肽或蛋白质穿过纳米孔时产生的电流阻断可作为生物传感中的分子指纹，但此前全长蛋白的纳米孔转运主要依赖酶促展开与牵引。本文报道一种无酶方法，实现全长蛋白在纳米孔中的单向、慢速、单列运输。作者将化学耐受性生物纳米孔α-溶血素（最窄处约1.4 nm）与高浓度盐酸胍（GdmCl）缓冲液结合，利用Gdm+在孔内表面结合后诱导的电渗效应驱动去折叠...
分子在纳米受限空间中的传输对生物学、生物传感和工业过滤具有重要意义。现有模拟因时间尺度短、重复次数少而难以获得统计可靠结论。本文提出一种高通量计算框架，将布朗动力学（BD）与基于Poisson–Nernst–Planck–Stokes（PNPS）方程的连续介质模拟相结合，在实验真实条件下模拟数百条长达秒级的蛋白质跨孔轨迹，并同时计入...
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...
循环肿瘤细胞（CTCs）可用于肿瘤诊断与预后，但外周血中浓度极低，现有方法常需昂贵标记或复杂操作。本研究建立了一种无标记、无酶且高灵敏的乳腺癌 CTC 检测方法。首先设计了一种包含乳腺癌细胞特异性适配体和互补单链 DNA（触发 DNA P1）的探针。当目标细胞存在时，适配体结合 CTC 并释放 P1，进而触发链置换扩增（SDA）。该...
在双链DNA上添加dCas9条码以识别特征短序列，为快速、高特异性分析DNA样本提供了全基因组测序之外的替代方案。固态纳米孔传感器尤其适合此类单分子传感，因为能够解析DNA分子离子电流特征中的模式。本文系统展示了利用高特异性dCas9探针在DNA上构建独特条码，并通过纳米孔传感器读出。单个dCas9探针可靶向长度达48 kbp的DN...
等离子体与纳米孔传感器已分别受到广泛关注，以实现单分子精度。等离子体“热点”在纳米尺度限制并增强光学激发，足以光学检测表面-分析物相互作用。纳米孔生物传感器主动引导并穿引分析物通过分子尺度孔道，以电学或光学方式探测。最近，固态等离子体与纳米孔结构被单片集成，解决各自基本挑战，并在单分子灵敏度、检测速率、驻留时间和可扩展性方面提供互补...
在单离子水平研究金属离子与卟啉分子的相互作用仍具挑战。本文构建了一种基于α-溶血素（α-HL）纳米孔的无标记、实时传感方法，用于分析 Cu2+ 与 5,10,15,20-四(4-磺酸苯基)卟啉（TPPS）之间的相互作用。结果表明，Cu2+ 与 TPPS 形成的复合物在 α-HL 纳米孔中产生与游离 TPPS 明显不同的电子特征信号。...
研究膜通道功能的常用方法是将其插入自由站立脂质双分子层并记录跨膜离子电导。脂质双分子层的绝缘性与单通道导电性差异，可灵敏检测离子沿通道路径的微小变化，使膜通道有望作为无标记分子传感器，DNA测序是代表性应用。然而自由站立双分子层不稳定，限制了生物传感器应用。本文报道在氧化剂存在下用多巴胺沉积聚多巴胺(PDA)涂层以稳定自由站立脂质双...
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...
本文报道一种基于随机纳米孔的铜离子检测方法。以多组氨酸肽 H10 作为螯合探针，利用其穿过 α-溶血素 (αHL) 纳米孔时产生的电流阻塞事件特征差异，区分游离探针与铜-探针螯合物。无 Cu2+ 时，H10 主要产生短寿命转位事件；加入 Cu2+ 后，组氨酸咪唑环与 Cu2+ 配位形成 Cu2+-H10 螯合物，其电荷状态和构象改变...
本文建立了由刚性核和带电多孔膜层组成的软颗粒在狭窄空间中的电泳模型，用于模拟细胞、微生物等生物胶体的毛细电泳以及生物传感器类器件中的行为。研究指出，除边界效应外，双电层极化（DLP）和电渗阻滞流也可能显著影响颗粒电泳行为。当膜层和/或边界摩擦系数较大时，DLP 效应可被电渗阻滞流抵消，使颗粒迁移率随双电层厚度增加而降低；该趋势与文献...