferation mapping in vivo reveals NADPH oxidase-mediated dampening of Staphylococcus aureus growth rates within neutrophils.
炎症反应启动后，细菌病原面临改变的组织微环境，其代谢活性与生长速率会受到影响，但长期动态分析困难。本文建立了一种用于在持续皮肤感染中于单细胞水平连续数天测量金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus, S. aureus）生长速率的体内生物传感器。该传感器基于光转换荧光蛋白 mKikumeGR 的稀释与新合成：在感染...
Phosphodiesterase 1 Bridges Glutamate Inputs with NO- and Dopamine-Induced Cyclic Nucleotide Signals in the Striatum.
钙调节的磷酸二酯酶1（PDE1）家族在脑中高表达，但其在神经元中的功能作用尚不清楚。本研究使用选择性 PDE1 抑制剂 Lu AF64196 和环核苷酸生物传感器（包括一种新型 cGMP 生物传感器），分析 PDE1 对新生雄性小鼠脑片单个神经元中 cAMP 和 cGMP 的影响。光释放笼化 NMDA 引起胞内钙短暂升高，并伴随纹状...
Sensitive and specific detection of proteins based on target-responsive DNA polymerase activity.
本文报道一种基于目标响应DNA聚合酶活性的新型目标蛋白检测方法。该传感器由两种功能不同的DNA适配体理性设计并组合而成：一种特异性结合目标蛋白，另一种结合DNA聚合酶，共同构成可响应目标蛋白并调控DNA聚合酶活性的检测探针。无目标蛋白时，检测探针结合并抑制DNA聚合酶活性；加入目标蛋白后，目标蛋白与目标特异性适配体结合，使探针结构失...
Hofmann Metal-Organic Framework Monolayer Nanosheets as an Axial Coordination Platform for Biosensing.
二维纳米材料因可通过荧光共振能量转移或光诱导电子转移实现信号转导而备受关注。本文开发了一种二维Hofmann型金属有机框架（hMOF）单层纳米片，作为用于DNA检测的轴向配位平台，其信号转导基于配体到金属电荷转移（LMCT）淬灭机制。通过调节刚性配体上膦酸酯基团的位置，合成了层状hMOF；单晶结构表明相邻层之间通过二乙基-4-吡啶基...
Direct imaging of the recruitment and phosphorylation of S6K1 in the mTORC1 pathway in living cells.
了解工作细胞中的蛋白质信号通路是开发靶向药物的重要途径。近年 mTOR 通路因在多种疾病治疗中的重要性而备受关注。本研究聚焦 mTORC1 下游磷酸化底物 S6 激酶 1（S6K1），并鉴定其与 mTORC1 的空间邻近关系。当 S6K1 与 raptor 共表达时，S6K1 由细胞核向细胞质转位。作者开发了一种新型生物传感器，实时...