纳米孔传感有望革新蛋白质组学，但现有方法通常依赖群体聚合，即对数千个转位事件进行统计平均以识别蛋白或肽特征。该策略适用于纯样品，却难以在复杂异质混合物中实时确定单个分子身份。本文利用炭疽毒素保护性抗原（PA）纳米孔，实现了从单个独立转位事件对肽进行高保真分类，无需群体平均。与通常使用的静态纳米孔不同，PA 孔具有动态活性位点夹钳，可...
硫化氢（H2S）作为第三种气体信号分子，对生理和病理活动具有重要影响。本文通过超分子配位策略制备了一种电导值为2.01 nS的人工纳米通道。得益于H2S介导的独特共价反应，该纳米通道生物传感器在加入H2S后可由ON态切换至OFF态。此外，该纳米通道可定向调控离子传输，表现出较高的整流比和门控比。随后，通过理论模拟揭示了功能化纳米通道...
本文报道了一种基于酪氨酸酶（tyrosinase）的新型金属支撑双层脂质膜（BLM）生物传感器，用于水中酚（phenol）的定量检测。该检测策略不依赖传统酚氧化酶体系中常见的氧化还原级联反应监测，而是直接监测酶与酚之间的初始结合事件，从而在环境水样监测中兼具高灵敏度、高选择性、可靠性和操作简便性。传感器以聚四氟乙烯包覆银丝为基底，在...
固态纳米孔是单分子分析的重要工具，但控制介电击穿（CDB）制备单孔仍存在成孔时间长、易产生多孔等问题。本研究在CDB前对SiNx膜进行空气等离子体处理，使成孔时间缩短数个数量级，并降低击穿电压；2–7 V范围内可稳定制备亚10 nm单孔，3 V双极方波可在10 min内将孔径扩至>30 nm且未形成额外孔。λ-DNA转位实验验证了孔...
与血液中游离miRNA相比，外泌体miRNA具有更高的丰度和稳定性，可作为早期癌症诊断的理想肿瘤标志物。本文提出一种肽核酸（PNA）功能化纳米通道生物传感器，用于超灵敏、特异性检测肿瘤外泌体miRNA。PNA共价结合到纳米通道内表面后，通过PNA与miRNA杂交前后纳米通道表面电荷变化实现检测。由于PNA骨架呈电中性，可显著降低背景...
新兴纳米管工具在高级单细胞分析中展现巨大潜力，从基础细胞生物学到生物医学诊断均发挥重要作用。对于精确和多次测量，高可回收、易快速再生的纳米管尤为关键。然而，现有回收策略通常存在操作复杂和效率有限的问题。光以非接触方式作用，应是解决该问题的理想外部刺激。本文提出一种光控纳米管，可在单细胞水平探测细胞三磷酸腺苷（ATP）梯度，具有良好灵...
检测患者样本中低浓度生物标志物是现代医疗的重要基础。传统生物传感器通常依赖大量分子与传感界面相互作用产生的集合平均信号，难以分辨单个分子事件。本文报道一种基于DNA折纸（DNA origami）的单分子生物传感平台：在具有中央空腔的二维DNA折纸载体中，通过杂交固定靶标特异性DNA适配体，并结合玻璃纳米孔离子电流读出，实现单个生物标...
固态纳米通道具有优异的机械性能和化学稳定性，结合可编程DNA可实现按需控制离子传输，但纳米通道功能化不足限制了可检测对象类型及其通用性。为此，作者利用缺口杂交链反应（nick-HCR, nHCR）纳米结构作为分子门，构建了通用纳米通道传感平台，该平台可响应通用序列Y。对于三价铬离子（Cr3+），金属离子依赖的DNAzyme切割反应先...
纳米孔作为人工仿生纳米器件，在生物传感、纳米医学和生物电子学中具有重要意义，但高灵敏、高选择性地检测小分子尤其是小尺寸蛋白仍具挑战。本文报道了一种构建双相脉冲纳米孔生物传感器以检测小尺寸蛋白的简单高效方法。与传统电阻脉冲传感不同，双相脉冲事件可提供独特且丰富的指纹信息。尽管纳米孔双相脉冲电信号同时来源于受限分子的分子排阻电阻和表面电...
本文报道了一种基于单纳米通道与DNA适配体耦合的高灵敏可卡因生物传感器。作者通过重离子径迹不对称化学刻蚀制备聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）单子弹形纳米通道，并利用EDC/NHSS将氨基修饰的捕获DNA适配体（C-aptamer）共价固定于通道内壁。当可卡因存在时，C-aptamer特异性结合可卡因并进一步捕获Bodipy493/50...
工程纳米材料已越来越多地用于消费品、环境治理、储能和生物医学等领域。大量实验与理论研究已证实，某些纳米材料可对生物细胞产生毒性。尽管其确切分子机制仍不清楚，但纳米材料与细胞膜之间的相互作用——无论是通过内吞还是直接穿透并可能引起裂解——普遍被认为是引发炎症甚至细胞死亡的第一步。为便于研究纳米材料与细胞膜的相互作用，本文展示了一种基于...
本文提出一种基于杂交链式反应（HCR）信号放大的无标记纳米孔生物传感器，用于检测 DNA 靶标。该传感器以多孔阳极氧化铝（AAO）膜为纳米孔换能器，膜表面通过氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）和磺基琥珀酰亚胺基-4-(N-马来酰亚胺甲基)环己烷-1-羧酸酯（Sulfo-SMCC）固定 5'-巯基 DNA 捕获探针。靶标 DNA/mR...
铀是环境中常见的放射性污染物之一，也是核材料生产中的主要物质。土壤和地下水等环境样品可反映设施内部铀生产活动的特征，因此开发面向水相介质中铀的便携式分析技术，对环境监测和核不扩散均具有重要意义。本文报道了一种基于纳米孔的无标记铀酰离子（UO2^2+）检测方法。该方法通过监测肽探针在纳米孔中的转位事件来识别铀酰离子：在不存在铀酰离子时...
本文报道了一种基于磷酰胺吗啉寡核苷酸（PMO）功能化纳米通道的生物传感器，用于无标记检测微小RNA（miRNA），具有超高灵敏度和高序列特异性。PMO作为捕获探针共价锚定在纳米通道表面。由于PMO具有中性骨架和高序列特异性亲和力，PMO与miRNA的杂交效率提高，从而显著降低背景信号，提升检测特异性和灵敏度。该传感器通过监测PMO/...
本文开发了一种基于仿生纳米通道的简易传感装置，用于无标记、超灵敏且高序列特异性地检测 DNA。探针 DNA 通过层层自组装（LBL）固定在纳米通道内壁上；固定完成后，通过监测杂交发生时整流离子电流的变化实现 DNA 检测。由于纳米通道具有三维纳米尺度环境，其特殊几何结构显著增加了通道内壁可用于固定探针分子的表面积，并扩大了探针与目标...
纳米孔已被证明是用于未标记生物大分子单分子检测与表征的新型通用传感器。在本研究中，利用聚焦镓离子束（FIB）成功制备了直径约60 nm的较大硅氮化物（Si3N4）纳米孔，并展示了一种简单的体外硅烷化程序，以控制固态纳米孔的尺寸与功能。研究结果表明，通过改变硅烷化时间，可以调节探针分子的固定效率，从而将孔径收缩至所需尺寸，同时引入选择...
5′-多聚核苷酸激酶是一类关键酶，可催化具有5′-羟基末端的核酸磷酸化，参与DNA损伤修复等细胞事件。T4多聚核苷酸激酶（PNK）在细胞核酸代谢和DNA损伤应答中发挥重要作用，其活性与抑制状态影响核酸调控。本文报道一种新型纳米通道生物传感器，用于监测PNK的活性与抑制。该传感器基于功能化纳米通道系统和λ外切酶偶联切割反应：生物素标记...
本文报道了一种基于气相硅烷化的简单功能化方法，用于调控固态纳米孔的尺寸与传感功能。通过改变3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）气相处理时间，可调节硅烷在纳米孔表面的沉积与自聚厚度，从而改变后续寡核苷酸探针接枝效率，使初始约80 nm的纳米孔有效孔径按目标尺寸缩小，并赋予其对互补DNA序列的选择性识别能力。SEM、STEM和离子电流...
葡萄糖代谢异常是糖尿病等疾病的重要信号，生物体常利用 pH 调控离子跨膜运输。受此启发，作者以含单离子轨道的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜经化学刻蚀制备锥形单纳米通道，通道内壁生成羧基，并通过 EDC/NHSS 交联反应固定 3-氨基苯硼酸（3-ABBA）。在 0.1 M KCl/PBS 体系中，利用跨膜离子电流监测通道状态。pH...
本文报道一种基于金属离子亲和性的新型生物传感平台，用于检测乳铁蛋白（lactoferrin, LFN）。在聚合物膜中制备单锥纳米孔，首先通过碳二亚胺偶联化学将氨基末端三联吡啶（terPy）金属螯合配体共价固定于孔内壁，形成单分子层；随后用硫酸亚铁处理，使孔内形成铁–三联吡啶（iron–terPy）配合物。该配合物作为识别元件，利用 ...